BE1022147B1 - Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting - Google Patents

Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting Download PDF

Info

Publication number
BE1022147B1
BE1022147B1 BE2014/0373A BE201400373A BE1022147B1 BE 1022147 B1 BE1022147 B1 BE 1022147B1 BE 2014/0373 A BE2014/0373 A BE 2014/0373A BE 201400373 A BE201400373 A BE 201400373A BE 1022147 B1 BE1022147 B1 BE 1022147B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
expander
steam
valve
outlet
inlet
Prior art date
Application number
BE2014/0373A
Other languages
English (en)
Inventor
Campfort Kris Van
Kristof Pascal Hubin
Original Assignee
Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap filed Critical Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap
Priority to BE2014/0373A priority Critical patent/BE1022147B1/nl
Priority to BR112016026937-3A priority patent/BR112016026937B1/pt
Priority to PCT/BE2015/000020 priority patent/WO2015176142A1/en
Priority to KR1020167035014A priority patent/KR102062952B1/ko
Priority to US15/312,038 priority patent/US10174638B2/en
Priority to EP15736373.0A priority patent/EP3146163B1/en
Priority to JP2016568646A priority patent/JP6434537B2/ja
Priority to CN201580030502.1A priority patent/CN106460569B/zh
Application granted granted Critical
Publication of BE1022147B1 publication Critical patent/BE1022147B1/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/006Arrangements of brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/02Details
    • H02P3/025Details holding the rotor in a fixed position after deceleration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/24Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by applying dc to the motor

Abstract

Inrichting voor het expanderen van stoom, welke inrichting (1) een expander (2) bevat met een inlaat (3) die is aangesloten op een inlaatleiding (5) en een uitlaat (4) die is aangesloten op een uitlaatleiding (6), waarbij de inlaatleiding (5) voorzien is van een inlaatklep (7) en de uitlaatleiding (6) voorzien is van een uitlaatklep (8) voor het isoleren van de ruimte (9) tussen de kleppen (7, 8) door het sluiten van deze kleppen (7, 8) wanneer de expander (2) buiten werking is, waarbij de inrichting (1) voorzien is van een stoomtoevoer (16) die de ruimte (9) tussen de kleppen (7, 8) conditioneert wanneer de expander (2) buiten werking is, zodat er geen lucht in de ruimte (9) kan binnendringen.

Description

Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting.
De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het expanderen van stoom.
Met stoom wordt hier waterdamp of elke andere vorm van een 2-fasig gas bedoeld.
Meer speciaal, betreft de uitvinding een inrichting voor het expanderen van stoom, welke inrichting een expander bevat met een rotor voor het omzetten van stoomenergie in mechanische energie op de as van de rotor, welke expander een inlaat bevat die is aangesloten op een inlaatleiding voor stoom en een uitlaat bevat die is aangesloten op een uitlaatleiding voor stoom, waarbij de inlaatleiding voorzien is van een inlaatklep en de uitlaatleiding voorzien is van een uitlaatklep voor het isoleren van de ruimte tussen de inlaatklep en de uitlaatklep die de expander bevat door het sluiten van deze kleppen wanneer de expander buiten werking is.
Het is bekend dat dergelijke inrichtingen stoom onder hoge druk expanderen naar stoom onder een lagere druk en daarbij mechanische of elektrische energie opwekken.
Hierbij zijn tijdens bedrijf de inlaat- en uitlaatklep open en staat de inrichting volledig onder stoom.
Wanneer de inrichting wordt gestopt, bijvoorbeeld omdat er geen vraag voor stoom of energie is of omdat er foutcondities zijn, worden deze inlaat- en uitlaatklep gesloten en wordt er stoom opgesloten in de inrichting, meer bepaald in de ruimte tussen deze twee kleppen die de expander bevat.
Deze opgesloten stoom koelt af tot de omgevingstemperatuur en door de eigenschappen van de stoom zal de druk in de voornoemde ruimte dalen en zal er tussen de inlaatklep en de uitlaatklep een sterk vacuüm gecreëerd worden.
Hierdoor kan lucht in de inrichting aangezogen worden, bijvoorbeeld door de afdichtingen in de stoomexpander of in de kleppen of op andere plaatsen.
De combinatie van lucht en stoomcondensaat in de inrichting creëert een zeer corrosieve omgeving waaraan de componenten van de inrichting en dus de expander worden blootgesteld.
Dit heeft als nadeel dat de levensduur van deze componenten drastisch vermindert.
