[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine mit einer Turbinenregelung, einem
Turbinenschutz, zumindest einem Sicherheitsblock, Schnellschlussventilen und Regelventilen,
wobei die Schnellschlussventile und die Regelventile über zugeordnete Schalt- und
Stellantriebe betätigbar sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Umrüsten einer bestehenden Turbine, die einen Turbinenschutz, eine Turbinenregelung,
einen hydraulischen Sicherheitsblock, Schnellschlussventile und Regelventile aufweist,
wobei die hydraulischen Schnellschlussventile über zugeordnete hydraulische Schaltantriebe
betätigbar sind.
[0002] Turbinen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik in unterschiedlichsten
Ausgestaltungen bekannt. Die Turbinenregelung übernimmt bekanntlich unter anderem
Funktionen wie Leistungsregelung, Druckregelung, Drehzahlregelung, Ventilstellungsregelung,
Messwertaufbereitung etc., um nur einige Beispiele zu nennen. Der Turbinenschutz erfasst
alle Prozesskriterien, die sich negativ auf die Turbine oder auf das Bedienpersonal
auswirken können, und schaltet die Turbine ab, sobald entsprechende Grenzwerte überschritten
werden. Die Schnellschluss- und Regelventile sind während des Bedienbetriebs für die
Zufuhr, Regelung und Absperrung des Arbeitsfluids zur Dampfturbine zuständig. Derzeit
werden die Funktionen "Öffnen und Schließen" bei Schnellschlussventilen und "Öffnen,
Regeln und Schließen" bei Regelventilen vorwiegend unter Verwendung von hydraulischen
Schalt- und Stellantrieben über einen zentralen hydraulischen Sicherheitsblock und
die Turbinenregelung gesteuert, die ihrerseits in das Steuer- und Regelölsystem der
Turbine eingebunden sind.
[0003] Schnellschlussventile arbeiten normalerweise mit Vorsteuerung, weshalb nicht allzu
große Ventilkräfte zu bewältigen sind. Vor diesem Hintergrund stellen die Schnellschlussventile
auch keine bestimmenden Komponenten bei der Auswahl der Ölsysteme dar. In der Regel
kommen sie mit Niederdruck-Ölanlagen von 8 bis 12 bar aus.
[0004] Regelventile können grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilt werden, und zwar in
druckentlastete Ventile mit konstruktiv bedingter Lässigkeit und geringen Stellkräften,
wie beispielsweise entlastete Rohrventile ohne Vorhub, Einsitzventile mit Vorwärmbohrung
oder Doppelsitzventile, und in nicht druckentlastete aber vollkommen dichte Einsitzventile
mit hohen Stellkräften, wie zum Beispiel Daumen- oder Pilzventile, Vorhubventile oder
Rohrventile mit Vorhub. Die entlasteten Regelventile kommen in der Regel mit Niederdruckhydraulik
von 8 bis 12 bar aus. Nicht entlastete Regelventile benötigen in Abhängigkeit vom
Druck des Arbeitsfluids eine Mitteldruckhydraulik von 30 bis 50 bar oder eine Hochdruckhydraulik
von 100 bis 160 bar.
[0005] EP1026368 offenbart eine Dampfturbine wobei der Frischdampfzufluss über hydraulisch angetriebene
Schnellschlussventile und Regelventile erfolgt.
[0006] DE 1946968 U offenbart einen pneumatischen Stellantrieb mit einer federbelasteten Membrane oder
einem federbelasteten Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellstange an beiden
Enden aus dem Stellantrieb herausragt und auf diese Weise ohne Veränderungen des Stellantriebes
sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte erzeugt werden können.
EP2110592 A2 offenbart einen Antrieb mit einem Elektromotor wie ein permanenterregter Synchronmotor
und eine Lineareinheit mit einer Kolbenstange, die in einem Bewegungsgewinde einer
Bewegungsgewindemutter geführt und als Spindel ausgebildet ist.
[0007] EP 2620655 A1 offenbart ein Antriebssystem mit einer Fluidstromquelle zum Erzeugen von pneumatischen
oder hydraulischen Kräften zum Antreiben des Ventilabschnitts des Ventils.
[0008] US 3556463 A betrifft ein Absperrventil zur Steuerung der Zuführung eines Druckmediums in eine
Mediumaufnahmevorrichtung.
[0009] Ein wesentlicher Nachteil von Turbinen der zuvor beschriebenen Art besteht darin,
dass das Steuer- und Regelölsystem hinsichtlich Planung, Anschaffung, Montage, Prüfung,
Inbetriebnahme und Wartung sehr kostenintensiv ist. Darüber hinaus besteht im Falle
von Ölleckagen insbesondere am heißen vorderen Ende der Turbine ein hohes Brandrisiko,
was mit einem entsprechenden Gefahrenpotential für die Turbine selbst und das Bedienpersonal
einhergeht.
[0010] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Turbine der eingangs genannten Art mit alternativem Aufbau zu schaffen, der die
zuvor beschriebenen Probleme zumindest teilweise beseitigt.
