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Drehzahlstellvorrichtung für bedienungslose Wasserkraftanlagen mit
Geschwindigkeitsregler und hydraulischem Servomotor Die Erfindung betrifft eine
Drehzahlverstellvorrichtung für bedienungslose Wasserkraftanlagen mit Geschwindigkeitsregler
und hydraulischem Servomotor, die durch das zum Betriebe des Reglerservomotors dienende
Druckmittel bewegt wird und durch die behufs Parallelschaltens die Drehzahl der
Kraftmaschine zwischen einer Höchst- und einer Mindestdrehzahl selbsttätig verstellt
wird.
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Insbesondere für die Verwendung in bedienungslosen WasserkraftanlagensindbereitsDrehzahlverstellvorrichtungen
für Kraftmaschinen mit Geschwindigkeitsregler und hydraulischem Servomotor bekannt
geworden, bei denen zum Zwecke des Synchronisierens der Maschine behufs Parallelschaltung
die genannte Drehzahlverstellvorrichtung durch einen Elektromotor bewegt wird, wobei
dieser Motor durch besondere Abschaltvorrichtungen bei Erreichung einer bestimmten
Höchst- bzw. Mindestgeschwindigkeit umgeschaltet wird, so daß durch denselben die
Geschwindigkeit der Kraftmaschiene so lange zwischen einer Höchst- und einer Mindestgeschwindigkeit
verstellt wird, bis die Maschine durch ein automatisches Parallelschaltrelais aufs
Netz geschaltet ist. Alsdann wird, wiederum durch ein besonderes elektrisches Relais,
die Drehzahlverstellvorrichtung der Kraftmaschine auf die höchste Geschwindigkeit
eingestellt, wodurch die parallel geschaltete Maschine belastet wird.
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Im weiteren ist es zum Synchronisieren von Wasserkraftmaschinen bekannt
geworden, eine Drehzahiverstellvorrichtung zu verwenden, die durch das zum Betriebe
eines Reglerservomotors dienende Druckmittel bewegt wird. Dabei erfolgt eine Ferndrehzahlverstellung
jeweils dadurch, daß ein Fernsteuerventil durch ein Handrad verstellt wird, wobei
eine Drehzahländerung nach Maßgabe der Stellung des Handrades bewirkt und jeder
Stellung des Handrades eine neue Beharrungsdrehzahl der Wasserkraftmaschine zugeordnet
wird, die so lange keine Änderung erfährt, als das Handrad nicht wieder verstellt
wird.
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Solchen Vorrichtungen gegenüber bietet eine Drehzahlverstellvorrichtung
nach vorliegender Erfindung wesentliche Vorteile. Diese Drehzahlverstellvorrichtung
wird gemäß vorliegender Erfindung von einer Nebenhilfsmaschine angetrieben, deren
Steuerung kraftschlüssig durch Hebel und Anschläge umgestellt wird, und zwar so
lange, als die Leerlauföffnung der Kraftmaschine nicht um einen bestimmten Betrag
überschritten
ist. Eine solche Drehzahlverstellvorrichtung gestattet, den großen Vorteil zu erreichen,
daß vom Augenblick an, in dem das Drucköl für die Betätigung dieser Vorrichtung
zur Verfügung steht, bis zur erreichten völligen Belastung der Kraftmaschine nach
erfolgter elektrischer Parallelschaltung alle erforderlichen Vorgänge durch die
Drehzahlverstellvorrichtung selbst ausgelöst und durchgeführt werden, ohne daß dafür
das Eingreifen irgendwelcher elektrischer Apparate oder eines Bedienungsmannes nötig
ist. Sie eignet sich infolgedessen insbesondere für bedienungslose Wasserkraftanlagen.