Bovendien heeft dit nadelige gevolgen voor de betrouwbaarheid van de inrichting.
Een bijkomend nadeel is dat corrosie van de expander zelf de efficiëntie kan doen dalen, waardoor er minder energie geproduceerd wordt, eenmaal de machine opnieuw wordt opgestart.
Nog een bijkomend nadeel is dat de lucht in de inrichting ook problemen kan veroorzaken stroomafwaarts in de uitlaatleiding, aangezien corrosie van de leidingen en apparatuur kan optreden wanneer de eenheid opnieuw wordt opgestart en efficiëntieverlies in het proces door bijvoorbeeld verminderde warmteoverdracht in warmtewisselaars.
De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.
De huidige uitvinding heeft een inrichting voor het expanderen van stoom als voorwerp, welke inrichting een expander bevat met een rotor voor het omzetten van stoomenergie in mechanische energie op de as van de rotor, welke expander een inlaat bevat die is aangesloten op een inlaatleiding voor stoom en een uitlaat bevat die is aangesloten op een uitlaatleiding voor stoom, waarbij de inlaatleiding voorzien is van een inlaatklep en de uitlaatleiding voorzien is van een uitlaatklep voor het isoleren van de ruimte tussen de inlaatklep en de uitlaatklep die de expander bevat door het sluiten van deze kleppen wanneer de expander buiten werking is, waarbij de inrichting verder voorzien is van een stoomtoevoer die de voornoemde ruimte tussen de inlaatklep en de uitlaatklep van stoom onder overdruk voorziet wanneer de expander buiten werking is.
Met overdruk wordt hier een druk bedoeld die hoger is dan de omgevingsdruk van de expander, dit is in vele gevallen de locale atmosferische druk.
Een voordeel is dat de voornoemde ruimte onder overdruk wordt geplaatst en er geen vacuüm ontstaat en dus dat er geen lucht in de inrichting kan komen.
Bijgevolg wordt het risico tot een corrosieve omgeving in de inrichting tot een minimum beperkt, waardoor de negatieve gevolgen die hiermee samengaan, beperkt kunnen worden.
Bij voorkeur is de stoomtoevoer voorzien van een toevoerklep die is aangesloten op een sturing die de toevoerklep opent wanneer de expander buiten werking wordt gezet en die de toevoerklep opnieuw sluit wanneer de expander opnieuw in werking wordt gesteld.
Dit heeft als voordeel dat de stoomtoevoer enkel voorzien zal worden wanneer de expander buiten werking is gezet, met andere woorden enkel op de momenten dat het noodzakelijk is om corrosie of andere nadelige gevolgen van het aanzuigen van lucht te vermijden.
In een praktische uitvoeringsvorm is de expander voorzien van een afvoerleiding voor het afvoeren van condensaat met als voordeel dat er zich geen condensaat kan opstapelen in de expander wat de goede werking van de expander nadelig kan beïnvloeden.
In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt de stoomtoevoer gevormd door een stoomtoevoerleiding die stoom aftakt van de inlaatleiding stroomopwaarts van de inlaatklep en/of van de uitlaatleiding stroomafwaarts van de uitlaatklep.
Dit heeft als voordeel dat de reeds voorhanden zijnde stoom in de inlaat- of uitlaatleiding gebuikt kan worden en er dus geen extra stoom apart geproduceerd moet worden.
Vanzelfsprekend kan de stoom uit de uitlaatleiding stroomafwaarts de uitlaatklep slechts gebruikt worden indien deze stoom onder voldoende druk staat, dit wil zeggen dat de druk in de uitlaatleiding minstens groter moet zijn dan de druk in de voornoemde ruimte tussen de twee kleppen en bij voorkeur groter dan de omgevingsdruk.
Volgens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding is de inrichting voorzien van minstens één druk- en/of temperatuurssensor waarvan het signaal aangesloten is op de sturing en op basis waarvan de sturing de toevoerklep meer of minder zal openen en sluiten voor het bekomen van een overdruk in de ruimte tussen de inlaatklep en de uitlaatklep.
Een voordeel hiervan is dat de hoeveelheid stoom die nodig is om de ruimte in een overdruk te houden, toegevoerd zal worden.
In een praktische uitvoeringsvorm zijn er bij voorkeur middelen voorzien die verhinderen dat de rotor van de expander wordt aangedreven door de stoomtoevoer tijdens het buiten werking zijn van de expander.
Dit heeft als voordeel dat de rotor niet ongewenst in werking kan treden tijdens niet gebruik.
