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Verfahren zum Zuschalten eines gleichstromgespeisten Hilfsantriebsmotors
für drehstromangetriebene Zusatzaggregate von Maschinenanlagen, insbesondere von
Wasser-oder Dampfkraftanlagen Zusatzaggregate von Maschinenanlagen, beispielsweise
Lagerölpumpen, Generatorkühlgebläse od. dgl., insbesondere für Wasser- oder Dampfkraftanlagen,
werden meistens nicht von der Wasser- oder Dampfkraftmaschine selbst angetrieben,
sondern mit Eigenantrieb ausgestattet, denn eine solche Zusatzmaschine muß oft,
wie es beispielsweise bei einer Lagerölpumpe notwendig ist, das Schmieröl bereits
vor oder zugleich mit dem Anlauf der Kraftmaschine zu den einzelnen Lagerstellen,
wie zum Spurlager der Turbine usw., fördern. Als Eigenantrieb wird gewöhnlich ein
an das Drehstromnetz angeschlossener Drehstrommotor verwendet. Bei solchen Maschinenanlagen
kann es vorkommen, daß der Drehstrommotor beispielsweise infolge Kurzschluß im Netz
aussetzt, was sich hauptsächlich während des Betriebes der Maschinenanlage, die
etwa aus einer Wasserturbine mit angeschlossenem Generator besteht, nachteilig auswirken
kann. In diesem Falle laufen nämlich zunächst die beiden Maschinen - die Turbine
und der Generator -ohne Schmierung bzw. Kühlung weiter, bis die ganze Anlage entweder
stillgesetzt oder ein Hilfsantrieb angelaufen ist. Zum Stillsetzen insbesondere
von großen Maschinenanlagen wird aber infolge ihrer großen umlaufenden Massen verhältnismäßig
viel Zeit benötigt. Außerdem müssen bekanntlich
die Druckrohre von
Wasserturbinen sehr langsam abgesperrt werden, um gefährliche Druckstöße in den
Rohren zu vermeiden. Deshalb wird ein Stillsetzen der Maschinenanlage vermieden
und statt dessen ein Hilfsantrieb für die Zusatzaggregate, wie Lagerölpumpen od.
dgl., vorgesehen.
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Derartige bekannte Reserveantriebe bestehen in ihrem grundsätzlichen
Aufbau meistens aus einem Dieselmotor, der über eine beim Aussetzen des Hauptmotors
selbsttätig wirkende Kupplung mit einem Hilfsgenerator oder mit dem Hauptmotor verbunden
ist. Außerdem wird hierbei zum leichteren Anwerfen des Dieselmotors entweder ein
vom Hauptmotor angetriebenes und ständig mit diesem umlaufendes Schwungrad verwendet,
oder es werden die umlaufenden Massen des Hauptmotors vergrößert. Sobald der Hauptmotor
aussetzt, wird der Dieselmotor unter der Wirkung der kinetischen Energie des auslaufenden
Hauptmotors angelassen und danach zum Antrieb des Hilfsgenerators oder der Hauptmotorwelle
herangezogen.
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Nun sind aber Dieselmotoren für solche Zwecke in Anbetracht ihrer
seltenen Benutzung und ihrer notwendigen Auslegung auf eine etwa dem Hauptmotor
gleichkommende Leistung teuer und unwirtschaftlich. Außerdem muß hier der Brennstoffvorrat
ständig überprüft «-erden, sofern ein solcher Reserveantrieb stets einsatzbereit
bleiben soll. Weiter stellen ein mit dem Hauptmotor ständig mitumlaufendes, an sich
schweres Schwungrad bzw. die vergrößerten umlaufenden :Massen des Hauptmotors eine
unnötige zusätzliche Dauerbelastung des Hauptmotors dar.