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Zweckmäßig werden bei dieser Drehzählverstellvorrichtung noch Drosselvorrichtungen
vorgesehen, um die Geschwindigkeit einzustellen, mit welcher die Drehzahlverstellvorrichtung
durch das Druckmittel betätigt wird. Dadurch wird es möglich, die Geschwindigkeit,
mit welcher die Drehzahlverstellvorrichtung wirkt, den besonderen Verhältnissen
(Schwungmassen, Turbinenleistung usw.) der einzelnen Anlagen anzupassen und so das
Durchschreiten der synchronen Drehzahl mit dem günstigsten Beschleunigungsgrad zu
ermöglichen.
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Der hydraulische Servomotor der Regelungsvorrichtung kann zweckmäßig
mit einer Vorrichtung ausgerüstet sein, welche die Steuerung der Drehzahlverstellvorrichtung
in einer solchen Stellung verriegelt, daß eine Umstellung im Sinne der Erniedrigung
der Drehzahl verhindert ist, sobald die Leerlauföffnung der Kraftmaschine um einen
bestimmten Betrag überschritten wird.
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Die Figuren zeigen beispielsweise eine Ausführungsform einer Drehzahlverstellvorrichtung
gemäß der Erfindung, wobei die zum Bewegen der Drehzahlverstellvorrichtung dienende
Vorrichtung, auf welche das zum Betriebe des Reglerservomotors dienende Druckmittel
einwirkt, als Nebenservomotor ausgebildet ist.
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Fig. i zeigt die verschiedenen Teile in der Lage, die sie bei Leerlauföffnung
der zu regelnden Maschine einnehmen, während Fig. 2 die verschiedenen Teile in der
Lage zeigt, die sie bei verriegelter Lage des Steuerventils des Nebenservomotors
nach Überschreiten der Leerlauföffnung der Kraftmaschine um einen bestimmten Betrag
einnehmen.
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In den Figuren ist i eine als Wasserturbine ausgebildete Kraftmaschine,
welche vermittels eines Regulierringes 2 und eines Gestänges 21 durch einen Servomotor
3 reguliert wird. Dieser Servomotor steht unter dem Einfluß eines Steuerschiebers
q., welcher unter Vermittlung eines Gestänges 41 vom Fliehkraftregler 5 gesteuert
wird. Das Drucköl zum Bewegen des Servomotors 3 wird von einer Zahnradpumpe 6 durch
eine Leitung 8 zu dessen Steuerschieber q. gefördert. An die Leitung 8 ist eine
Leitung 9
angeschlossen, welche zu einem Steuerschieber 7 eines Nebenservomotors
13 führt. Vom Steuerschieber 7 gehen zwei Leitungen 18 und ig zu den Räumen ii und
iia unter bzw. über dem im Zylinder des Nebenservomotors 13 beweglichen Kolben 12.
Dieser Kolben 12 bildet mit seiner Kolbenstange 15 eine auf den Punkt 17 des Reglergestänges
einwirkende Vorrichtung zur Verstellung der Geschwindigkeit der Kraftmaschine, deren
Wirkung bekannt ist. Je höher die Stellung des Punktes 17 ist, eine um so höhere
Lage muß die Muffe 2o des Fliehkraftreglers 5 einnehmen, damit bei einer bestimmten
Stellung des Servomotorkolbens 31 der Steuerschieber q. in Mittelstellung ist. Es
folgt daraus, daß die eingestellte Geschwindigkeit der Turbine i um so höher sein
muß, je höher der Punkt 17 steht.