[0011] Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Turbine der eingangs
genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass es sich bei dem zumindest einen
Sicherheitsblock um einen pneumatischen Sicherheitsblock handelt, und dass zumindest
ein Schaltantrieb zum direkten oder indirekten Betätigen eines Schnellschlussventils
ein pneumatischer Schaltantrieb ist. Unter direkter Betätigung wird verstanden, dass
der pneumatische Schaltantrieb direkt auf die Ventilspindel des Schnellschlussventils
wirkt. Bei indirekter Betätigung kann der pneumatische Schaltantrieb beispielsweise
ein Bestandteil eines Steuergeräts eines mediumbetätigten Schnellschlussventils bilden.
Durch die Verwendung eines pneumatischen Schaltantriebs anstelle eines hydraulischen
Schaltantriebs zum Schalten eines Schnellschlussventils, das beispielsweise im Bereich
des heißen vorderen Endes der Turbine angeordnet ist, kann die Brandgefahr erheblich
reduziert werden. Hierdurch wird eine hohe Sicherheit für die Turbine selbst und das
Bedienpersonal erzielt. Darüber hinaus können Kosten für Versicherungen gesenkt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass pneumatische Schaltantriebe gegenüber hydraulischen
Schaltantrieben eine einfache, robuste und kostengünstige Alternative darstellen.
Darüber hinaus sind pneumatische Schaltantriebe sehr zuverlässig, haben nur einen
geringen Verschleiß und sind problemlos in den Turbinenschutz integrierbar. Entsprechend
gehen mit der Verwendung pneumatischer Schaltantriebe geringe Kosten einher.
[0012] Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei sämtlichen
Schaltantrieben zum Betätigen der Schnellschlussventile um pneumatische Schaltantriebe.
Auf diese Weise werden die zuvor beschriebenen Vorteile optimal genutzt.
[0013] Bevorzugt sind der Turbinenschutz und der zumindest eine pneumatische Sicherheitsblock
derart ausgelegt und eingerichtet, dass über diese die Steuerung des pneumatischen
Schaltantriebs oder der pneumatischen Schaltantriebe erfolgt. Mit anderen Worten wird
die Steuerung der pneumatischen Schaltantriebe einfach in den bestehenden Turbinenschutz
integriert, was ebenfalls zu einem kostengünstigen Aufbau führt.
[0014] Der pneumatische Sicherheitsblock weist vorteilhaft mehrere in Reihe geschaltete
5/2 Wegeventile auf, insbesondere drei 5/2 Wegeventile in 2 aus 3 Schaltung. Bei einem
derartigen Aufbau des pneumatischen Sicherheitsblockes lassen sich die Funktionen
"Öffnen, Schließen, Entlüften und Prüfen" problemlos realisieren. Der wesentliche
Vorteil, der mit drei in Reihe geschalteten 5/2 Wegeventilen einhergeht, besteht darin,
dass ein sicherer Betrieb der Turbine auch dann möglich ist, wenn eines der Wegeventile
ausfallen sollte. Entsprechend werden Stillstandszeiten der Turbine im Falle eines
Ausfalls eines der Wegeventile vermieden. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich,
3/2 Wegeventile einzusetzen.
[0015] Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind zum Betätigen der Regelventile
elektrische Stellantriebe und/oder hydraulische Stellantriebe mit autarker Ölversorgung
vorgesehen, die insbesondere mit einer schwer entflammbaren Flüssigkeit betrieben
werden. Elektrische Stellantriebe lassen sich anstelle von hydraulischen Stellantrieben
insbesondere dann einsetzen, wenn es sich bei den zu betätigenden Regelventilen um
entlastete Regelventile handelt. Hydraulische Stellantriebe mit autarker Ölversorgung
kommen hingegen insbesondere bei nicht druckentlasteten Regelventilen zum Einsatz.
Werden sämtliche Regelventile durch elektrische Stellantriebe und/oder durch hydraulische
Stellantriebe mit autarker Ölversorgung ersetzt, so kann auf ein zentrales Steuer-
und Regelölsystem gänzlich verzichtet werden, was mit einer erheblichen Kosteneinsparung
einhergeht. Es würde dann lediglich das Schmierölsystem verbleiben, das normalerweise
bei etwa 2 bar betrieben wird. Werden die hydraulischen Stellantriebe mit autarker
Ölversorgung mit einer schwer entflammbaren Flüssigkeit betrieben, so wird ferner
die Brandgefahr auf ein Minimum reduziert.
[0016] Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung ferner
ein Verfahren zum Umrüsten einer bestehenden Turbine vor, die einen Turbinenschutz,
eine Turbinenregelung, einen hydraulischen Sicherheitsblock, Schnellschlussventile
und Regelventile aufweist, wobei die Schnellschlussventile über zugeordnete hydraulische
Schaltantriebe direkt oder indirekt betätigbar sind. Das erfindungsgemäße Umrüstverfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein hydraulischer Schaltantrieb eines Schnellschlussventils
durch einen pneumatischen Schaltantrieb ersetzt wird, und dass ein pneumatischer Sicherheitsblock
vorgesehen wird, der die Funktionen des hydraulischen Sicherheitsblocks zumindest
teilweise ersetzt.
