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Installation à vapeur comprenant une machine auxiliaire et une machine principale.
Dans les explications qui vont suivre on se base- ra tout d'abord sur une installation à vapeur limite. On sait que le principe du procédé de vapeur limite (procédé de Benson) consiste à refouler, de manière commandée, un agent de travail liquide, par une pompe et à une pression qui se trouve dans le voisinage de la pression critique,à travers un système de tubes,et à chauffer cet agent dans ce système au-dessus de la température critique. On obtient de cette manière de la vapeur sans que la séparation de va- peur et de liquide de même pression et de même température, séparation se produisant dans la génération normale de va- peur, puisse avoir lieu.
Par suite de la très faible capacité d'eau du générateur de vapeur limite, des fluctuations de charge
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déjà relativement faibles provoqueraient de trop.'fortes variations de pression dans le système de tubes. Une aug- mentation de la pression est, dans ce cas, moins désagréa- ble qu'une chute de pression, car lorsqu'on passe au-des- sous de la pression critique, il peut se produire aisément, en un point du système de tubes, des phénomènes d'ébulli- tion. Il est alors très difficile d'enlever sans aucun reste la teneur d'humidité de la vapeur. En conséquence, la conduite d'une chaudière aura lieu du fait qu'on comman- de, au moyen d'une soupape de trop plein, la quantité de vapeur à tirer de la chaudière et qu'on compense des varia- tions de la charge par des changements de l'amenée de com- bustible et d'eau.
La soupape de trop-plein ne laisse toujours passer que la quantité de vapeur nécessaire pour le maintien de la pression dans le système de tubes.
La pression de génération de ce procédé est rela- tivement élevée. Même lorsqu'il est possible de construi- re des machines motrices pour ces hautes pressions, on pré- fèrera néanmoins, dans de nombreux cas, travailler avec une pression plus faible pour éviter les difficultés de cons- truction de la machine à pression maximum. En pareils cas, il faut donc étrangler à la pression d'utilisation la va- peur engendrée. Parmi les possibilités dont on dispose'à .cet effet, le moyen le plus avantageux est celui qui consis- te à effectuer l'étranglement, non pas dans une coupape, mais dans une machine motrice, et dans ce cas on se sert en premier lieu de cette machine pour couvrir le débit de la pompe.
Dans le générateur de vapeur limite le débit de la pompe est, au point de vue absolu, relativement élevé,'car, en plus de l'alimentation de la chaudière, cette pompe doit encore assurer la circulation dans le système de tubes. Du reste, il n'est pas absolument nécessaire de couvrir juste l'énergie de commande de la pompe par cette machine d'étran- glement et on peut le cas échéant, utiliser sa puissance pour d'entrés applications, bien que ce cas ne se présentera
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probablement que rarement. La vapeur venant de la machi- ne d'étranglement est chauffée dans un surchauffeur avant d'être conduite aux machines motrices proprement dites.
Ce surchauffeur n'est pas un surchauffeur intermédiaire dans le sens propre du mot, mais en fait un surchauffeur normal car la machine d'étranglement ne sert qu'à rempla- cer une soupape, que l'on intercale d'ordinaire entre le réchauffeur et le surchauffeur du générateur de vapeur li- mite.
La totalité de la vapeur venant du générateur de vapeur limite passe à travers la machine d'étranglement.
La machine motrice proprement dite est intercalée derrière cette machine d'étranglement. Il s'agit seulement d'éta- blir une disposition qui assure l'amenée de vapeur à la ma- chine principale conformément à la charge de cette derniè- re. Ce problème est résolu d'après la présente invention du fait que la machine auxiliaire, qui agit comme organe ,d'étranglement, est évitée au moyen d'une conduite dans laquelle est intercalée une soupape commandée.
Les fige 1 à 7 des dessins ci-joints représentent schématiquement quelques cas d'exploitation dans lesquels la présente invention peut être utilisée.
Dans toutes ces figures,le générateur de vapeur limite est désigné par 1, la conduite de vapeur franche par 2, la machine auxiliaire ou machine intercalée devant la machine principale par 3, la machine principale par 4, et la conduite de détour par 5. 6 désigne la soupape com- mandée prévue dans la conduite de détour.
Dans le montage de la fige 1, la machine auxi- liaire 3 sert à engendrer l'énergie de commande pour la pompe 7. On a accouplé en outre avec le groupe de machi- nes 3, 7, une machine électrique 8:, qui travaille sur le réseau 9 auquel est connectée la génératrice 10 de la machine principale 4. La machine 4 est réglée par un régulateur de débit 11, qui peut donner en même temps
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l'impulsion pour le règlage de la chaudière, ainsi qu'in- diqué par la ligne 12. Le règlage de la chaudière Benson, ne forme du reste pas partie de la présente invention, de sorte que le réglage indiqué n'a qu'une signification sché- matique. On a intercalé entre les machines 3 et 4 le degré. de surchauffeur 13.
La machine 3 est équipée d'une sou- pape d'admission 14 commandée par un'régulateur de débit, tandis' que dans la conduite de vapeur fraîche .2 venant de la chaudière se trouve la soupape de trop plein 15.
