NO127426B - - Google Patents

Description

Anordning ved strømningsmaskiner, spesielt kaplanturbiner for å begrense stigning i omdreiningstallet ved plutselig belastningssenking.

Ved strømningsmaskiner med forstillbare lede- og løpehjulsskovler, spesielt ved

kaplanturbiner som er koplet til en elek-trisk generator, er det som bekjent ved

plutselig senking av belastningen på turbinen, f. eks. som følge av at et nett som

forsynes fra generatoren faller ut, nødven-dig å forhindre en rusing av turbinen som

nå ikke lenger er fullastet. Det ble derfor

allerede forsøkt å oppnå en rask lukking

av ledeapparatet ved hjelp av turbinens

omdreiningstallregulator. Herunder må dog

den ulempe tas med på kjøpet at det opp-står skadelige trykkstøt i turbinledningen.

Under bestrebelsene for å unngå denne

ulempe ved å utvide lukketiden for ledeapparatet har man så gått over til å an-ordne ekstra svingmasser, f. eks. et sving-hjul på turbinen. Denne løsning var imidlertid heller ikke tilfredsstillende. Hvis

nemlig omdreiningstallstigningen, som van-lig ikke skal overskride 30—40 pst. av omdreiningstallet ved fullast på turbinen,

trenges det en meget stor svingmasse som

blir desto større jo større turbinytelsen er

og jo mindre driftsomdreiningstall turbinen

har. For nå ikke å måtte bygge inn alt for

store svingmasser, har man grepet til den

utvei å gi avkall på de vanlige garantier

for overholdelse av bestemte omdreinings-tall. Det er imidlertid bare mulig når generatoren etter en plutselig senking av turbin-belastningen ikke lenger skal forsyne noen

strømforbrukere, spesielt ingen roterende

pumper som ville skades ved en spennings-

og frekvensstigning som følge av stigningen i omdreiningstallet.

Hvis imidlertid generatoren for en kap-lanturbin med stor ytelse og lite normal-omdreiningstall skal forsyne flere nett, altså eksempelvis et stort nett og dessuten også ett eller flere små nett med forholdsvis liten belastning og når det store nett faller ut, f. eks. på grunn av kortslutning, så måtte svingemassene utføres overordent-lig store for å begrense stigningen i omdreiningstallet.

For å avhjelpe dette er det allerede gjort bruk av den egenskap ved kaplan-turbinen at vann-gjennomløpet kan holdes konstant ved pluselig senking av turbinbe-lastningen ved at løpehjulsskovlene åpnes tilsvarende mens vedkommende ledeskovls stilling opprettholdes. Belastningsutjevn-ingen blir da bevirket bare ved senking av turbinens virkningsgrad. En hurtiglukking av turbinledningen er da ikke lenger nød-vendig.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det oppnådd en særlig gunstig anordning ved strømningsmaskiner med f or stillbare lede- og løpehjuls-skovler, spesielt for kaplanturbiner, hvor ved plutselig senking av belastningen den til enhver tid, f. eks. ved hjelp av en kurveskive som styres av hastighetsregulatoren, innstilte samordning mellom ledeskovlforstillingen og løpehjuls-skovlforstillingen kan oppheves forbigående under virkningen av de hurtiglukkebevegelser som er innledet av hastighetsregulatoren, samtidig som løpehjulskovlene åpnes ennu mere.

I henhold til oppfinnelsen er det for denne ekstra åpning av løpehjulskovlene mellom kurveskiven og løpehjulskovl-styringen lagt inn et forstillingsorgan som reagerer på de hurtiglukkebevegelser som utløses av regulatoren ved plutselig belastningssenking, og ved hjelp av dette organ blir arbeidsforbindelsen mellom kurveskiven og løpehjulskovl-styringen opphevet og løpehjulskovlene først åpnet proporsjonalt med kurveskivens lukkebevegelse og der-etter med forsinkelse påvirket i lukkeret-ningen inntil arbeidsforbindelsen er gjen-opprettet.

Forstillingsorganet kan f. eks. utgjøres av en servomotor hvis sylinder henholdsvis stempel er forbundet med kurveskiven og den annen motordel (stempel henholdsvis sylinder) er forbundet med forstillingsstangen for løpehjulstyreventilen, og hvis sylinderrom på de to sider av stemplet står i forbindelse med hverandre gjennom en tilbakeslagsventil og en katarakt. Nettopp en servomotor egner seg særlig godt for denne oppgave da denne er meget enkel i konstruksjon og meget driftssikker uten at det trenges særlig pass.