De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het aansturen van een inrichting voor het expanderen van stoom volgens de uitvinding, welke inrichting een expander bevat met een inlaat die aangesloten is op een inlaatleiding en een uitlaat die aangesloten is op een uitlaatleiding en een rotor voor het omzetten van stoomenergie in mechanische energie op de as van de rotor, waarbij de werkwijze de stap omvat van het afsluiten van de inlaatklep en de uitlaatklep wanneer de expander buiten werking is, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze tijdens voornoemde stap erin bestaat stoom toe te voeren aan de afgesloten ruimte tussen de inlaatklep en de uitlaatklep die de expander bevat.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een inrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een inrichting volgens de uitvinding weergeeft; figuren 2 en 3 schematisch elk een alternatieve uitvoeringvorm weergeven van de inrichting uit figuur 1.
De in figuur 1 weergegeven inrichting bevat hoofdzakelijk een expander 2 met een inlaat 3 en een uitlaat 4.
De inlaat 3 is aangesloten op een inlaatleiding 5 voor stoom bijvoorbeeld afkomstig van een stoomgenerator of industrieel proces, de uitlaat 4 is aangesloten op een uitlaatleiding 6 voor stoom, bijvoorbeeld voor de voeding van een industrieel proces.
De inlaatleiding 5 is voorzien van een inlaatklep 7 terwijl de uitlaatleiding 6 is voorzien van een uitlaatklep 8.
De ruimte 9 tussen beide kleppen 7, 8 bevat de expander 2.
De expander 2 is in dit geval een schroefexpander 2 met een rotor 10, in dit geval een dubbele rotor 10, met een vrouwelijke rotor 10a en een mannelijke rotor 10b die voorzien zijn van lobben die in elkaar grijpen.
De mannelijke rotor 10b is bevestigd op een as 11 die een generator 12 aandrijft. De generator 12 is verbonden met stroomverbruikers 13.
De expander 2 is voorzien van een afvoerleiding 14 voor condensaat. In dit geval is de afvoerleiding 14 voorzien van een gestuurde klep 15, maar dit kan bijvoorbeeld ook een condensaatafscheider zijn.
Verder is er ook een stoomtoevoer 16 voorzien onder de vorm van een stoomtoevoerleiding 17 die een rechtstreekse overbrugging vormt van de inlaatklep 7 en daarbij aansluit op de inlaatleiding 5 stroomopwaarts van de inlaatklep 7, enerzijds en aansluit op de inlaatleiding 5 stroomafwaarts van de inlaatklep 7, anderzijds.
De stoomtoevoerleiding 17 is voorzien van een toevoerklep 18, die in dit geval is uitgevoerd als een regelklep 18.
Ook is er een sturing 19 voorzien die verbonden is met de regelklep 18 en met een druksensor 20 om de druk te meten in de voornoemde ruimte 9, in dit geval ter hoogte van de inlaat 3 van de expander 2.
De inrichting 1 is verder voorzien van middelen om te verhinderen dat de dubbele rotor 10 ongewenst in werking zou kunnen treden tijdens het buiten werking zijn van de expander 2.
Deze middelen worden in het voorkomend geval van figuur 1 gevormd door een mechanische rem 21 die geactiveerd of gedeactiveerd kan worden door de sturing 19.
Het is niet uitgesloten dat de sturing 19 ook verbonden is met de voornoemde gestuurde klep 15 in de afvoerleiding 14.
De werking van de inrichting 1 is zeer eenvoudig en als volgt.
Voor het aandrijven van de generator 12 worden de inlaatklep 7 en de uitlaatklep 8 opengezet waardoor de expander 2 gevoed wordt met stoom afkomstig van bijvoorbeeld een stoomgenerator waarop de inlaatleiding 5 is aangesloten.
Hierdoor wordt de dubbele rotor 10 van de expander 2 aangedreven, waarbij de stoom een expansie ondergaat en de stoomenergie wordt omgezet in mechanische energie op de as 11 van de mannelijke rotor 10b waarop de generator 12 is aangesloten.
De generator 12 zal elektrische energie produceren die aan de stroomverbruikers 13 geleverd kan worden.
De geëxpandeerde stoom wordt via de uitlaat 4 van de expander 2 met behulp van de uitlaatleiding 6 afgevoerd naar een stroomafwaarts gelegen productieproces of teruggevoerd naar de stoomgenerator. Deze stoom kan ook naar stoomverbruikers geleid worden.