[0017] Bevorzugt werden auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche hydraulische
Schaltantriebe durch pneumatische Schaltantriebe ersetzt, was mit den zuvor beschriebenen
Vorteilen einhergeht.
[0018] Vorteilhaft wird die Steuerung derart modifiziert, dass der zumindest eine pneumatische
Schaltantrieb über den Turbinenschutz und den pneumatischen Sicherheitsblock gesteuert
wird, was mit einem sehr einfachen und preiswerten Aufbau einhergeht.
[0019] Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein hydraulischer
Stellantrieb durch einen elektrischen Stellantrieb ersetzt.
[0020] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich oder alternativ
zumindest ein hydraulischer Stellantrieb, der an ein zentrales Steuer- und Regelölsystem
der Turbine angeschlossen ist, durch einen hydraulischen Stellantrieb mit autarker
Ölversorgung ersetzt.
[0021] Vorteilhaft wird die Turbinenregelung derart modifiziert, dass der zumindest eine
elektrische Stellantrieb und/oder der zumindest eine hydraulische Stellantrieb mit
autarker Ölversorgung über den Turbinenschutz und die Turbinenregelung gesteuert wird.
[0022] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden
Beschreibung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Turbine unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung deutlich.
[0023] Darin ist/sind
- Figur 1
- eine schematische Ansicht einer Hochdruck-Ventilgruppe einer Turbine gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
- Figur 2
- eine schematische Ansicht, die ein Steuergerät eines mediumbetätigten Schnellschlussventils
der in Figur 1 dargestellten Hochdruck-Ventilgruppe zeigt;
- Figuren 3 - 8
- schematische Ansichten, die einen pneumatischen Sicherheitsblock in verschiedenen
Betriebsstellungen zeigen; und
- Figur 9
- eine schematische Ansicht, die ein weiteres Schnellschlussventil gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt, das in Figur 1 nicht dargestellt ist.
[0024] Figur 1 zeigt schematisch eine Turbine 1, bei der es sich vorliegend um eine Dampfturbine
handelt. Die Turbine 1 umfasst in bekannter Weise eine Turbinenregelung 2 und einen
Turbinenschutz 3. Die Turbinenregelung 2 übernimmt unter anderem Funktionen wie Leistungsregelung,
Druckregelung, Drehzahlregelung, Ventilstellungsregelung, Messwertaufbereitung etc.,
um nur einige Beispiele zu nennen. Der Turbinenschutz 3 erfasst alle Prozesskriterien,
die sich negativ auf die Turbine 1 oder auf das Bedienpersonal auswirken können, und
schaltet die Turbine 1 ab, sobald entsprechende Grenzwerte überschritten werden. Die
Turbine 1 weist eine Reihe von Ventilgruppen auf, von denen in Figur 1 beispielhaft
eine Hochdruckventilgruppe 4 dargestellt ist. Die Hochdruckventilgruppe 4 umfasst
vorliegend ein Schnellschlussventil 5 und drei Regelventile 6, die für die Zufuhr,
Regelung und Absperrung des Frischdampfes zuständig sind, der während des Turbinenbetriebs
in Richtung der Pfeile 7 durch einen innerhalb eines Gehäuses 8 ausgebildeten Frischdampfpfad
9 in Richtung der Hochdruckstufe strömt. Bei dem Schnellschlussventil handelt es sich
vorliegend um ein mediumbetätigtes Schnellschlussventil, dessen Vorsteuerkegel 10
und Hauptkegel 11 in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines Steuergerätes 12 über
den Frischdampf in die Stellungen "offen" oder "geschlossen" bewegt werden. Hierzu
sind Steuerleitungen 13 und 14 vorgesehen, die das Schnellschlussventil 5 mit dem
Steuergerät 12 verbinden. Das Steuergerät 12 umfasst einen pneumatischen Schaltantrieb
15, der vorliegend als Membranantrieb ausgebildet ist. Der Schaltantrieb 15 umfasst
ein Schaltantriebgehäuse 16, das mit einem Luftanschluss 17 versehen und im Innern
über eine Membran 18 in zwei Kammern 19 und 20 unterteilt ist, wobei die Membran 18
durch Rückstellfedern 21, die in der Kammer 19 ohne Druckluftanschluss 17 angeordnet
sind, in einer Ausgangsstellung gehalten ist. An der Membran 18 ist eine Spindel 22
befestigt, die mit Hilfe einer Spindelkupplung 23 mit der Ventilspindel 24 des Steuergeräts
12 verbunden ist und einander gegenüberliegende Ventilsitze 25a und 25b entsprechend
der Schaltposition abdichtet. In der Ausgangsstellung ist der Frischdampf über die
Steuerleitung 14 zur Steuerleitung 13 freigeschaltet und beaufschlagt letztendlich
den Hauptkegel 11 des Schnellschlussventils 5, welches die Position "geschlossen"
einnimmt. Der Auslass 26 zur Atmosphäre oder Leckagedampfleitung ist verschlossen.