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Bei einem anderen vorbekannten Hilfsantrieb ist ein an das Hauptnetz
angeschlossener elektrischer Hilfsmotor vorgesehen, dessen Rotor starr mit dem Rotor
eines Hilfsgenerators verbunden ist. Solange das Hauptnetz unter Spannung steht,
laufen der Hilfsmotor und der Rotor des Hilfsgenerators ständig leer, also unnötig
mit. Bei Ausfall des Hauptnetzes wird der elektrische Hilfsmotor unter Aufwand einer
Anzahl von elektrischen Relais und sonstigen Schaltvorrichtungen an eine Stationsbatterie
angeschlossen und das Hauptnetz nunmehr von diesem Hilfsgenerator versorgt.
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Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, die vorstehenden Nachteile
zu vermeiden und den Hilfsantrieb für Zusatzaggregate von Maschinenanlagen bedeutend
zu vereinfachen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines drehstromangetriebenen
Zusatzaggregates, beispielsweise für eine Lagerölpumpe od. dgl. von Maschinenanlagen
(insbesondere Wasser- oder Dampfkraftanlagen) mit selbsttätiger Umschaltung auf
einen Gleichstromhilfsantrieb bei Ausfall des Drehstromes vorgeschlagen, bei dem
bei Ausfall des Drehstromnetzes über ein Gleichstromrelais die Feldwicklung eines
Gleichstrommotors zu dessen Vormagnetisierung eingeschaltet, ferner gleichzeitig
eine elektromagnetische Kupplung zum Ankuppeln des Gleichstrommotorankers an die
getriebene Achse erregt und außerdem der Anker des Gleichstrommotors an das Gleichstromnetz
angelegt wird, und zwar letzteres mit Verzögerung über ein Zeitrelais, das so ausgelegt
ist, daß der Ankerstromkreis erst geschlossen wird, wenn der Anker des Gleichstrommotors
hochgefahren ist.
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Der Gleichstrommotor kann für diese Zwecke aus der in allen Kraftwerken
ohnehin schon vorhandenen Stationsbatterie entnommen werden. Durch dieses Verfahren
kann der Betrieb einer Kraftanlage mit denkbar einfachen Mitteln, nämlich nur mit
einem Gleichstrommotor und mit der bereits vorhandenen Stationsbatterie weiter aufrechterhalten
werden. Dadurch, daß die elektromagnetische Kupplung nach Ausfall des Drehstromnetzes
den Gleichstromanker sofort mit der getriebenen Achse, und zwar vorzugsweise direkt
reit dem Anker des Drehstrommotors kuppelt, wird der Gleichstrommotor unter der
Wirkung der kinetischen Energie des auslaufenden Drehstrommotors bereits angefahren.
Es werden dann besondere elektrische Anlaßwiderstände für den Gleichstrommotor nicht
mehr benötigt und dessen Anker kann nach entsprechendem Hochfahren unmittelbar an
die volle Gleichstromspannung gelegt werden. Das Aggregat kommt also während der
Umsteuerung überhaupt nicht zum Stillstand, und die Lagerschmierung; Kühlung usw.
wird nicht unterbrochen.
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Die Kupplung zwischen dem Läufer des Gleich-und Drehstrommotors wird
vorzugsweise etwa so ausgeführt, daß beide Motoren gleichachsig zueinander angeordnet
werden und die Läufer beider Motoren je die Hälfte der elektromagnetischen Kupplung
tragen. Die Erregung der Kupplung ist an das Gleichstromnetz angeschlossen. Die
Kupplung ist.noch von einem Gehäuse umgeben, dessen Stirnseiten am Gehäuse des Dreh-
und Gleichstrommotors, beispielsweise durch Flanschverbindung und Verschraubung
dort befestigt sind.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigt Fig. i die Anordnung eines Zusatzaggregates für die Schmierung des Spurlagers
einer Wasserturbine, Fig. a das zugehörige Schaltbild zur Steuerung des Zusatzaggregates.