Forstillingsorganet kan imidlertid også utgjøres av to servomotorer. Disse blir da anordnet slik at stemplet i den ene servomotoren er koplet til kurveskiven og stemplet i den annen til forstillingsstangen for løpehjulsstyreventilen. Arbeidsrommene i de to servomotorer må forbindes med hverandre gjennom en ledning som over en blende er tilsluttet en oljesamlebeholder som er festet for de to motorer.

To utførelseseksempler på oppfinnelsen er vist på vedføyede tegning. Fig. 1 viser anordningen for begrensning av omdreiningstallstigningen, bestå-ende av en eneste servomotor. Fig. 2 viser en begrensningsanordning som består av to servomotorer.

På banen for kurveskiven 1 for løpe-hjulskovlforstillingen, som styres av hastighetsregulatoren, glir det en rulle 2. Denne rulle er lagret på en vektarm (forstillings-stang) 3, som over en stang 4 som er hengslet ved 5 er forbundet med styreventilen 6 for løpehjulservomotoren 7. Rullen 8 som er lagret ved den annen ende av vektstangen 3 glir på kurvebanen på kurveskiven 9

som tjener til tilbakeføring av vektstangen

og dermed av løpehjulstyreventilen 6 til

utgangsstillingen (midtstillingen). Vektstangen 3 og dermed de to ruller 2 og 8 blir trykket mot banene på kurveskivene 1 hen-

holdsvis 9 ved hjelp av en trykkfjær 10 som er festet i det faste punkt 17.

En arm 12 er forbundet med akselen 11 for kurveskiven 1 og er hengslet på sylin-derbunnen for en servomotor 13, mens stempelstang 13b er lagret i vektstangen 3. setmpelstang 13b er lagret i vektstangen 3. Servomotorsylinderen har en katarakt 14 med en innstillbar blende 15. Dessuten er det på stemplet 13a anordnet en tilbakeslagsventil 16 som har til oppgave ved de lukkebevegelser for kurveskiven 1 som er antydet ved hjelp av en pil å sperre stemplet 13a mot gjennomstrømning av olje fra det nedre til det øvre sylinderrom, men derimot frigi olje-gjennomstrømningen ved åpningsbevegelsene av kurveskiven. Blenden 15 i katarakten er innstilt slik at ved normale, som regel langsomme og forholdsvis små lukkebevegelser av kurveskiven kan den fortrengte olje strømme gjennom katarakten fra det ene sylinderrom til det an-net, uten overføring av forstillingsbevegel-sene til stempelstangen 13b. Det foregår således ingen løfting av løperullen 2 fra sin løpebane. Først ved en hurtiglukking innledet av regulatoren, altså ved raske og store lukkebevegelser av kurveskiven er

gjennomstrømningen gjennom katarakten 15 ikke lenger tilstrekkelig, slik at disse

lukkebevegelser overføres til stempelstangen 13b under løfting av rullen 2 fra sin kurvebane.

Anordningen virker på følgende måte: Hvis turbinregulatoren foretar en lukkebevegelse, forårsaket f. eks. ved kortslutning i et av de nett som er tilsluttet turbin-generatoren, en lukkebevegelse som i dette tilfelle er plutselig, blir kurveskiven 1 svin-get meget raskt og langt i den retning som er antydet ved hjelp av en pil og dermed blir sylinderen for servomotoren 13 løftet opp ved hjelp av armen 12. På grunn av den ensidig virkende sperre 16 i servomotorstemplet og på grunn av katarakten som i dette tilfelle nesten sperrer olje-gjennomstrømningen fra nedre til øvre sylinderdel, blir også stemplet 13a tatt med og vektstangen 3 løftet mot trykkflaten i fjæren 10. Derved blir løpehjulstyreventilen

6 forskjøvet i åpningsretningen ved hjelp

av stangen 4. Det bevirkes altså en åpning av løpehjulskovlene omtrent proporsjonal med lukkebevegelsene av kurveskiven 1 og dermed blir også arbeidsforbindelsen mellom denne kurveskive og løpehjulstyringen løst, i det minste kortvarig. Dermed kan turbinen ikke lenger ruse.

En tilbakeføring av gliderullen 2 som er lagret i vektstangen 3 til sin kurvebane, . innledet under virkningen av trykkfjæren 10, kan imidlertid bare gjennomføres med forsinkelse da ved den samtidige bevegelse nedover av servomotorstemplet 13a som er forbundet med vektstangen 3 den olje som fortrenges av dette stemplet, på grunn av sperringen i tilbakeslagsventilen 16 bare kan strømme gjennom blenden 15 i katarakten 14, altså med tidsforsinkelse. Inntil rullen 2 treffer sin kurvebane er imidlertid i mellomtiden den samordning mellom ledeskovl- og løpehjulskovl-forstilling som er tilpasset den nye driftstilstand innstilt, og det nå langsomt og dermed uten skade-lig tilbakevirkning på turbinledningen. I den utførelsesform som er vist i fig. 2 er det anvendt to servomotorer 18 og 19. Herunder er stempelstangen 18a for servomotoren 18 hengselforbundet med armen 12 for kurveskiven 1 og stempelstangen 19a for servomotoren 19 er hengselforbundet med vektstangen 3. Sylinderene for de to servomotorer 18, 19 er forbundet med hverandre gjennom en ledning 20. Denne ledning har en avgrening 20a som over en innstillbar blende 21 munner inn i en oljesamlebeholder 22 som er felles for de to servomotorer.