Wird die Kammer 20 ausgehend von der in Figur 2 dargestellten Ausgangsstellung mit
Druckluft beaufschlagt, so wird die Ventilspindel 24 über die Membran 18 mit Spindel
22 vom Ventilsitz 25a weg zum Ventilsitz 25b bewegt, bis dieser dicht ist, die Steuerleitung
14 verschließt und auf diese Weise der Auslass 26 ebenso wie ein Steuerkanal 27 des
Schnellschlussventils 5 zur Atmosphäre geöffnet wird. Damit wird auch ein Zylinderraum
28 über eine Drossel 29 und eine Spaltfläche 30 sowie ein Zylinderraum 31 über eine
Bohrung 32 und den Hauptkegel 11 des Schnellschlussventils 5 drucklos. Der Druck des
Frischdampfes hält den Vorsteuerkegel 10 über die Zuströmbohrungen 33 und den Hauptkegel
11, jeweils entgegen die Kraft einer Feder 34, in geöffneter Stellung, wobei beide
in der hinteren Endlage den Übertritt des Frischdampfes in den Zylinderraum 28 bzw.
in die Steuerleitung 13 leckverlustfrei absperren. Entsprechend kann der Frischdampf
über ein Eintrittssieb 35 zu den nachgeschalteten Regelventilen 6 strömen.
[0025] Die Auslösung des Schnellschlussventils 5 erfolgt durch Entlastung des Luftdrucks
am Steuergerät. Entsprechend wird die Kammer 20 des Schaltantriebs 15 nicht mit Druckluft
beaufschlagt. Die Steuerleitung 13 wird zur Atmosphäre hin geschlossen, indem die
Ventilspindel 24 durch die Federkraft der Rückstellfedern 21 über die Spindel 22 mit
Spindelkupplung 23 auf den Ventilsitz 25b gedrückt und mit dem Frischdampfdruck beaufschlagt
wird. Der Zylinderraum 28 wird über die Steuerleitung 13, den Steuerkanal 27 und die
Zuströmbohrung 33 ebenso mit Druck beaufschlagt. Der Vorsteuerkegel 10 erhält damit
eine Druckkraft entgegen der Öffnungskraft, wobei sich die Dampfkräfte am Vorsteuerkegel
10 ausgleichen und dieser durch die Kraft der Feder 34 in Schließstellung geht. Entsprechend
wird der Zylinderraum 28 über die Zuströmbohrungen 33, einen geöffneten Steuerkanal
36 und Bohrungen 37 sowie über die verstellbare Drossel 29 und die Spaltfläche 30
mit dem Druck des Frischdampfes beaufschlagt. Der Hauptkegel 11 erhält damit eine
der Öffnungskraft entgegen gerichtete Druckkraft. Die Druckkräfte am Hauptkegel 11
gleichen sich aus, wodurch dieser durch die Kraft der Feder 34 geschlossen bzw. gegen
den zugehörigen Ventilsitz gedrückt wird.
[0026] Die Figuren 3 bis 8 zeigen verschiedene Funktionsstellungen eines pneumatischen Sicherheitsblocks
38, der mit dem Turbinenschutz 3 verbunden und zur Ansteuerung des pneumatischen Schaltantriebs
15 des Steuergeräts 12 des Schnellschlussventils 5 ausgelegt ist. Der Sicherheitsblock
38 umfasst drei baugleich ausgeführte, elektromagnetisch betätigte 5/2 Wegeventile
V1, V2 und V3 mit Federrückstellung, die in Reihe in 2 aus 3 Schaltung angeordnet
sind, zwei Druckanschlüsse P1 und P2, einen Prüfanschluss P3 und einen mit dem Druckluftanschluss
17 des Schaltantriebs 15 des Schnellschlussventils 5 verbundenen Druckausgang E1.
[0027] In der in Figur 3 dargestellten Ausgangsstellung ist keines der Wegeventile V1, V2
und V3 betätigt, so dass weder am Druckausgang E1 noch am Prüfanschluss P3 ein Druck
anliegt. Entsprechend befindet sich auch der Hauptkegel 11 des Schnellschlussventils
5 in seiner Schließstellung.
[0028] Werden alle drei Wegeventile V1, V2 und V3 betätigt, wie es in Figur 4 gezeigt ist,
so liegt sowohl am Prüfanschluss P3 als auch am Druckausgang E1 ein Druck an. Entsprechend
wird das Schnellschlussventil 5 in seine geöffnete Stellung überführt, so dass der
Frischdampf in Richtung der Regelventile 6 strömen kann.
[0029] Werden zwei der drei Wegeventile V1, V2 und V3 betätigt, so liegt am Druckausgang
E1 ein Druck an, wobei jeweils einer der Kanäle zu den Wegeventilen V1, V2 und V3
drucklos ist und mit dem Prüfanschluss P3 verbunden ist.