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Das Spurlager i einer Wasserturbine a wird über die Druckleitung 3
von der Lagerölpumpe 4. geschmiert. Diese Lagerölpumpe ist an geeigneter Stelle
der Turbine, beispielsweise an der Schutzhaube 5 angeordnet und wird von einem an
das Drehstromnetz 6 angeschlossenenDrehstrommotor 7 angetrieben. Gleichachsig zur
Antriebswelle 8 des Drehstrommotors ist der an das Gleichstromnetz 9 einer Stationsbatterie
io angeschlossene Gleichstrommotor i i für den Notbetrieb dieses Zusatzaggregates
angeordnet. Die Welle 12 des Gleichstrommotors kann durch die elektromagnetische
Kupplung 13 mit der nach rückwärts verlängerten Welle 8" des Drehstrommotors gekuppelt
werden. Dabei tragen die Gleichstrommotorwelle ia und die Drehstrommotorwelle
8, je eine Kupplungshälfte 11, bzw. 13b. Die elektromagnetische Kupplung
ist von einem besonderen Gehäuse 1.4 umgeben, das
durch Flanschverbindung
an die beiden Motorengehäuse angeschraubt ist. Bei ungestörtem Drehstrombetrieb
der Lagerölpumpe ist die elektromagnetische Kupplung 13 ausgeschaltet; der Gleichstrommotor
ist damit vom Drehstrommotor entkuppelt und steht still.
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Die-Wirkungsweise des nach dem Verfahren betriebenen Zusatzaggregates
ist aus dem Schaltbild der Fig. 2 zu ersehen, wobei hier der Übersichtliclike-it
halber alle elektrischen Zusatzgeräte und Instrumente, wie Entriegelungsschalter
oder etwa notwendige Zusatzpelais usw., weggelassen sind. Wenn aus irgendeinem Grunde
das Drehstromnetz stromlos wird, schaltet das Drehstromschütz 15 den Motor 7 vom
Drehstromnetz 6 ab. Gleichzeitig schaltet das Schütz 15 über den Gleichstromhauptschalter
16 die Leitung g an die Stationsbatterie io. Die angeschlossene elektromagnetische
Kupplung 13 wird dadurch eingeschaltet und kuppelt sofort den auslaufenden Drehstrommotor
7 mit dem Gleichstrommotor i i, der dann hochgefahren wird. Durch das Einschalten
des Gleichstromnetzes wird außerdem das Feld 17 des Gleichstrommotors ii erregt
und ebenso das Zeitrelais 18 an das Gleichstromnetz g geschaltet, das dann nach
einer eingestellten Zeit, beispielsweise nach 2 bis 3 Sekunden, während welcher
der Gleichstrommotor i i vom auslaufenden Drehstrommotor hochgefahren worden ist,
den Ankerstromkreis ig des Gleichstrommotors i i durch Schließen des Schalters 2o
mit dem Gleichstromnetz 9 verbindet. Der Gleichstrommotor läuft dann mit voller
Netzspannung und treibt über die Kupplung 13 und die Antriebswelle. 8", 8 die Lagerölpumpe
4 ohne Betriebsunterbrechung weiter an (Fig. i). Sobald das Drehstromnetz wieder
unter Strom steht, schaltet das Schütz 15 den Drehstronnmotor 7 wieder an das Drehstromnetz
und öffnet gleichzeitig den Schalter 16. Der Gleichstrommotor i i wird dann zugleich
mit der Kupplung 13 spannungslos und bleibt stehen, denn die Kupplung unterbricht
in spannungslosem Zustand die Verbindung mit dem Drehstrommotor.
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Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für Maschinenanlagen,
bei denen durch einen wenn auch nur kurzzeitigen Ausfall eines Zusatzaggregates
die Kraftmaschine selbst oder deren Arbeitsweise geschädigt werden kann. So wird
das Verfahren für den Betrieb von Zusatzpumpen und Mischern od. dgl. an Maschinen
mit kontinuierlichem Betrieb, beispielsweise für Papiermaschinen, chemische Anlagen
usw., vorgeschlagen. Ebenso können Zusatzaggregate von Webstühlen nach dem Verfahren
betrieben werden.