Wanneer er tijdelijk geen vraag is naar stoom of energie, wordt de expander 2 buiten werking gesteld door de inlaatklep 7 en de uitlaatklep 8 te sluiten zoals weergegeven in figuur 1, waardoor de voornoemde ruimte 9 tussen de inlaatklep 7 en de uitlaatklep 8 wordt afgesloten.
De aanwezige stoom in deze ruimte 9 zal na verloop van tijd afkoelen, waardoor de druk zal dalen en er een vacuüm gecreëerd wordt.
Om dit tegen te gaan, wordt er stoom toegevoerd naar de ruimte 9 door het meer of minder openen van de toevoerklep 18 op basis van de stuursignalen die door de sturing 19 worden gegenereerd, waarbij de sturing ervoor zorgt dat er in de ruimte 9 steeds een overdruk heerst ten opzichte van de omgeving, zodat infiltreren van lucht van buiten uit wordt vermeden.
Hiertoe bepaald de sturing op continue of alternerende wijze het verschil tussen de druk in de voornoemde ruimte 9 en de omgevingsdruk.
Op basis van het verschil bepaalt de sturing 19 of en wanneer er stoom moet worden toegevoerd en hoeveel stoom er moet worden toegevoerd om de ruimte 9 in overdruk te houden ten opzichte van de omgeving.
Hiertoe zal de sturing 19 op basis van deze metingen de toevoerklep 18 meer of minder openen en stoom toevoeren aan de ruimte 9 ter hoogte van de inlaat 3 van de expander 2 via de stoomtoevoerleiding 17 teneinde een overdruk te bekomen in de voornoemde ruimte 9.
Aangezien de toegevoerde stoom afkomstig is van de toevoerleiding 17 welke ongeëxpandeerde stoom toevoert, zal de stoom in overdruk zijn ten opzichte van de stoom in de voornoemde ruimte 9.
De overdruk wordt in dit geval door de sturing 19 op een ingestelde waarde behouden, bijvoorbeeld op 1 kiloPascal boven de omgevingsdruk.
Door een overdruk te creëren in de voornoemde ruimte 9 ten opzichte van de omgevingsdruk, zal er geen lucht in deze ruimte 9, en bijgevolg de expander 2, kunnen dringen.
Hierdoor zal er geen corrosieve omgeving ontstaan en worden de nadelige gevolgen die hiermee gepaard gaan, vermeden.
Het ontstane condensaat wordt afgevoerd via de afvoerleiding 14 voor condensaat door de gestuurde klep 15 te openen.
Het is niet uitgesloten dat ook tijdens het in werking zijn van de expander 2 de gestuurde klep 15 wordt geopend om condensaat af te voeren.
Op deze manier kan een ophoping van condensaat in de expander 2 vermeden worden.
Het is verder ook mogelijk dat de gestuurde klep 15 wordt aangestuurd door de sturing 19.
Om te verhinderen dat de dubbele rotor 10 door de toegevoerde stoom in werking treedt, wat ongewenst is wanneer de expander 2 buiten werking is, zal de sturing 19 de rem 21 op de as 11 van de dubbele rotor 10 activeren tijdens het buiten werking zijn van de expander 2.
Wanneer er terug een vraag is naar stoom of energie, kunnen de inlaatklep 7 en de uitlaatklep 8 opnieuw geopend worden en kan de expander 2 opnieuw in werking gezet worden.
De sturing 19 zal dan ook de toevoerklep 18 sluiten en de rem 21 deactiveren.
In figuur 2 is een alternatieve tweede uitvoeringsvorm weergegeven.
De inrichting verschilt met de vorig beschreven inrichting 1 doordat de stoomtoevoer 16 nu gevormd wordt door een stoomtoevoerleiding 17 die via een rechtstreekse overbrugging over de uitlaatklep 8 stoom aftakt van de uitlaatleiding 6 stroomafwaarts van de uitlaatklep 8 en deze levert aan de ruimte 9 tussen de inlaatklep 7 en de uitlaatklep 8, in dit geval ter hoogte van de uitlaat 4 van de expander 2.
De druksensor 20 is in dit geval vervangen door een temperatuurssensor 22 ter plaatse van de uitlaat 4, welke temperatuurssensor 22 de sturing 19 in de mogelijkheid stelt onrechtstreeks daaruit de druk in de ruimte 9 te bepalen. Er is immers een eenduidig verband tussen druk en temperatuur in het geval van verzadigde stoom.