[0030] Zur Erzielung einer Schließstellung des Schnellschlussventils 5 müssen zumindest
zwei der drei Wegeventile V1, V2 und V3 in die unbetätigte Stellung überführt werden,
wie es in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt ist. Grundsätzlich ist eine Betätigung
des Schaltantriebs 15 bzw. des Schnellschlussventils 5 unter Bezugnahme auf die Figuren
4 bis 8 also auch möglich, wenn eines der Wegeventile V1, V2, V3 defekt sein sollte,
so dass Stillstandzeiten der Turbine 1 aufgrund defekter Wegeventile vermieden werden
können.
[0031] Bei den Regelventilen 6 handelt es sich vorliegend um Doppelsitz-Regelventile mit
jeweils zwei miteinander verbundenen Hauptkegeln 39, denen entsprechende, am Gehäuse
8 ausgebildete Ventilsitze zugeordnet sind. Die Hauptkegel 39 des in Figur 1 ganz
rechts angeordneten Regelventils 6 sind mit einer Spindel eines elektrischen Stellantriebs
41 gekoppelt, der wiederum mit der Turbinenregelung 2 und dem Turbinenschutz 3 verbunden
ist, so dass die Hauptkegel 39 unter Betätigung des Stellantriebs wahlweise in eine
Schließstellung oder in eine ganz oder teilweise geöffnete Stellung bewegt werden
können. Die Hauptkegel 39 der anderen beiden Regelventile 6 werden wiederum über das
mit dem Stellantrieb 41 verbundene Regelventil in ihre ganz oder teilweise geöffnete
Stellung überführt. Zum Bewegen der Hauptkegel 39 in ihre Schließstellung sind jeweils
Rückstellfedern 42 vorgesehen. Anstelle des elektrischen Stellantriebs 41 kann grundsätzlich
auch ein hydraulischer Stellantrieb mit autarker Ölversorgung vorgesehen werden, der
vorteilhaft mit einer schwer entflammbaren Flüssigkeit betrieben wird, auch wenn dies
vorliegend nicht dargestellt ist. Derartige hydraulische Stellantriebe mit autarker
Ölversorgung sind im Stand der Technik bekannt, weshalb an dieser Stelle auf eine
eingehendere Erläuterung verzichtet wird.
[0032] Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau der Hochdruckventilgruppe 4 wird das Schnellschlussventil
5 über den Turbinenschutz 3 und den pneumatischen Sicherheitsblock 38 gesteuert, und
die Regelventile 6 werden über die Turbinenregelung 2 und den Turbinenschutz gesteuert.
Entsprechend kann auf ein zentrales Steuer- und Regelölsystem verzichtet werden, was
mit einer großen Kostenreduktion sowie mit einer Minimierung der von einem solchen
Steuer- und Regelölsystem ausgehenden Brandgefahr im Fall einer Leckage einhergeht.
Dies gilt auch dann, wenn anstelle des elektrischen Stellantriebs 41 ein hydraulischer
Stellantrieb mit autarker Ölversorgung verwendet wird.
[0033] Auch wenn in Figur 1 nur die Hochdruckventilgruppe 4 der Turbine 1 dargestellt ist,
ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Hochdruckventilgruppe beschränkt.
Vielmehr werden erfindungsgemäß sämtliche Schalt- und Stellantriebe von Schnellschluss-
und Regelventilen der Turbine 1, zumindest aber sämtliche Schalt- und Stellantriebe
von Schnellschluss- und Regelventilen an Positionen mit hohem Gefahrenpotential, wie
insbesondere am heißen vorderen Ende der Turbine 1, in der zuvor beschriebenen Weise
ausgeführt. Ferner sollte klar sein, dass dies auch für solche Schnellschluss- und
Regelventile gilt, die einen anderen Aufbau als die gezeigten Ventile 5 und 6 aufweisen.
Auch wenn in Figur 1 als Beispiel für ein Schnellschlussventil ein mediumbetätigtes
Schnellschlussventil dargestellt ist, sei ferner darauf hingewiesen, dass auch direkt
betätigte Schnellschlussventile mit einem pneumatischen Schaltantrieb der zuvor beschrieben
Art ausgestattet werden können. Bei solchen direkt betätigten Schnellschlussventilen
wirkt der pneumatische Schaltantrieb dann direkt auf die Spindel des Schnellschlussventils.
Je nach Schnellschlussventiltyp kann die Wirkrichtung des Schaltantriebs im drucklosen
Zustand mit Spindel eingefahren oder ausgefahren sein. Eine konstruktive Ausgestaltung
eines Schnellschlussventils 5 mit ausgefahrener Spindel, bei dem es sich vorliegend
um ein Einsitz-Schnellschluss-Vorhubventil handelt, zeigt Figur 9.
