DE344879C

DE344879C - Device for controlling steam turbines, to which exhaust steam from auxiliary turbines flows through auxiliary nozzles

Info

Publication number: DE344879C
Application number: DE1919344879D
Authority: DE
Original assignee: HERBERT MELAN DR ING
Current assignee: HERBERT MELAN DR ING
Priority date: 1919-07-22
Filing date: 1919-07-22
Publication date: 1921-12-02

Description

Bei Dampfturbinenanlagen wird, der Abdampf der die Kondensation treibenden Kleinturbine bekanntlich in dien Radraum unter Vorschaltung einer sogenannten Hüfsdüse eingeleitet. Da 'bei den bekannten Ausführungen 'die Höhe des Staudruckes, die mit etwa 5 Atm. abs. angesetzt war, durch, die Größe der Hüfsdüse bestimmt war, so trat bei größeren Belastungen der Hauptturbine die Erscheinung zutage, daß infolge der größeren Kammerdrücke p_r auch der Gegendruck p_a des zugeführten Treibmittels eine Steigerung erfuhr. Dies trat; vornehmlich dann ein, wenn das Druckgefälle p_a — p_r unterkritisch wurde.In the case of steam turbine systems, the exhaust steam from the small turbine driving the condensation is, as is known, introduced into the wheel space with a so-called hub nozzle connected upstream. Since 'in the known designs' the level of the back pressure, which is about 5 Atm. Section. When the main turbine was subjected to greater loads, the phenomenon emerged that, due to the greater chamber pressures p _r , the counter pressure p _{a of} the propellant supplied also increased. This occurred; primarily when the pressure gradient p _a - p _{r has become} subcritical.

Um ein Abfallen der Kleinturbine in den Drehzahlen und damit eine Gefährdtang des ganzen Betriebes zu verhüten, war man genötigt, eine Umlaufleitung anzubringen, die einen Druckausgleich zwischen dem DrückenTo prevent the small turbine from dropping in speed and thus a danger to the To prevent the whole operation, it was necessary to install a by-pass line a pressure equalization between the pressures

ao p_r und p_a ermöglichte. Diese Umlaufleitung wurde von Hand aus geöffnet, somit von der Verläßlichkeit der Bedienung abhängig.ao p _r and p _a made possible. This bypass line was opened manually, so it depends on the reliability of the operator.

Um 'dies zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung eine Teilung der Hilf'sdüse vorgenom-In order to avoid this, the auxiliary nozzle is divided according to the invention.

men und ein vom hochstzulässigen Abdampf- äruckp,* gesteuertes Ventil dazwischengeschialtet Die in Abb. ι skizzierte Druckregelung (der Regler und der Kolben k_s sind vorläufig wegzudenken, b ist ein Festpunkt) wirkt nuni so, daß bei einem gewissen Höchstdruck p_a ^x z. B. — 5 Atm. abs., der Kolben k„ angehoben wird, wodurch eine HilfsSteuerung dlas Ventil V mittels des Kolbens Ji₁ bewegt. Der Abdampf verteilt sich nun auf die um die Flache F₂ vergrößerte Hilfsdüsen- ³S fläche, wodurch der Druck £_a ^x sinkt, welcher nötig ist, das Treibmittel durch die Hilfsdüsen gegen den Radkammerdruck p_T zu pressen. Durch die Rückführung entsteht so eine Steuerung auf konstanten Druck, wobei als . äußerste Grenze^ — p_T anzunehmen ist.men and äruckp from hochstzulässigen exhaust steam, * controlled valve dazwischengeschialtet The in Fig ι. sketched pressure control (the regulator and the piston k _s are preliminary indispensable, b is a fixed point) acts nuni so that at a certain maximum pressure p _a ^x z . B. - 5 atm. abs., the piston k "is raised, whereby an auxiliary control moves the valve V by means of the piston Ji ₁ . The exhaust steam is now distributed over the enlarged around the area F ₂ ³ S Hilfsdüsen- surface decreases whereby the pressure £ _a ^x, which is necessary, the blowing agent through the auxiliary nozzle against the wheel chamber to press p _T. The feedback creates a constant pressure control, with as. extreme limit ^ - p _{T is} to be assumed.

Es folgt aus dem Vorgesagten, daß, sobald bei einem bestimmten Radkammerdruck dieser auf den Gegendruck p_a einzuwirken beginnt, durch die Vorrichtung selbsttätig ein Konstanthalten des Abdampfdruckes erzielt wird.It follows from the foregoing that as soon as this begins to act on the counter pressure p _a at a certain wheel chamber pressure, the device automatically maintains the evaporation pressure constant.

