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Dampfanlage mit ein-oder mehrstufiger Anzapfmaschine.
In Gegendruckkraftmaschinen expandiert bekanntlich der Dampf unter Arbeitsleistung bis auf den im Niederdrucknetz gewünschten Druck. Übersteigt der Kraftdampfverbrauch den Dampfverbrauch im Niederdrucknetz, so erzeugt man die fehlende Kraft in einer Kondensationsmaschine oder man wählt eine Anzapfmaschine, in deren Kondensationsteil die fehlende Kraft erzeugt wird. Im umgekehrten Falle entnimmt man die im Niederdrucknetz fehlende Dampfmenge mittels eines Reduzierventils od. dgl. dem Kessel oder einer andern Dampfquelle.
Die Wirkungsweise einer solchen Maschine sei an Hand der Fig. 1 und 2 kurz erläutert.
Die Frischdampfzufuhr zu dem Hochdruckteil H der Maschine wird geregelt durch den Druckregler D, der beispielsweise vom Druck in der Niederdruckleituug N derart betätigt wird, dass das Einlassventil oder die Dampfzufuhr mit zunehmendem Druck in der Leitung N mehr und mehr abgedrosselt wird und umgekehrt. Ausserdem ist ein Grenzregler B vorgesehen, der jedoch im allgemeinen nicht zur Wirkung kommt.
Die Dampfzufuhr zum Kondensationsteil C wird von dem Geschwindigkeitsregler Z beherrscht.
In Fig. 2, deren Abszisse den Dampfweg durch die Maschine darstellt und deren Ordinaten die Dampfmengen darstellen, bezeichnet H diejenige Dampfmenge, die den Hochdruckteil H der Maschine in Fig. 1 durchfliesst, C die Menge, die durch den Kondensationsteil C hindurchgeht.
Die Menge des Anzapfdampfes ist durch die Strecke A = Il-C gegeben. Bei sinkender Leistung schliesst der Geschwindigkeitsregler Z die Dampfzufuhr zum Kondensationsteil C mehr und mehr ab. Daraus ergibt sich eine grössere Anzapfdampfmenge, der Druck in N steigt, wodurch das Reduzierventil vor dem Hochdruckteil so weit geschlossen wird, bis die Mengendifferenz H-C wieder dem Bedarf an Anzapfdampf entpricht.
Es soll nun der besondere Fall näher erläutert werden, in welchem der Dampfverbrauch der Niederdruckverbraucher T'grösser ist als die maximale Dampfmenge H max., die durch den Hoehdruckteil-S der Maschine hindurchströmen kann. So lange die der erforderlichen Maschinenleistung entsprechende Dampfmenge kleiner ist als diese Menge H max., ist die Zufuhr zum Niederdruckventil C geschlossen, die Zufuhr zum Hochdruckteil H wird von dem Begrenzungsregler B gesteuert, während das Reduzierventil RV durch die an die Frischdampf- leitung F angeschlossene Leitung L die fehlende Dampfmenge dem Kessel K entnimmt und den Verbrauchern zuführt.
Steigt nunmehr die erforderliche Leistung der Maschine, so öffnet zunächst der Begrenzungsregler B ganz, dann beginnt der Geschwindigkeitsregler Z zu öffnen, so dass Dampf in den Kondensatorteil C eintritt und dort Arbeit leistet. Dadurch wird die aus der Maschine den Verbrauchern zugeführte Anzapfmenge gleichzeitig verkleinert, so dass der Rest durch weitere Öffnung des Reduzierventils RY zugesetzt wird.
Die Steuerung einer solchen Maschine arbeitet also in der Weise, dass die Maschine, unter vollkommener Abschaltung des Kondensatorteiles C, als reine Gegendruckmaschine arbeitend, die maximale Dampfmenge H max. des Hochdruckteiles den Verbrauchern zuführen kann, während bei dann steigender Belastung unter Verkleinerung der Anzapfmenge und
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Arbeitsleistung im Kondensatorteil C die Maschine in der Lage ist, in beiden Teilen die volle Leistung zu erzeugen wobei, wenn kein Speicher vorgesehen ist, der Druck im Kessel gegebenenfalls schwanken kann.
Die beschriebene Steuerung arbeitet also in allen vorkommenden Fällen einwandfrei.
Eine grosse Anzahl von Maschinen ist jedoch nicht in der beschriebenen Weise gesteuert, sondern, wie in Fig. 3 dargestellt, in der Weise, dass die Frischdampfzufuhr zum Hochdruckteil H durch einen Geschwindigkeitsregler Z beherrscht wird, während in der Dampfzufuhr zum Kondensatorteil C ein vom Druck an der Anzapfstelle, d. d. vom Druck der Niederdruckleitung JV beeinflusstes Überströmventil UV eingebaut ist. In dem oben beschriebenen Belastungsfall arbeitet eine solche Steuerung nun wesentlich anders. Wir nehmen wieder an, dass im Niederdrucknetz mehr Dampf verbraucht wird als der Schluckfähigkeit des Hochdruckteiles der Maschine entspricht.