[0034] Im Gehäuse 8 befindet sich eine Vorhubspindel 43, die mit dem Hauptkegel 44 eine
Einheit, genannt Vorhubventil bildet, welche durch einen pneumatischen Schaltantrieb
15 in die Stellung "offen" oder "geschlossen" bewegt wird. Die Vorhubspindel 43 wird
im Deckel 45 geführt und über eine Packung 46 nach bekanntem Stand der Technik zur
Atmosphäre abgedichtet. Der Schaltantrieb 15 ist wie bereits beschrieben ein Membranantrieb
und besteht aus einem Schaltantriebgehäuse 16, das mit einem Luftanschluss 17 versehen
ist und im Innern über eine Membrane 18 in zwei Kammern 19 und 20 unterteilt ist,
wobei die Membrane 18 durch die Rückstellfedern 21, die in der Kammer 19 ohne Druckluftanschluss
17 angeordnet sind, in einer Ausgangsstellung gehalten ist. An der feder-beaufschlagten
Membrane 18 ist eine Spindel 22 befestigt, die mit Hilfe einer Spindelkupplung 23
mit der Vorhubspindel 43 verbunden ist und den Hauptkegel 44 in einen Ventilsitz 47
drückt und in der Stellung "geschlossen" abdichtet. Wird jetzt das Schnellschlussventil
5 mit Frischdampfdruck in einer Kammer 48 beaufschlagt, so bleibt diese Stellung "Ventil
geschlossen" weiterhin bestehen.
[0035] Wird die Kammer 20 ausgehend von der Ausgangsstellung mit Druckluft beaufschlagt,
so wird die Vorhubspindel 43 über die Membran 18 mit Spindel 22 vom Ventilsitz 51
im Inneren des Hauptkegels 44 bewegt und der Dampfzustrom über eine Bohrung 52 des
Hauptkegels 44 zu einem Raum 49 vor den geschlossenen Regelventilen freigegeben. Nachdem
sich dieser Raum 49 mit Dampf gefüllt hat und ca. 75-80 % des Frischdampfdruckes erreicht
hat, hebt der Hauptkegel 44 vom Ventilsitz 47 ab und bewegt sich auf den Deckel 45
zu, bis er die Endlage "Ventil offen" erreicht hat. Der Dampfstrom kann jetzt über
ein Dampfsieb 50 zu den nachgeschalteten Regelventilen strömen.
[0036] Die Auslösung des Schnellschlussventils 5 erfolgt durch Entlastung des Luftdrucks
am Schaltantrieb 15. Entsprechend wird der Luftzustrom in die Kammer 20 des Schaltantriebs
15 unterbrochen und zur Atmosphäre geschaltet. Dadurch wird die Dampfkraft in Öffnungsrichtung
an der Vorhubspindel 43 mit dem Hauptkegel 44 durch die Federkraft der Rückstellfedern
21 über die Spindel 22 mit Spindelkupplung 23 überwunden und in Schließrichtung bewegt,
bis der Ventilsitz 47 wieder dampfdicht ist. Somit ist die Ausgangsstellung "Ventil
geschlossen" wieder erreicht und das Vorhubventil mit Frischdampfdruck beaufschlagt.
[0037] Der Teilhubtest des Schnellschlussventils 5 kann, ähnlich wie beim hydraulischen
Antrieb durch Öffnen eines zusätzlichen Magnetventils in der Zuluftleitung realisiert
werden. In der Kammer 20 wird der Druck langsam abgesenkt bis das Vorhubventil sich
unter der Federkraft der Rückstellfedern 21 aus der Endlage in Richtung "schließen"
bewegt. Eine Positionsänderung von 15-20 % ist für den Teilhubtest ausreichend.
[0038] Darüber hinaus schlägt die vorliegende Erfindung vor, eine bestehende Turbine, die
einen Turbinenschutz, eine Turbinenregelung, einen hydraulischen Sicherheitsblock,
Schnellschlussventile und Regelventile aufweist, wobei die Schnellschlussventile über
zugeordnete hydraulische Schaltantriebe betätigbar sind, dahingehend umzurüsten, dass
die hydraulischen Schaltantriebe der Schnellschlussventile zumindest teilweise, bevorzugt
jedoch vollständig durch pneumatische Schaltantriebe ersetzt werden, und dass ein
pneumatischer Sicherheitsblock vorgesehen wird, der die Funktionen des hydraulischen
Sicherheitsblocks zumindest teilweise ersetzt. Bevorzugt werden zudem hydraulische
Stellantriebe von Regelventilen der bestehenden Turbine durch elektrische Stellantriebe
und/oder durch hydraulische Stellantriebe mit autarker Ölversorgung ersetzt, so dass
auf das gesamte Steuer- und Regelölsystem der bestehenden Turbine verzichtet werden
kann.
[0039] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden,
soweit diese den durch die Ansprüche festgelegten Schutzumfang nicht verlassen.
1. Turbine (1) mit einer Turbinenregelung (2), einem Turbinenschutz (3), zumindest einem
Sicherheitsblock (38), Schnellschlussventilen (5) und Regelventilen (6),
wobei die Schnellschlussventile (5) und die Regelventile (6) über zugeordnete Schalt-
und Stellantriebe (15, 41) betätigbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei dem zumindest einen einem Sicherheitsblock (38) um
einen pneumatischen Sicherheitsblock handelt, und dass zumindest ein Schaltantrieb
(15) zum direkten oder indirekten Betätigen eines Schnellschlussventils (5) ein pneumatischer
Schaltantrieb ist.
