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Hochdruckdampfanlage.
Aus der Erwägung heraus, dass bei einer Dampfkraftanlage neben der Wirtschaftlichkeit die unbedingt sichere Gewährleistung der Energielieferung eine zu erfüllende Grundforderung ist, wird bei der Planung eines Dampfkraftwerkes der Frage der Bereitstellung von Energie bei Energieausfall, z. B. durch Maschinenschaden, besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Die sieh hiefür bietenden Möglichkeiten sind unter den Kennworten Schlagbereitschaft, Schnellbereitschaft und ruhende Bereitschaft zusammengefasst worden. (K. Schröder :"Betriebsbereitsehaft von Dampfturbosätzen", Archiv für Wärmewirtschaft 1934, Band 15, S. 147 ff.) Bei der ruhenden Bereitschaft ist zur Deckung etwaigen Energieausfalles mindestens eine Bereitsehaftsmaschine vorgesehen, die zunächst stillsteht und erst in Betrieb genommen wird, wenn ein Energieausfall gedeckt werden muss.
Bei der Schnellbereitsehaft nimmt die Bereitschaftsmaschine ebenfalls nicht an der Leistungserzeugung teil, läuft aber mindestens langsam mit und ist soweit warmgehalten, dass sie in verhältnismässig kurzer Zeit auf den Betriebszustand gebracht werden und an der Leistungserzeugung teilnehmen kann. Die höchste Betriebsbereitschaft sichert die Schlagbereitschaft, bei der ständig soviel Maschinen laufen, dass der Ausfall einer Maschine durch Lastübernahme durch andere Maschinen augenblicklich ausgeglichen werden kann. Die Schlagbereitschaft wird immer dann vorgesehen werden müssen, wenn besonders hohe Anforderungen an die Bedarfsdeckung bei Energieausfall gestellt werden. Auch die Erfindung beschäftigt sich mit der Form der Schlagbereitschaft und schafft diese Bereitschaft auf folgende Weise.
Die Ausfalleistung wird durch die Betriebsmaschinen gedeckt, also ohne Anwendung von Reservemaschinen, wie sie bei der ruhenden Bereitschaft und bei der Sehnellbereitsehaft erforderlich sind. Die Maschinenanlage selbst wird in an sich bekannter Weise in eine Hochdruckvorschaltmaschine und zwei nachgeschaltete parallel arbeitende Niederdruckmaschinen aufgeteilt. Die Niederdruckmaschinen und das Niederdrucknetz sind jedoch für eine so weitgehende Erhöhung des Zwischendruekes bemessen, dass bei Ausfall der Hochdruekmasehine die Ausfalleistung durch die Zwischendruckerhöhung und bei Ausfall einer Niederdruckmaschine die Ausfalleistung sowohl durch die Zwischendruckerhöhung als auch durch einen zusätzlichen im Verhältnis zur Niederdruckmaschine kleinen Energieerzeuger gedeckt werden kann.
Die Vorteile dieser Art der Bereitstellung von Energie sind sowohl baulicher wie betrieblicher Art. Während nämlich bei den bisherigen Dampfschaltungen die Mehrleistung nur durch Überlastvorrichtungen an den Turbinen erzielt werden konnte, ist es durch die Erhöhung des Zwischendruekes möglich, die Turbinen ohne die Überlasteinrichtungen zu bauen. Das ergibt wesentlich einfachere und daher billigere und betriebssichere Maschinen. Betrieblich liegt der Vorteil darin, dass die Ausfalleistung bei annähernd gleichbleibend gutem Wirkungsgrad gedeckt wird. Es tritt also keine oder jedenfalls keine wesentliche Verschlechterung des spezifischen Dampfverbrauches ein.
Ausserdem hat man es durch die Zwischendruckerhöhung in der Hand, die Leistung der Niederdruckmaschinen wesentlich über das Mass hinaus zu steigern, das mit den üblichen Überlasteinrichtungen erzielt werden kann.
Dass man die bei einer Hochdruckanlage nötigen Massnahmen, z. B. Zwischenüberhitzung, auch im Falle der vorliegenden Erfindung anwenden kann, ist selbstverständlich. Es soll deshalb hierauf im einzelnen nicht eingegangen werden.
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Die Erfindung sei an Hand eines Zahlenbeispieles erläutert. Es soll eine Masehinenanlage mit einer Leistung von 20.000 kW errichtet werden. Diese Leistung wird aufgeteilt in eine Hochdruckvorsehaltmasehine von 6800 kW und zwei parallel arbeitende Niederdruckmaschinen von je 6600 kW, die zusammen 20.000 klY ergeben, unter der Voraussetzung, dass ein bestimmter Zwischendruck aufrechterhalten wird.
Das Beispiel ist gerechnet für einen Anfangsdruck von 130 atü und einen Zwischendruck von 16 alibi. Die Maschinensätze sind jedoch so gebaut, dass sie bei Änderung des Zwisehendruekes andere Leistungen hergeben können, u. zw. ist der Vorschaltmasehinensatz gebaut für 8000 kVA und jede der beiden Niederdruckmaschinen für 12.500 kVA. Das ergibt zusammen eine Kilovoltampere-
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ist in der Fig. 1 dargestellt. Es bezeichnet K den Kessel, V die Vorschaltmaschine, Bj und N2 die Niederdruckmaschinen, Z das mit veränderlichem Druck zu fahrende Zwischennetz, Ü den Zwischen- überhitzer, L eine Umführungsleitung zur Maschine V, die jedoch als abgesperrt zu denken ist.