Ved en hurtiglukkebevegelse av kurveskiven 1, utløst av turbinregulatoren, i ret-ningen for den helt opptrukkete pil, blir stemplet i servomotoren 18 beveget nedover og derved blir olje pumpet gjennom ledningen 20 til den annen servomotor 19, hvorunder olj eo ver f øringen over grenledningen 20a og blenden 21 til oljesamlebe-holderen er så sterkt droslet at den ikke kan merkes på overføringsbevegelsene. Stemplet 19b blir løftet omtrent proporsjonalt med lukkebevegelsen av kurveskiven og dermed blir arbeidsforbindelsen mellom rullen 2 og kurvebanen på kurveskiven 1 foreløbig opphevet. Ved løftingen av vekt-armen 3 blir imidlertid samtidig styreventilen 6 for løpehjulservomotoren 7 forstil-let i åpningsretningen, over stangen 4 som er koplet sammen med vektstangen 4 som er koplet sammen med vektstangen 3. Den forsinkete tilbakeføring av vektstangen 3 blir i denne utførelsesform gjennomført slik at oljen, under virkningen av fjæren 10 som trykker på stempelstangen 19a gjennom vektstangen 3, blir pumpet gjennom ledningen 20 og grenledningen 20a og blenden 21, altså langsomt, tilbake til samlebe-holderen, nemlig så lenge inntil rullen 2 igjen hviler mot sin kurvebane. Imellom-tiden har imidlertid regulatoren innstyrt en ny kurveskivestilling. Når kurveskiven 1 beveger seg for åpning, altså når stemp-lene i de to servomotorer 18 og 19 beveger seg oppover, blir det suget til olje fra sam-lebeholderen 22 gjennom ventilen 23 som bare virker ensidig og derved unngås det at det dannes et tomrom i sylindrene og i ledningen 20.

Claims (3)

1. Anordning for begrensning av omdreiningstallstigningen ved plutselig senking av belastningen på strømningsmaski-ner med forstillbare lede- og løpehjulskov-ler, spesielt kaplanturbiner, hvor den løpe-hjulskovlf or stilling som er tilordnet ledeskovlforstillingen eksempelvis gjennom-føres ved hjelp av en kurveskive som styres av hastighetsregulatoren og hvor samord-ningen ved hurtiglukking av ledeapparatet forbigående oppheves ved ekstra åpning av løpehjulskovlene, karakterisert ved at det for den ekstra åpning av løpehjulskovlene, mellom kurveskiven og løpehjulskovl-styr-ingen er lagt inn et forstillingsorgan som reagerer på de hurtiglukkebevegelser som utløses av regulatoren ved plutselig belast-ningssenkning, ved hjelp av hvilket organ arbeidsforbindelse mellom kurveskiven og løpehjulskovlstyringen oppheves og løpe-hjulskovelen først åpnes omtrent proporsjonalt med lukkebevegelsen av kurveskiven og derpå påvirkes med forsinkelse i lukke-retning inntil arbeidsforbindelsen er gjen-opprettet.

2. Anordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at forstillingsorganet ut-gjøres av en servomotor hvorav sylinderen henholdsvis stemplet er forbundet med akselen for kurveskiven og den annen motordel (stemplet henholdsvis sylinderen) er forbundet med forstillingsstangen for løpe-hjulstyreventilen (6) og hvor sylinderrom-mene på de to sider av stemplet er forbundet med hverandre gjennom en tilbakeslagsventil (16) og en katarakt (14, 15) (fig. 1).

3. Anordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at forstillingsorganet ut-gjøres av to servomotorer (18, 19) hvor stemplet i den ene servomotor (18) er forbundet med akselen (11) for kurveskiven og stemplet i den annen servomotor (19) er forbundet med forstillingsstangen (3) for løpehjulstyreventilen (6) og at arbeidsrommene i de to servomotorer er forbundet med hverandre gjennom en ledning (20) som over en blende (21) er tilsluttet en samlebeholder (22) som er felles for begge servomotorer (fig. 2).