Verder is de mechanische rem 21 vervangen door een voeding 23 die gekoppeld is met de generator 12 om indien nodig een gelijkstroom in de generator te injecteren om de rotatie ervan te blokkeren.
De werking van de inrichting 1 uit figuur 2 is analoog aan de werking van de inrichting 1 uit figuur 1, alleen zal de stoomtoevoer 16 stoom toevoeren aan de uitlaat 4 van de expander 2, waarbij de stoom afkomstig is van de uitlaatleiding 6.
Dit is mogelijk wanneer de druk in de uitlaatleiding 6 groter is dan de druk in de voornoemde ruimte 9.
De sturing 19 zal op basis van de metingen van de temperatuurssensor 22 de toevoerklep 18 regelen.
Om te verhinderen dat de as 11 van de dubbele rotor 10 in werking zou treden door de toegevoerde stoom, wordt in dit geval gebruik gemaakt van de batterij 23 welke een gelijkstroom zal aanleggen op de wikkelingen van de generator 12.
Hierdoor wordt de generator 12 als het ware als rem gebruikt op de as 11 van de dubbele rotor 10.
Het is mogelijk om een andere stroombron dan een batterij 23 te gebruiken om een gelijkstroom op de wikkelingen van de generator 12 te kunnen aanleggen.
In figuur 3 is nog een andere variant weergegeven van de inrichting 1 uit figuur 1.
Deze inrichting 1 is identiek aan de eerste uitvoeringsvorm, maar is bijkomend voorzien van een extra stoomleiding 24 welke een overbrugging vormt tussen een aansluitpunt in de voornoemde ruimte 9 wat gelegen is ter hoogte van de inlaat 3 en een aansluitpunt in de voornoemde ruimte 9 wat gelegen is ter hoogte van de uitlaat 4.
Verder zijn de middelen om de rotatie van de dubbele rotor 10 tegen te houden, ter vervanging van de rem 21, gerealiseerd door het feit dat stoom met eenzelfde druk aan beide zijden van de expander 2 wordt toegevoerd, waardoor er geen stoom door de expander kan stromen.
De werking is analoog aan de werking van de eerste uitvoeringsvorm.
Wanneer in dit geval toevoerklep 18 geopend wordt door de sturing 19, zal er, zowel aan de inlaat 3, als aan de uitlaat 4 van de expander 2 een stoomtoevoer zijn tijdens stilstand van de expander 2.
Hierdoor zullen beide zijden van de expander 2 tegelijkertijd onder druk geplaatst worden, waardoor verhinderd wordt dat de dubbele rotor 10 van de expander 2 in werking zal treden door een drukverschil tussen beide zijden.
Het is in deze uitvoeringsvorm niet uitgesloten dat de stoomtoevoerleiding 17 stoom aftakt van de uitlaatleiding 6 in plaats van de inlaatleiding 5.
Om te verhinderen dat de expander 2 in werking treedt, zou er bijvoorbeeld ook voor gekozen kunnen worden om het debiet dat de toevoerklep 18 doorlaat zodanig klein te kiezen dat het onvoldoende is om de dubbele rotor 10 aan te drijven.
Het is duidelijk dat in elk van de beschreven uitvoeringsvormen één of meer van de beschreven middelen om te verhinderen dat de dubbele rotor 10 wordt aangedreven door de stoomtoevoer 16 kunnen worden toegepast.
Het is verder ook duidelijk dat in elk van de beschreven uitvoeringsvormen één of meer druksensoren 20 en/of één of meer temperatuurssensoren 22 voorzien kunnen zijn op verschillende geschikte locaties, zowel ter hoogte van de inlaat 3, als van de uitlaat 4.
Het is verder ook duidelijk dat de schroef expander 2 ook een ander type van expander kan zijn of bijvoorbeeld een turbine of dergelijke.
Het is ook duidelijk dat het niet uitgesloten is dat de inrichting 1 ook werkt zonder toevoerklep 18 en zonder sturing 19, waarbij de toevoerklep 18 bijvoorbeeld vervangen is door een gekalibreerde opening die bij het sluiten van de inlaatklep 7 en uitlaatklep 8 een voldoende stoomdebiet doorlaat om ervoor te zorgen dat de druk in de ruimte 9 steeds in overdruk is ten opzichte van de omgeving.