Die Zufuhr zum Kondensationsteil C ist durch das Überströmventil ür geschlossen, die Frischdampfzufuhr wird vom Geschwindigkeitsregler Z beherrscht, das Reduzierventil Je setzt die fehlende Dampfmenge zu. Steigt nun auch hier die erforderliche Leistung der Maschine, so öffnet der Geschwindigkeitsregler Z ganz. Das Überströmventil try bleibt jedoch geschlossen, so dass bei noch weiter steigendem Leistungsbedarf nicht die Möglichkeit besteht, den Kondensatorteil C zur Arbeitsleistung auszunutzen.
Würde man dagegen die Regelung so einstellen, dass das Überströmventil ÜV schon öffnet, bevor der Hoehdruckteil voll beaufschlagt ist, so würde man zwar den Kondersatorteil zur Arbeitsleistung heranziehen können, man hätte aber dafür den andern Nachteil in Kauf zu nehmen, dass die Maschine niemals im reinen Gegendruckbetrieb die Maximaldampfmenge H max. des Hochdruckteiles Hunter völliger Abschaltung des Niederdruckteiles C den Verbrauchern F zuführen kann.
Dieser Nachteil macht sich ganz besonders bemerkbar, wenn in die Leitung L ein Ruthsspeicher eingeschaltet ist, da in dem beschriebenen Fall die fehlende Dampfmenge aus diesem Speicher zugesetzt werden sollte. Es ist bei einer solchen Anlage sehr leicht möglich, dass, wenn bei allmählich steigender Produktion sowohl der Kraftbedarf als auch der Bedarf an Anzapfdampf vergrössert wird, die Maschine infolge ihrer Steuerung nicht mehr ausreichend ist, obgleich eine nach Fig. 1 gesteuerte Maschine von sonst gleichen Abmessungen im Zusammenarbeiten mit dem Ruthsspeicher noch vollkommen genügen würde.
Der Umbau der Steuerung ist aber, sofern er überhaupt möglich ist, stets mit grossen Kosten verbunden und erfordert ein Ausserbetriebsetzen der Maschine für längere Zeit, was in vielen Fällen nicht angängig ist.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, wie bei Vorhandensein einer nach Fig. 3 gesteuerten Anzapfmaschine die Betriebsweise einer nach Fig. 1 gesteuerten Maschine erreicht werden kann, ohne dass an der Maschine selbst eine Änderung getroffen werden müsste. Die Erfindung besteht darin, dass ein von einer mit der Leistung der Maschine veränderlichen Grösse beeinflusstes Organ ausserhalb der Maschine so angeordnet ist, dass es, nachdem die Frischdampfzufuhr zum Hochdruckteil der Maschine ganz geöffnet ist, bei weiterem Ansteigen der erforderlichen Leistung die Anzapfdampfmenge verringert.
Als ein solches Organ kann nach Fig. 4 beispielsweise ein von der Geschwindigkeit der Maschine geregeltes Ventil X dienen, das in die von der Maschine zu den Niederdruckverbrauchern führende Anzapfleitung eingeschaltet wird und das bei sinkender Umdrehungszahl der Maschine-nachdem der Frischdampfregler ganz geöffnet hat-zu schliessen anfängt.
Der Geschwindigkeitsregler kann dabei in einem Fliehkraftregler bestehen, der entweder durch mechanische Übertragung von der Welle der Maschine in Umdrehung versetzt wird oder der durch einen kleinen Elektromotor betrieben wird, der so geschaltet ist, dass seine Tourenzahl sich entsprechend der Tourenzahl des Generators G ändert. Es ist weiterhin möglich, durch einen solchen, beispielsweise mit dem Generator in Phase geschalteten Motor eine Pumpe zu betreiben, deren Förderhöhe sich mit der Umdrehungszahl ändert, so dass man dadurch einen veränderlichen Druck erzeugen kann, der direkt oder indirekt zur Einstellung des Ventils benutzt wird. Eine besonders zweckmässige Lösung ergibt sich, wenn man durch den Elektromotor eine Zahnradpumpe betreibt, deren Fördermenge von der Umdrehungszahl abhängig ist.
Führt man die von der Pumpe geförderte Menge durch ein einstellbares Drosselorgan, so schwankt ebenfalls der Druck vor dem Drosselorgan mit der Umdrehungszahl, so dass man ihn beispielsweise auf die Membran eines Druckreglers od. dgl. wirken lassen kann.