Wie schon erwähnt, wird durch die Hüfsdüse F₁ dem Abdampfdruck p_a und¹ damit auch der Größe des von der Kleinturbine abfließenden Dampfgewichtes eine Grenze gesetzt. Dabei entsteht die Gefahr, daß diese Dampfmenge immerbin genügen könnte, eine kleine Belastung der Hauptturbine zu übernehmen, so daß deren Frischdampfzufluß ab-As already mentioned, the exhaust nozzle F ₁ sets a limit for the exhaust steam pressure p _a and ¹ and thus also for the size of the steam weight flowing off from the small turbine. The danger arises that this amount of steam could always be sufficient to take on a small load on the main turbine, so that its live steam flow is removed.

gesperrt würde. Bei vollständiger Lastabschaltung (Leerlauf) könnte dann die Großturbine leicht »durchgehen« und d'urch die entstehende Überdrehzahl einen für das ganze Aggregat gefährlichen Zustand¹ erzeugen, der zur Zerstörung führen müßte. Um nun diese Gefahr zu vermeiden, ist die Erhaltung des Druckes p_a im Hilfsdüsenkasten noch vom Hauptregler mitbeeinflußt (Abb. i). Durch ίο diese Einflußnahme wird bei höheren Drehzahlen der Hauptturbine ebenfalls das Ventil gehoben, so daß dann Dampf in den zweiten Teil des Kastens hinüberströmt. Der Druck sinkt und' gleichzeitig die Dampfmenge, da der Regler der Hilfsturbine den Frischdiampfzufiuß zu letzterer vermindert. Die Abdampfmenge der Hilfsturbine wird¹ gerade die Größe haben, die zur Erhaltung der kleinen Last bzw. des Leerlaufes nötig ist. Dabei ist ao die gesamte Hilfsdüsenfläche so zu bemessen, daß bei voller Eröffnung von V, also kleinstem Druck p_a, das sich ergebende Abdampfgewicht immer noch kleiner ist, als zum Leerlauf ausreichen würde.would be blocked. If the load was completely switched off (idling), the large turbine could then easily "run away" and, through the resulting overspeed, create a state ¹ which is dangerous for the entire unit and which would have to lead to destruction. In order to avoid this danger, the maintenance of the pressure p _a in the auxiliary nozzle box is also influenced by the main regulator (Fig. I). As a result of this influence, the valve is also raised at higher speeds of the main turbine, so that steam then flows over into the second part of the box. The pressure drops and at the same time the amount of steam, since the controller of the auxiliary turbine reduces the fresh steam inflow to the latter. The exhaust steam of the auxiliary turbine is ^one just have the size that is necessary to preserve the small load or idling. In this case, the entire auxiliary nozzle area is to be dimensioned in such a way that with full opening of V, i.e. the lowest pressure p _a , the resulting evaporation weight is still smaller than would be sufficient for idling.

Während Abb. 1 die Lösung durch Rückführungsgestänge darlegt, wobei auch an Stelle des direkten Reglerangriffes ein mit abgestimmtem Öldruck wirkender Kolben k_s treten kann (in Abb. 1 punktiert eingezeichnet), so ist in Abb. 2 die Rückführung d'urch einen Schwebekolben έ/ ersetzt.While Fig. 1 shows the solution by means of a return linkage, whereby a piston k _s acting with a coordinated oil pressure can also act in place of the direct control action (shown in dotted lines in Fig. 1), in Fig. 2 the return through a floating piston έ / replaced.

Die Abb. 3 zeigt als Abszissen die Kammerdrücke p_n welche mit der Leistung steigen, und¹ als Ordinaten idiie Gegendrücke p_a des Abdampfes der Hilfsturbine.Fig. 3 shows as the abscissa the chamber pressures p _n which increase with power, and ¹ as the ordinates i the back pressures p _{a of} the exhaust steam from the auxiliary turbine.

Das Ventil V sei zunächst geschlossen gedacht. Der Hilfsdampf, welchen die Kleinturbine für ihre Leistung beim Gegendrückep_a braucht, strömt durch die Fläche F₁ welche gleich der Einheit/! gesetzt werden soll. Es stellt sich daher selbsttätig im Gehäuse der Hilfsturbine ein Gegendruck p_a ein, der z. B. S Atm. betragen soll. Solange nun die Strömung durch die Hiilfsdüse überkritisch ist, d.h. solange der Kammerdruckp_a größer als (das kritische Druckverhältnis B — 0,565 p_r ist, wird¹ der Druck p_a, konstante Leistung des Kond&nsationsaggregates vorausgesetzt, konstant· bleiben. Dies ist der Fall bis zum Punkt A₁, wo d'ie »kritische Druckgerade« p_r. diie Linie p_a — 5 Atm. schneidet. Der Kammerdruck p_a wird! von ο bis zu 0,565 X 5 — 2 82 Atm. anwachsen können, ohne daß sich p_a vergrößern würde. Die Gefälle der Hilfsdüse nehmen entsprechend der kleiner werdenden Kraftdifferenz p_a — p_r ab.The valve V is initially intended to be closed. The auxiliary steam, which the small turbine needs for its performance at the back pressure p _a , flows through the area F _1, which is equal to the unit /! should be set. Therefore, it is set automatically in the housing of the auxiliary turbine, a counter-pressure p _a, a, z. B. S Atm. should be. As long as the flow is supercritical by the Hiilfsdüse as long as that of the chamber pressure p _a is greater than (the critical pressure ratio B - p 0.565 _r is, the pressure is ¹ p _a constant performance of the Cond & nsationsaggregates provided · remain constant this is the case. to point A ₁ , where the "critical pressure line" p _r . intersects the line p _a - 5 atm. The chamber pressure p _a will be able to increase from ο up to 0.565 X 5 - 282 atm without p _a would increase. The slopes of the auxiliary nozzle decrease in accordance with the decreasing force difference p _a - p _r .