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In der in Fig. i gezeichneten Stellung steht der Kolben 31 des Servomotors
3 auf Leerlauföffnung der Turbine i. Der Raum iia über dem Kolben ia des Nebenservomotors
i3 erhält Drucköl durch die Leitung 18, während der Raum ii unter dem Kolben 12
durch Leitung ig mit einer Ablaufleitung g 1 für das zum Betriebe des Reglerservomotors3und
desNebenservomotors 13 dienende Druckmittel in Verbindung steht. Der Kolben 12 bewegt
sich daher unter dem Einfluß des Öldruckes von oben nach unten. Diese Bewegung wird
so lange dauern, bis die Kolbenstange 21 des Steuerschiebers 7 durch einen auf einen
Anschlag 23 dieser Stange wirkenden Mitnehmer 22 der Kolbenstange 15 so weit nach
unten bewegt worden ist, daß die Leitung ig mit der Druckleitung g und die Leitung
18 mit der Ablaufleitung 9i verbunden wird. Damit eine mit dem Steuerschieber 7
verbundene Stange 21 nicht etwa in Mittelstellung des Ventiles 7 stehenbleibt, ist
eine Vorrichtung 24 beliebiger bekannter Bauart vorgesehen, die bewirkt, daß die
Stange 21 bei Erreichung der Mittelstellung des Schiebers 7 nach der anderen Seite
umschnappt. Der Kolben 12 geht alsdann unter dem Einfluß des Öldruckes wieder nach
oben, bis der Mitnehmer 22 auf einen Anschlag 25 der Stange 2i trifft. Die Stange
21 wird dann wieder nach oben in die in Fig. i gezeichnete Lage mitgenommen, und
die Bewegung des Kolbens 12 von oben nach unten wiederholt sich. Das dauert so lange
weiter, bis die Parallelschaltung der Turbine :i in nicht gezeigter Weise erfolgt
ist.
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Um die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Kolben 12 bewegt, und
damit die Beschleunigung der Kraftmaschine i einstellen zu können, sind die beiden
Drosselvorrichtungen io in den Leitungen 18 und ig vorgesehen.
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Solange die Parallelschaltung nicht erfolgt ist, verändert der Servomotorkolben
31 infolge der Bewegungen des Kolbens 12 seine Lage
nur unwesentlich,
da der Fliehkraftregler 5 den Bewegungen des Punktes 17 unmittelbar folgt. Sobald
jedoch die Parallelschaltung erfolgt ist, wird die Geschwindigkeit der zugeschalteten
Turbine i durch das Netz gehalten. Der Fliehkraftregler 5 folgt den Bewegungen des
Punktes 17 nicht mehr, und bei der nächsten Aufwärtsbewegung des Kolbens 12 wird
daher durch die Verstellung des Steuerschiebers q.nach unten, wobei der Raum unter
dem Servomotorkolben31 Druck erhält, dieser Kolben nach oben gehen. Die Turbine
i wird dadurch geöffnet. Gleichzeitig wird eine starr mit dem Servomotorkolben 31
verbundene Stange 26 mit Gleitbahn 27 nach oben verstellt und ein mit dieser Gleitbahn
zusammen arbeitender Verriegelungshebel 28 in eine neue, aus Fig. 2 ersichtliche
Lage gebracht, in welcher er auf einen Anschlag 29 der Stange 21 drückt und diese
dauernd in der unteren Lage hält, in welcher der Raum ii unter Öldruck steht, so
daß der Kolben 12 die in Fig. 2 gezeichnete höchste Lage dauernd beibehält. Der
AIitnehmer 22 nimmt dann den Anschlag 25 unter stärkerer Zusammendrückung einer
auf ihn einwirkenden Feder 3o allein nach oben mit, während die Stange 21 in der
unteren Lage verharrt. Die Drehzahlverstellvorrichtung 15, 17 der Kraftmaschine
i bleibt nun dauernd auf Höchstgeschwindigkeit eingestellt, solange die Leerlauföffnung
der Maschine um den festgesetzten bestimmten Betrag überschritten ist.
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An Stelle des Nebenservomotors 12, 13, welcher zum Bewegen der Drehzahlverstellvorrichtung
15, 17 dient, kann z. B. auch ein auf die Stange 15 aufgekeiltes Kreiselrad vorgesehen
werden, das veranlaßt wird, in verschiedener Richtung zu drehen (Fig. 3).