Het is bovendien ook mogelijk dat de toevoerklep 18 gecombineerd is met de inlaatklep 7 of de uitlaatklep 8. Of met andere woorden: de inlaatklep 7 en/of de uitlaatklep 8 doet dienst als de toevoerklep 18 en zal tijdens stilstand mee gestuurd worden door de sturing 19.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een inrichting voor het expanderen van stoom en een werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (23)

  1. Conclusies . l·- Inrichting voor het expanderen van stoom, welke inrichting (1) een expander (2) bevat met een rotor (10) voor het omzetten van stoomenergie in mechanische energie op de as (11) van de rotor (10), welke expander (2) een inlaat (3) bevat die is aangesloten op een inlaatleiding (5) voor stoom en een uitlaat (4) bevat die is aangesloten op een uitlaatleiding (6) voor stoom, waarbij de inlaatleiding (5) voorzien is van een inlaatklep (7) en de uitlaatleiding (6) voorzien is van een uitlaatklep (8) voor het isoleren van de ruimte (9) tussen de inlaatklep (7) en de uitlaatklep (8) die de expander (2) bevat door het sluiten van deze kleppen (7, 8) wanneer de expander (2) buiten werking is, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) verder voorzien is van een stoomtoevoer (16) die de voornoemde ruimte (9) tussen de inlaatklep (7) en de uitlaatklep (8) conditioneert wanneer de expander (2) buiten werking is, op een dusdanige manier dat er geen lucht in de voornoemde ruimte (9) kan binnendringen.
  2. 2, - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de stoomtoevoer (16) voorzien is van een toevoerklep (18) die is aangesloten op een sturing (19) die de toevoerklep (18) opent wanneer de expander (2) buiten werking wordt gezet en die de toevoerklep (18) opnieuw sluit wanneer de expander (2) opnieuw in werking wordt gesteld.
  3. 3. - Inrichting volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de toevoerklep (18) een regelklep is, waarmee de overdruk in de ruimte (9) tussen de inlaatklep (7) en de uitlaatklep (8) geregeld kan worden.
  4. 4. - Inrichting volgens één van voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de expander (2) voorzien is van een afvoerleiding (14) voor het afvoeren van condensaat.
  5. 5. - Inrichting volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de afvoerleiding (14) voorzien is van een condensaatafscheider of van een gestuurde klep (15).
  6. 6. - Inrichting volgens één van voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de stoomtoevoer (16) wordt gevormd door een stoomtoevoerleiding (17) die stoom aftakt van de inlaatleiding (5) stroomopwaarts van de inlaatklep (7) en/of de uitlaatleiding (6) stroomafwaarts van de uitlaatklep (8).
  7. 7. - Inrichting volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de stoomtoevoerleiding (17) een rechtstreekse overbrugging vormt over de inlaatklep (7) en/of over de uitlaatklep (8).
  8. 8. - Inrichting volgens één van voorgaande conclusies 2 tot 7, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) voorzien is van minstens één druksensor (20) en/of temperatuurssensor (22) waarvan het signaal aangesloten is op de sturing (19) en op basis waarvan de sturing (19) de toevoerklep (18) meer of minder zal openen en sluiten voor het bekomen van een overdruk in de ruimte (9) tussen de inlaatklep (7) en de uitlaatklep (8) .
  9. 9. - Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de sturing (19) zodanig is dat de overdruk op een ingestelde waarde wordt gehouden.
  10. 10. - Inrichting volgens één van voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de expander (2) een schroefexpander is.
  11. 11. - Inrichting volgens één van voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er middelen voorzien zijn die verhinderen dat de rotor (10) van de expander (2) wordt aangedreven door de stoomtoevoer (16) tijdens het buiten werking zijn van de expander (2).
  12. 12. - Inrichting volgens conclusies 2 en 11, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde middelen erin bestaan dat de toevoerklep (18) een debiet doorlaat dat onvoldoende is om de rotor (10) van de expander (2) aan te drijven.
  13. 13. - Inrichting volgens conclusie 6 en 11, daardoor gekenmerkt dat de middelen erin bestaan dat stoom wordt toegevoerd aan de voornoemde ruimte (9), zowel ter hoogte van de inlaat (3), als van de uitlaat (4).
  14. 14. - Inrichting volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde middelen worden gevormd door een rem (21) op de as (11) van de rotor (10) die wordt geactiveerd tijdens het buiten werking zijn van de expander (2) en wordt gedeactiveerd wanneer de expander (2) in werking is.
  15. 15. - Inrichting volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat de rem (21) een mechanische rem (21) is.