Steigt der Radidruck weiter, so wind! bei vorläufig geschlossen gedachtem Ventil V der Gegendruck p_a von A₁ auf A₁ wachsen müssen, um das mit höher werdendem Kammerdruckund¹ steigerndem Gegendruckp_a doppelt zunehmende Hilfsdüsen-Dampfgewicht durch die Hilfsdüse zu pressen. Dabei wird angenommen, daß das Hilfsidüsen-Dämpfgewicbt mit dem Gegendruck p_a linear steigt.If the radial pressure continues to rise, so wind! must grow at provisionally closed imagined to valve V, the back pressure p _a of A ₁ to A ₁ to the steigerndem becomes higher with Kammerdruckund ¹ back pressure p _a double-increasing auxiliary nozzles vapor weight to press through the auxiliary nozzle. It is assumed that the auxiliary nozzle damping weight increases linearly with the counter pressure p _a.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bezweckt nun dieses Ansteigen des Gegendrucks p_a zu verhindern und p_a konstant zu halten, so daß auch das Hilfsdüsen-Dampfgewicht konstant bleibt. Diies wird¹ erfindungsgemäß durch Öffnen des Ventils V herbeigeführt. In Abb. 3 sind die ^,.-Kurven für eine Düäenflächenvergrößerung (ideale Fülluingsregeliung) für F — 25 Prozent und^! für F — 50 Prozent eingezeichnet (bei voll eröffnetem Ventil). An Abb. 4 ist der Einfluß dieser Eröffnung- auf den Kammerdruck p_T dargestellt. Eine Flächenzunahme um 25 Prozent gestattet eine Druckvergrößerung um etwas mehr als 1 Atm. Dabei ist p_a — 5 Atm. konstant geblieben, während bei den sonst üblichen Ausführungen p_a auf 5,9 Atm·., bei p_r — 5 Atm. gestiegen wäre. Der tatsächliche Vorgang· ist nun der, daß jder überschüssige Dampf durch die zweite Düsenflächte F₂ strömt, wozu jeweils der Druck p_a' nötig" ist, der sich durch Abdrosselung von p_a auf p_a' ergibt. Diese Einstellung besorgen selbsttätig dias Ventil 'und die Steuerung..The method according to the invention now aims to prevent this increase in the back pressure p _a and to keep p _a constant, so that the auxiliary nozzle vapor weight also remains constant. Diies ¹ according to the invention is brought about by opening the valve V. In Fig. 3 the ^, .- curves for a nozzle area enlargement (ideal filling regulation) for F - 25 percent and ^! for F - 50 percent is shown (with the valve fully opened). The influence of this opening on the chamber pressure p _{T is} shown in Fig. 4. An area increase of 25 percent allows a pressure increase of a little more than 1 atm. Where p _a - 5 atm. remained constant, while with the otherwise usual designs p _a to 5.9 atm ·., with p _r - 5 atm. would have increased. The actual process is now that any excess steam flows through the second nozzle surface F ₂ , for which the pressure p _a 'is necessary ", which results from throttling from p _a to p _a ' . The valve takes care of this setting automatically 'and the controls ..

Claims

Patent claims;

ι. Device for regulating steam turbines to which auxiliary turbine exhaust steam is fed as an additional propellant through auxiliary nozzles, characterized in that the auxiliary nozzle is divided and the connection between the parts is controlled by a valve which, when the load is high on the main turbine, i.e. at high loads Press the chamber, open and keep the pressure (p _a ) of the additional propellant constant.

2. Device for regulating steam turbines according to claim 1, characterized in that at low powers (and 'idling) of the main turbine, the pressure (p _a ) of the additional propellant d'by influencing the main controller of the large turbine is reduced to such an extent that d' The additional amount is just enough to cover this small power (and idling) of the main turbine.

1 sheet of drawings.