Mit dieser Anlage lässt sich der Energieausfall jeder Maschine decken, u. zw. in gewissen Fällen völlig, in andern Fällen bis auf einen kleinen Rest. Falls es auf die Deckung auch dieses Restes ankommt, ergeben sich Möglichkeiten, die später beschrieben werden sollen.
Es sei jetzt der Fall erörtert, dass die Vorschaltmaschine V ausfällt (Fig. 2). Dann wird über die Leitung L eine unmittelbare Verbindung mit dem Zwischennetz Z hergestellt und der Druck in diesem erhöht, beispielsweise von 16 auf 24 alü. Ob man in diesem Falle den Kessel mit dem niedrigen Druck fährt, was insbesondere bei Zwangsstromkesseln ohne weiteres möglich wäre, oder ob man den Kesseldruck soweit abdrosselt, ist nach Lage des Einzelfalles zu entscheiden. Wesentlich ist in jedem Falle, dass der Zwischendruck Z gesteigert wird. Da die beiden Maschinensätze N1 und N2 für 12.500 k VA.
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zu erzeugen. Der Ausfall der Vorschaltleistung lässt sich also ohne Anwendung einer Reservemasehine ausgleichen.
Fig. 3 zeigt den Fall, dass eine der Niederdruekmasehinen ausfällt, u. zw. ist angenommen, dass die Maschine N2 ausfiele. Im cos. y steckt noch eine kleine Reserve, so dass es möglich ist, aus der Maschine ji 10. 600 kW herauszuholen. Allerdings ist auch hiemit eine gewisse Druckänderung verbunden. Der Hochdruck wird auf etwa 140 atil ansteigen, der Zwischendruck auf 25 atil. Dann ist die Gesamtleistung, die man aus diesen beiden Maschinen herausholen kann, 16.700 kf, so dass noch 3300 kW fehlen. Es ist sehr wohl denkbar, dass man für den doch nur vorübergehenden Störungsfall der Maschine N2 auf die Bereitstellung dieses verhältnismässig kleinen Betrages verzichtet.
Legt man jedoch Wert darauf, auch in diesem Falle 20.000 kW zu erzeugen, so lässt sich das auf verschiedene Weise ermöglichen. Fig. 3 zeigt den Fall, dass hiezu der Hilfspumpensatz verwendet wird. Das Kraftwerk muss einen aus Turbine und Pumpe bestehenden Hilfspumpensatz für die Kesselspeisung bereithalten. Bei diesem Maschinensatz kann man die Turbine grösser als unbedingt erforderlich wählen und mit ihr einen elektrischen Stromerzeuger kuppeln. Dann hat man in diesem Maschinensatz eine gewisse Uberschussenergie verfügbar, die im Falle einer Störung einer der Maschinen Ni oder A eingesetzt werden kann. In dem Schaltbild der Fig. 3 ist R die Reservepumpenturbine, P die Pumpe und G ein zusätzlicher Stromerzeuger.
Der Fehlbetrag an Leistung macht 3300 kW aus, so dass also die Maschine R für diese Leistung bemessen sein muss. Rechnet man nun als Pumpenleistung 800 kW, so bleibt als zusätzliche Generatorleistung 2500 MF oder 3200 AV. A übrig, die als Mehrleistung installiert werden müssen. Rechnet man diese 3200 iFl 1 zu den bereits erwähnten 33.000 kVA hinzu, so ergibt sich eine gesamte installierte Kilovoltampereleistung von 36. 200 kVA.
Eine andere Möglichkeit ist im Schaltbild der Fig. 4 dargestellt, u. zw. in der Weise, dass mit der Vorschaltmaschine V ein weiterer Zylinder E als Kondensationsmaschine gekuppelt ist. In diesem Falle würde bei voller Ausnutzung der Maschine Nj bis zur Grenze von 10.600 kW, die aus den Teilen V und E bestehende Maschine eine Gesamtleistung von 9400 W aufzubringen haben. Ob man dem Kondensationsteil B dauernd die Aufbringung eines gewissen Leistungsbetrrges zuweist oder ob man ihn normalerweise leer mitlaufen lässt und ihn nur bei Ausfall von Maschinenleistung im Niederdrucknetz heranzieht, wird von Fall zu Fall entschieden werden müssen. Wahrscheinlich wird es im allgemeinen günstig sein, dem Kondensationsteil eine gewisse Leistungserzeugung dauernd zuzuweisen.
Wenn nun bei den vorstehenden Ausführungen von einer Hoehdruekturbine und zwei Niederdruckmaschinen gesprochen wurde, so bedeutet diese Darstellung der Erfindung nur eine grundsätzliche Erläuterung der Kraftanlage. Es ändert selbstverständlich nichts an den Verhältnissen, wenn, etwa unter Berücksichtigung einer grösseren Leistungserzeugung, die Zahl der Maschinen im Hochdrucknetz oder im Niederdrucknetz vermehrt wird ; denn auch in diesem Falle wird die Ausfalleistung ohne Anwendung einer Reservemaschine durch die Betriebsmaschinen gedeckt, u. zw. durch die Änderung des Zwisehendruekes.
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