  16. 16. - Inrichting volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat de rotor (10) mechanisch is gekoppeld aan een generator (12) die, tijdens het buiten werking zijn van de expander (2), wordt gebruikt als rem (21) door het aanleggen van een gelijkstroom op de wikkelingen van de generator (12).
    11.- Werkwijze voor het aansturen van een inrichting (1) voor het expanderen van stoom, welke inrichting (1) een expander (2) bevat met een inlaat (3) die aangesloten is op een inlaatleiding (5) en een uitlaat (4) die aangesloten is op een uitlaatleiding (6) en een rotor (10) voor het omzetten van stoomenergie in mechanische energie op de as (11) van de rotor (10), waarbij de werkwijze de stap omvat van het afsluiten van de inlaatklep (7) en de uitlaatklep (8) wanneer de expander (2) buiten werking is, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze tijdens voornoemde stap erin bestaat stoom toe te voeren aan de afgesloten ruimte (9) tussen de inlaatklep (7) en de uitlaatklep (8) die de expander (2) bevat.
  17. 18. - Werkwijze volgens conclusie 17, daardoor gekenmerkt dat condensaat dat ontstaat in de voornoemde ruimte (9) wordt afgevoerd minstens tijdens het buiten werking zijn van de expander (2).
  18. 19. - Werkwijze volgens conclusie 17 of 18, daardoor gekenmerkt dat voor de stoomtoevoer (16) naar de voornoemde ruimte (9) stoom wordt afgetakt van de inlaatleiding (5) en/of van de uitlaatleiding (6).
  19. 20. - Werkwijze volgens één van voorgaande conclusies 17 tot 19, daardoor gekenmerkt dat de druk in de voornoemde afgesloten ruimte (9) die de expander bevat en de omgevingsdruk wordt gemeten, het verschil tussen beide drukken wordt bepaald en dat op basis van het voornoemde verschil de stoomtoevoer (16) wordt verhoogd of verlaagd voor het bekomen van een overdruk in de voornoemde ruimte (9) .
  20. 21. - Werkwijze volgens één van voorgaande conclusies 17 tot 20, daardoor gekenmerkt dat er verhinderd wordt dat de rotor (10) van de expander (2) wordt aangedreven door de stoomtoevoer (16) tijdens het buiten werking zijn van de expander (2 ) .
  21. 22. - Werkwijze volgens conclusie 21, daardoor gekenmerkt dat er onvoldoende stoom wordt toegevoerd in de voornoemde ruimte (9) om de rotor (10) van de expander (2) aan te drijven.
  22. 23. - Werkwijze volgens conclusie 21, daardoor gekenmerkt dat stoom, zowel aan de inlaat (3), als aan de uitlaat (4) van de expander (2) wordt toegevoerd.
  23. 24. - Werkwijze volgens conclusie 21, daardoor gekenmerkt dat de as (11) van de rotor (10) wordt geremd tijdens het buiten werking zijn van de expander (2) en vrij wordt gelaten wanneer de expander (2) in werking is.
BE2014/0373A 2014-05-19 2014-05-19 Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting BE1022147B1 (nl)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2014/0373A BE1022147B1 (nl) 2014-05-19 2014-05-19 Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting
BR112016026937-3A BR112016026937B1 (pt) 2014-05-19 2015-05-11 Dispositivo para expandir vapor e método para controlar tal dispositivo
PCT/BE2015/000020 WO2015176142A1 (en) 2014-05-19 2015-05-11 Device for expanding steam and method to control such a device
KR1020167035014A KR102062952B1 (ko) 2014-05-19 2015-05-11 증기 팽창 장치 및 그 장치의 제어 방법
US15/312,038 US10174638B2 (en) 2014-05-19 2015-05-11 Device for expanding steam and method to control such a device
EP15736373.0A EP3146163B1 (en) 2014-05-19 2015-05-11 Device for expanding steam and method to control such a device
JP2016568646A JP6434537B2 (ja) 2014-05-19 2015-05-11 蒸気を膨張させる装置とその装置を制御する方法
CN201580030502.1A CN106460569B (zh) 2014-05-19 2015-05-11 用于使蒸汽膨胀的装置和控制所述装置的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2014/0373A BE1022147B1 (nl) 2014-05-19 2014-05-19 Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1022147B1 true BE1022147B1 (nl) 2016-02-19

Family

ID=51352355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2014/0373A BE1022147B1 (nl) 2014-05-19 2014-05-19 Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10174638B2 (nl)