2. Turbine (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei sämtlichen Schaltantrieben (15) zum Betätigen der Schnellschlussventile
(5) um pneumatische Schaltantriebe handelt.
3. Turbine (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Turbinenschutz (3) und der zumindest eine pneumatische Sicherheitsblock (38) derart
ausgelegt und eingerichtet sind, dass über diese die Steuerung des pneumatischen Schaltantriebs
(15) oder der pneumatischen Schaltantriebe erfolgt.
4. Turbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der pneumatische Sicherheitsblock (38) mehrere in Reihe geschaltete 5/2 Wegeventile
(V1, V2, V3) aufweist
5. Turbine (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Sicherheitsblock (38) drei in Reihe geschaltete 5/2 Wegeventile
in 2 aus 3 Schaltung aufweist.
6. Turbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Betätigen der Regelventile (6) elektrische Stellantriebe (41) und/oder hydraulische
Stellantriebe mit autarker Ölversorgung vorgesehen sind, die insbesondere mit einer
schwer entflammbaren Flüssigkeit betrieben werden.
7. Turbine (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Turbinenschutz (3) und die Turbinenregelung (2) derart ausgelegt und eingerichtet
sind, dass über diese die Steuerung der elektrischen Stellantriebe (41) und/oder die
Steuerung der hydraulischen Stellantriebe mit autarker Ölversorgung erfolgt.
8. Verfahren zum Umrüsten einer bestehenden Turbine,
die einen Turbinenschutz (3), eine Turbinenregelung (2), einen hydraulischen Sicherheitsblock,
Schnellschlussventile (5) und Regelventile (6) aufweist,
wobei die Schnellschlussventile (5) über zugeordnete hydraulische Schaltantriebe direkt
oder indirekt betätigbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein hydraulischer Schaltantrieb eines Schnellschlussventils (5) durch einen
pneumatischen Schaltantrieb (15) ersetzt wird, und
dass ein pneumatischer Sicherheitsblock (38) vorgesehen wird, der die Funktionen des
hydraulischen Sicherheitsblocks zumindest teilweise ersetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
sämtliche hydraulischen Schaltantriebe durch pneumatische Schaltantriebe (15) ersetzt
werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerung derart modifiziert wird, dass der zumindest eine pneumatische Schaltantrieb
(15) über den Turbinenschutz (3) und den pneumatischen Sicherheitsblock (38) gesteuert
wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein hydraulischer Stellantrieb durch einen elektrischen Stellantrieb (41)
ersetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein hydraulischer Stellantrieb, der an ein zentrales Steuer- und Regelölsystem
der Turbine angeschlossen ist, durch einen hydraulischen Stellantrieb mit autarker
Ölversorgung ersetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbinenregelung (2) derart modifiziert wird, dass der zumindest eine elektrische
Stellantrieb (41) und/oder der zumindest eine hydraulische Stellantrieb mit autarker
Ölversorgung über den Turbinenschutz (3) und die Turbinenregelung (2) gesteuert wird.
1. Turbine (1) having a turbine regulation unit (2), a turbine protection unit (3), at
least one safety block (38), quick-closing valves (5) and regulating valves (6), wherein
the quick-closing valves (5) and the regulating valves (6) are able to be actuated
via assigned switching and actuating drives (15, 41),
characterized in that
the at least one safety block (38) is a pneumatic safety block, and in that at least one switching drive (15) for directly or indirectly actuating a quick-closing
valve (5) is a pneumatic switching drive.
2. Turbine (1) according to Claim 1,
characterized in that
all the switching drives (15) for actuating the quick-closing valves (5) are pneumatic
switching drives.
3. Turbine (1) according to Claim 1 or 2,
characterized in that
the turbine protection unit (3) and the at least one pneumatic safety block (38) are
designed and configured such that, via these, the control of the pneumatic switching
drive (15) or of the pneumatic switching drives is realized.
4. Turbine (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the pneumatic safety block (38) has a plurality of 5/2 directional valves (V1, V2,
V3) connected in series.
5. Turbine (1) according to Claim 4,
characterized in that the pneumatic safety block (38) has three 5/2 directional valves connected in series
in a 2-of-3 circuit.
6. Turbine (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that,
electrical actuating drives (41) and/or hydraulic actuating drives with autonomous
oil supply, which are in particular operated with a liquid of low flammability, are
provided for actuating the regulating valves (6).
7. Turbine (1) according to Claim 6,
characterized in that
the turbine protection unit (3) and the turbine regulation unit (2) are designed and
configured such that, via these, the control of the electrical actuating drives (41)
and/or the control of the hydraulic actuating drives with autonomous oil supply is
realized.
8. Method for retrofitting an existing turbine having a turbine protection unit (3),
a turbine regulation unit (2), a hydraulic safety block, quick-closing valves (5)
and regulating valves (6), wherein the quick-closing valves (5) are able to be actuated
directly or indirectly via assigned hydraulic switching drives,
characterized in that
at least one hydraulic switching drive of a quick-closing valve (5) is replaced by
a pneumatic switching drive (15), and
in that a pneumatic safety block (38) which at least partially replaces the functions of
the hydraulic safety block is provided.