Wird der aus der Maschine entnommene Anzapfdampf mehreren Verbrauchern zugeführt, so kann natürlich das Begrenzungsorgan auch in die zu nur einem dieser Verbraucher führende Leitung eingeschaltet werden. Man würde damit den Vorteil erzielen, dass der Anzapfdampf den andern Verbrauchern ohne Drosselung zufliesst. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 5. Hier ist das Begrenzungsorgan beispielsweise in die zu einem Wärmespeicher führende Abzweigleitung eingebaut.
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Im übrigen unterscheidet sich die Fig. 5 dargestellte Einrichtung von den vorherigen Figuren auch noch dadurch, dass ein drittes Dampfnetz E vorgesehen ist, dessen Verbraucher im Bedarfsfall ihren Dampf aus dem Speicher entnehmen, und dass das Kondensat der Maschine in an sich bekannter Weise dem Speicher S zugeführt wird, um mit Hilfe der Pumpe P in den Kessel eingespeist zu werden, so dass der Speicher gleichzeitig als Speisewasserspeicher arbeitet. Der Verbraucher E kann dabei auch ganz fortfallen. Das in der Speicherladeleitung sitzende Überströmventil irV1 ist gemäss Fig. 5 in Abhängigkeit vom Druck in der Frischdampfleitung F gesteuert.
Ebenso wie bei einer zweistufigen Anzapfmaschine kann die Erfindung auch bei mehrstufigen Maschinen Anwendung finden, wobei die Begrenzungsorgane an einer oder mehreren Anzapfstellen angebracht werden. Sind mehrere solcher Organe vorhanden und ist gleichzeitig ein Ruthsspeieher vorgesehen, so wird man zweckmässig die Reihenfolge des Schliessens dieser Organe so einrichten, dass das in die zum Speicherentladenetz führende Leitung eingebaute Ventil bei sinkender Drehzahl zuerst schliesst, so dass die verminderte Anzapfmenge durch Speicherdampf ergänzt werden kann. Das Begrenzungsorgan gemäss der Erfindung kann mit ändern vorhandenen Ventilen zu einem Kombinationsventil vereinigt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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durch Geschwindigkeitsregler geregelt wird und deren Anzapfdruck oder Anzapfdrücke durch Überströmventile konstant gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine mit der Leistung veränderliche Grösse mittelbar betätigtes Steuerorgan die Anzapfmenge vermindert, sobald trotz voll geöffneter Frischdampfzufuhr die abzugebende Leistung der Maschine durch den Hochdruckteil allein nicht gedeckt werden kann.
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Steam system with single or multi-stage tapping machine.
In counter-pressure engines, it is known that the steam expands while performing work up to the pressure desired in the low-pressure network. If the power steam consumption exceeds the steam consumption in the low-pressure network, the missing power is generated in a condensation machine or a tapping machine is selected, in whose condensation part the missing power is generated. In the opposite case, the amount of steam missing in the low-pressure network is taken from the boiler or another steam source by means of a reducing valve or the like.
The mode of operation of such a machine will be briefly explained with reference to FIGS. 1 and 2.
The live steam supply to the high-pressure part H of the machine is regulated by the pressure regulator D, which is operated, for example, by the pressure in the Niederdruckleituug N such that the inlet valve or the steam supply is throttled more and more with increasing pressure in the line N and vice versa. In addition, a limit regulator B is provided, but this is generally not effective.
The steam supply to the condensation part C is controlled by the speed controller Z.
In FIG. 2, the abscissa of which represents the steam path through the machine and the ordinate of which represents the steam quantities, H denotes the steam quantity which flows through the high-pressure part H of the machine in FIG. 1, C the quantity which passes through the condensation part C.
The amount of bleed steam is given by the distance A = II-C. When the power drops, the speed regulator Z closes the steam supply to the condensation part C more and more. This results in a larger amount of bleed steam, the pressure in N increases, as a result of which the reducing valve in front of the high-pressure part is closed until the difference in amount H-C again corresponds to the need for bleed steam.
The special case will now be explained in more detail in which the steam consumption of the low-pressure consumer T 'is greater than the maximum amount of steam H max. That can flow through the high-pressure part-S of the machine. As long as the amount of steam corresponding to the required machine output is less than this amount H max., The supply to the low-pressure valve C is closed, the supply to the high-pressure part H is controlled by the limiting controller B, while the reducing valve RV is controlled by the one connected to the live steam line F. Line L takes the missing amount of steam from the boiler K and feeds it to the consumers.
If the required power of the machine now increases, the limiting regulator B opens completely, then the speed regulator Z begins to open, so that steam enters the condenser part C and does work there. As a result, the amount of tap fed from the machine to the consumers is reduced at the same time, so that the rest is added by opening the reducing valve RY further.
The control of such a machine works in such a way that the machine, with complete shutdown of the condenser part C, working as a pure counter-pressure machine, the maximum amount of steam H max. of the high-pressure part can supply the consumers, while with increasing load then reducing the amount of tapping and
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Working power in the condenser part C the machine is able to generate full power in both parts, and if no storage is provided, the pressure in the boiler may fluctuate.