EP (1) EP3146163B1 (nl)
JP (1) JP6434537B2 (nl)
KR (1) KR102062952B1 (nl)
CN (1) CN106460569B (nl)
BE (1) BE1022147B1 (nl)
BR (1) BR112016026937B1 (nl)
WO (1) WO2015176142A1 (nl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3067385B1 (fr) 2017-06-13 2021-05-21 Exoes Machine de detente et procedes d'utilisation d'une telle machine
WO2019092467A1 (en) 2017-11-08 2019-05-16 Arcelormittal A galvannealed steel sheet

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10339881B3 (de) * 2003-08-29 2004-12-16 Köhler & Ziegler Anlagentechnik GmbH Verfahren zur Regelung einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage
EP2607634A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-26 Alstom Technology Ltd Method for operating a combined cycle power plant
WO2014123572A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 Volvo Truck Corporation Method and apparatus for heating an expansion machine of a waste heat recovery apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60204907A (ja) * 1984-03-29 1985-10-16 Toshiba Corp 再熱蒸気タ−ビンプラントの運転方法
JP2523518B2 (ja) * 1986-07-29 1996-08-14 株式会社東芝 高圧タ―ビン起動による蒸気タ―ビンプラントの起動方法
JPS6342802U (nl) 1986-09-08 1988-03-22
US4873827A (en) 1987-09-30 1989-10-17 Electric Power Research Institute Steam turbine plant
JP2520025B2 (ja) * 1989-09-28 1996-07-31 富士電機株式会社 真空トリップ装置用検出配管
US20110110760A1 (en) * 2009-11-10 2011-05-12 General Electric Company Method and system for increasing an efficiency of a pressurized machine
CN102674487A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 水电联产工厂系统
WO2014117068A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 Echogen Power Systems, L.L.C. Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10339881B3 (de) * 2003-08-29 2004-12-16 Köhler & Ziegler Anlagentechnik GmbH Verfahren zur Regelung einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage
EP2607634A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-26 Alstom Technology Ltd Method for operating a combined cycle power plant
WO2014123572A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 Volvo Truck Corporation Method and apparatus for heating an expansion machine of a waste heat recovery apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN106460569B (zh) 2018-07-20
KR102062952B1 (ko) 2020-01-06
EP3146163A1 (en) 2017-03-29
US20170107862A1 (en) 2017-04-20
BR112016026937A2 (pt) 2018-07-10
US10174638B2 (en) 2019-01-08
WO2015176142A1 (en) 2015-11-26
CN106460569A (zh) 2017-02-22
BR112016026937B1 (pt) 2022-08-16
JP2017526842A (ja) 2017-09-14
EP3146163B1 (en) 2018-11-21
KR20170008267A (ko) 2017-01-23
JP6434537B2 (ja) 2018-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2944812A1 (en) Thermal energy recovery device and control method
BE1022147B1 (nl) Inrichting voor het expanderen van stoom en werkwijze voor het aansturen van dergelijke inrichting
US9957844B2 (en) Power generation system, and maintenance method for power generation system
WO2015029725A1 (ja) 発電装置の運転方法
CA2588879C (en) Steam turbine plant
US9719377B2 (en) Operation of gas turbine power plant with carbon dioxide separation
KR101095101B1 (ko) 발전 설비
JP2010159713A (ja) タービングランドシール蒸気減温制御装置および蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法
JP2015227747A (ja) 廃棄物処理設備および廃棄物処理方法
JP5615035B2 (ja) 蒸気タービン装置の一次制御のための方法
JP2007049821A (ja) 発電設備の発電量低減方法、及び発電設備運用方法
JP6052197B2 (ja) 監視装置および監視方法
JP2019073975A (ja) 燃料供給システムおよび燃料供給方法
JP5962251B2 (ja) ドレン回収システム
JP5427851B2 (ja) 蒸気システム
US20210293156A1 (en) Turbine control valves dynamic interaction
JP2008223700A (ja) 蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置
US10577985B2 (en) Boiler, combined cycle plant, and boiler operation method
KR20140121643A (ko) 대형 컨테이너 냉각수시스템의 수격방지 장치
JP2014036937A (ja) 濾過装置の運転方法
JP2013087664A (ja) 真空破壊制御システムおよび真空破壊制御方法
JP2014016080A (ja) 復水系の損傷防止装置および損傷防止方法
JP2010216731A (ja) 発電ユニット
JP2007247970A (ja) 排水処理装置
JP2016211432A (ja) 蒸気タービン冷却方法および蒸気タービン冷却装置