9. Method according to Claim 8,
characterized in that
all the hydraulic switching drives are replaced by pneumatic switching drives (15).
10. Method according to Claim 8 or 9,
characterized in that
the control is modified such that the at least one pneumatic switching drive (15)
is controlled via the turbine protection unit (3) and the pneumatic safety block (38).
11. Method according to one of Claims 8 to 10,
characterized in that
at least one hydraulic actuating drive is replaced by an electrical actuating drive
(41).
12. Method according to one of Claims 8 to 11,
characterized in that
at least one hydraulic actuating drive, which is connected to a central control- and
regulation-oil system of the turbine, is replaced by a hydraulic actuating drive with
autonomous oil supply.
13. Method according to Claim 11 or 12,
characterized in that
the turbine regulation unit (2) is modified such that the at least one electrical
actuating drive (41) and/or the at least one hydraulic actuating drive with autonomous
oil supply are/is controlled via the turbine protection unit (3) and the turbine regulation
unit (2).
1. Turbine (1), comprenant une régulation (2) de turbine, une protection (3) de turbine,
au moins un bloc (38) de sécurité, des soupapes (5) à fermeture rapide et des soupapes
(6) de régulation, les soupapes (5) à fermeture rapide et les soupapes (6) de régulation
pouvant être actionnées par des entraînements (15, 41) associés de commutation et
de réglage,
caractérisée en ce que
le au moins un bloc (38) de sécurité est un bloc de sécurité pneumatique et en ce qu'au moins un entraînement (15) de commutation est un entraînement de commutation pneumatique
pour l'actionnement direct on indirect d'une soupape (5) à fermeture rapide.
2. Turbine (1) suivant la revendication 1,
caractérisée en ce que
l'ensemble des entraînements (15) de commutation pour actionner les soupapes (5) à
fermeture rapide, sont des entraînements de commutation pneumatiques.
3. Turbine (1) suivant la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que
la protection (3) de turbine et le au moins un bloc (38) de sécurité pneumatique sont
tels que la commande de l'entraînement (15) de commutation pneumatique ou des entraînements
de commutation pneumatiques s'effectuent par ceux-ci.
4. Turbine (1) suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le bloc (38) de sécurité pneumatique a plusieurs soupapes à 5/2 voies (V1, V2, V3)
montées en série.
5. Turbine (1) suivant la revendication 4,
caractérisée en ce que le bloc (38) de sécurité pneumatique a trois soupapes à 5/2 voies montées en série
en un circuit 2 parmi 3.
6. Turbine (1) suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que,
pour actionner les soupapes (6) de régulation, il est prévu des entraînements (41)
de réglage électriques et/ou des entraînements de réglage hydrauliques à alimentation
autonome en huile, qui fonctionnent notamment avec un liquide difficilement inflammable.
7. Turbine (1) suivant la revendication 6,
caractérisée en ce que
la protection (3) de turbine et la régulation (2) de turbine sont telles que la commande
des entraînements (41) de réglage électriques et/ou la commande des entraînements
de réglage hydrauliques à alimentation en huile autonome s'effectuent par celles-ci.
8. Procédé d'équipement d'une turbine existante, qui a une protection (3) de turbine,
une régulation (2) de turbine, un bloc de sécurité hydraulique, des soupapes (5) de
fermeture rapide et des soupapes (6) de régulation,
dans lequel les soupapes (5) de fermeture rapide peuvent être actionnées directement
ou indirectement par des entraînements de commutation hydrauliques associés,
caractérisé en ce que
on remplace au moins un entraînement de commutation hydraulique d'une soupape (5)
à fermeture rapide par un entraînement (15) de commutation pneumatique, et
en ce que l'on prévoit un bloc (38) de sécurité pneumatique, qui remplace, au moins en partie,
les fonctions du bloc de sécurité hydraulique.
9. Procédé suivant la revendication 8,
caractérisé en ce que
l'on remplace l'ensemble des entraînements de commutation hydrauliques par des entraînements
(15) de commutation pneumatiques.
10. Procédé suivant la revendication 8 ou 9,
caractérisé en ce que
l'on modifie la commande de manière à commander le au moins un entraînement (15) de
commutation pneumatique par la protection (3) de turbine et par le bloc (38) de sécurité
pneumatique.
11. Procédé suivant l'une des revendications 8 à 10,
caractérisé en ce que
l'on remplace au moins un entraînement de réglage hydraulique par un entraînement
(41) de réglage électrique.
12. Procédé suivant l'une des revendications 8 à 11,
caractérisé en ce que
l'on remplace au moins un entraînement de réglage hydraulique, qui est raccordé à
un système central à huile de commande et de régulation de la turbine par un entraînement
de réglage hydraulique à alimentation en huile autonome.
13. Procédé suivant la revendication 11 ou 12,
caractérisé en ce que
on modifie la régulation (2) de la turbine de manière à commander le au moins un entraînement
(41) de réglage électrique et/ou le au moins un entraînement de réglage hydraulique
à alimentation en huile autonome par la protection (3) de turbine et par la régulation
(2) de turbine.