The described control works perfectly in all cases.
However, a large number of machines are not controlled in the manner described, but, as shown in FIG. 3, in such a way that the live steam supply to the high-pressure part H is controlled by a speed controller Z, while the steam supply to the condenser part C is controlled by the pressure at the tap, d. d. Overflow valve UV influenced by the pressure of the low pressure line JV is installed. In the load case described above, such a control now works significantly differently. We assume again that more steam is consumed in the low pressure network than the absorption capacity of the high pressure part of the machine corresponds to.
The supply to the condensation part C is closed by the overflow valve ür, the live steam supply is controlled by the speed controller Z, the reducing valve Je clogs the missing amount of steam. If the required power of the machine increases here too, the speed controller Z opens completely. The overflow valve try remains closed, however, so that if the power requirement continues to rise, there is no possibility of using the condenser part C for work.
If, on the other hand, one were to set the control so that the overflow valve ÜV opens before the high pressure part is fully pressurized, one would be able to use the condenser part for work, but one would have to accept the other disadvantage that the machine is never in the pure back pressure operation the maximum amount of steam H max. of the high-pressure part Hunter complete shutdown of the low-pressure part C can feed the consumers F.
This disadvantage is particularly noticeable when a Ruth memory is switched on in line L, since in the case described the missing amount of steam should be added from this memory. With such a system it is very easily possible that if both the power requirement and the need for bleed steam are increased with gradually increasing production, the machine is no longer sufficient as a result of its control, although a machine controlled according to FIG. 1 is otherwise identical Dimensions in cooperation with the Ruthspeicher would still be completely sufficient.
The modification of the control is, if it is possible at all, always associated with high costs and requires the machine to be taken out of operation for a longer period of time, which in many cases is not acceptable.
The present invention shows a way in which, in the presence of a tapping machine controlled according to FIG. 3, the operating mode of a machine controlled according to FIG. 1 can be achieved without a change having to be made to the machine itself. The invention consists in that an organ, which is influenced by a variable with the output of the machine, is arranged outside the machine in such a way that, after the live steam supply to the high-pressure part of the machine has been fully opened, it reduces the amount of bleed steam as the required output increases.
4, for example, a valve X controlled by the speed of the machine can serve as such an organ, which is switched on in the bleeding line leading from the machine to the low-pressure consumers and which closes when the speed of the machine decreases after the main steam regulator has opened completely to close.
The speed controller can consist of a centrifugal governor, which is either set in rotation by mechanical transmission from the shaft of the machine or which is operated by a small electric motor that is switched so that its number of revolutions changes according to the number of revolutions of generator G. It is also possible to operate a pump with such a motor, for example connected in phase with the generator, the delivery head of which changes with the number of revolutions, so that a variable pressure can be generated that is used directly or indirectly to adjust the valve . A particularly useful solution is obtained when a gear pump is operated by the electric motor, the delivery rate of which is dependent on the number of revolutions.
If the amount delivered by the pump is passed through an adjustable throttle element, the pressure in front of the throttle element also fluctuates with the number of revolutions, so that it can act, for example, on the diaphragm of a pressure regulator or the like.
If the bleed steam withdrawn from the machine is fed to several consumers, the limiting device can of course also be switched into the line leading to only one of these consumers. This would have the advantage that the bleed steam would flow to the other consumers without throttling. Such an arrangement is shown in FIG. 5. Here the delimitation element is installed, for example, in the branch line leading to a heat accumulator.
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In addition, the device shown in FIG. 5 differs from the previous figures in that a third steam network E is provided, the consumers of which take their steam from the memory if necessary, and that the condensate of the machine is stored in a known manner S is supplied in order to be fed into the boiler with the aid of the pump P, so that the storage tank also functions as a feed water storage tank. The consumer E can also be omitted entirely. The overflow valve irV1 located in the accumulator charging line is controlled according to FIG. 5 as a function of the pressure in the live steam line F.
Just as in the case of a two-stage tapping machine, the invention can also be used in multi-stage machines, the limiting members being attached to one or more tapping points. If there are several such organs and if a storage tank is provided at the same time, the sequence of closing these organs will expediently be arranged in such a way that the valve built into the line leading to the accumulator discharge network closes first when the speed decreases, so that the reduced amount of tapped can be supplemented by accumulator steam can. The limiting element according to the invention can be combined with other existing valves to form a combination valve.
PATENT CLAIMS:
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is regulated by speed regulators and whose tap pressure or tap pressures are kept constant by overflow valves, characterized in that a control element indirectly actuated by a variable that varies with the power reduces the tap volume as soon as the power to be delivered by the machine is not covered by the high pressure part alone, despite the live steam supply being fully open can be.