La marche normale serait la suivante : la vapeur arrivant de la chaudière 1 par la conduite de vapeur frai.- che 2, passe par la soupape de trop plein 15. On suppose* ra que la soupape 14 est ouverte au point que toute la vapeur puisse passer à travers la machine 3. Cette machi- ne est calculée de manière non seulement à pouvoir couvrir le débit de commande de la pompe 7, mais à pouvoir en ' outre actionner la machine électrique 8 comne génératrice, La vapeur d'échappement de la machine 3 passe par le sur- chauffeur 13 à la machine 4. Si la charge de cette ma- chine erott, la génération de vapeur de la chaudière 1 ,augmente, ainsi qu'indiqué par la ligne d'impulsion 12.
La chaudière 1 fournit une plus grande quantité de vapeur et la soupape de trop plein 15 laisse passer une plus grande quantité de vapeur,. Cette vapeur ne peut pas être reçue par la machine 3. Il se produira devant la soupape 14 une augmentation de pression et cette augmentation agit dans le sens d'une ouverture de la soupape 6, de sorte que la machine 4 reçoit maintenant une partie de sa va- peur de travail directement par les soupapes de trop plein 15 et 6, montées l'une derrière l'autre.
On obtient un procédé de marche similaire lorsque pour une raison quelconque la génératrice 8 fait défaut.
Comme maintenant la charge de la machine 3 est très forte- ment réduite, elle n'est pas en état de recevoir toute la vapeur venant de la chaudière 1, et la soupapede trop plein
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6 se charge alors de l'évacuation de ce surplus directe- ment à la machine motrice 4.
Dans le montage de la fige 2, la soupape comman- dée par le régulateur de débit de la machine 3 ne se trouve pas dans la conduite menant à la machine, mais dans la conduite de détour, tandis que l'impulsion de trop-plein agit sur la soupape d'admission de vapeur de la machine 3.
La soupape 6 et la soupape 14 s'ouvrent d'autant plus que la charge de la machine 3 est plus grande.
Dans le montage de la fig. 3, l'impulsion pour le règlage de l'amenée de vapeur de la machine 3 est dé- rivée de la pression de refoulement de la pompe 7. L'abais- sement de cette pression provoque une ouverture de la soupa- pe 14 et la chute de cette pression provoque sa fermeture.
La soupape 6 s'ouvre plus ou moins conformément à la pres- sion qui se règle dans la conduite 5 lors de ces mouve- ments de soupapes.
Dans le montage de la fig. 4, le cas est inver- se. L'impulsion partant de la pression de la pompe agit sur la soupape 6 dans la conduite de détour 5, tandis que l'impulsion de trop plein dérivée de cette conduite in- fluence la soupape d'admission de vapeur'14 de la machine 3,
Dans le montage de la fige 5, la soupape 6 mon- tée dans la conduite de détour 5 est également soumise à l'action de la pression de la pompe, mais il n'existe pas du tout de règlage de l'amenée de vapeur à la machine 3.
La fig. 6 représente un montage qui semble parti- culièrement avantageux, à savoir la commande de la soupape 6, disposée dans la conduite de détour 5, par le régulateur de débit de la machine auxiliaire 3. En dehors du régulateur de sûreté 16, cette machine ne comporte pas d'organes de règlage. Le régulateur de vitesse commande la soupape 6 de manière que la quantité de vapeur correspondant à la puissan- ce requise passe à travers la turbine, tandis que le reste
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passe par la conduite de détour directement à la machine mo- trice montée derrière. Il faut noter que la commande de la soupape 6 a lieu en sens opposé à la commande normale, du fait qu'une augmentation du nombre de tours de la turbine 3 ne correspond pas à une fermeture de la soupape 6 mais au contraire à une ouverture de cette soupape.
Du reste la turbine 3 peut être complètement sortie du chemin de la, vapeur à l'aide des soupapes 17 et 18, de sorte que la ma- chine principale 4, reçoit sa vapeur directement de la chaudière par la conduite de détour.
En fin de compte la fig. 7 montre encore une dis- position semblable au montage de la fig. 5. Toutefois l'im- pulsion pour la soupape 6 n'est pas donnée par la pression de la pompe, mais par la charge de la génératrice 8.
L'invention a été décrite jusqu'ici en combinaison avec le procédé de la vapeur limite, mais son domaine d'ap- plication n'est pas limité à ce procédé, et comprend aussi d'autres cas dans lesquels l'ensemble de la quantité de va- peur venant de la chaudière passe tout d'abord à travers une machine auxiliaire à laquelle une machine de travail est accouplée.
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Steam plant comprising an auxiliary engine and a main engine.
In the explanations which follow, we will first of all rely on a limit steam installation. We know that the principle of the limit vapor process (Benson's process) consists in delivering, in a controlled manner, a liquid working agent, by a pump and at a pressure which is in the vicinity of the critical pressure, through a tube system, and to heat this agent in that system above the critical temperature. In this way, steam is obtained without the separation of steam and liquid of the same pressure and temperature, which separation occurs in the normal generation of steam, being able to take place.
Due to the very low water capacity of the limiting steam generator, load fluctuations
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already relatively small would cause too much pressure variations in the tube system. An increase in pressure is, in this case, less unpleasant than a drop in pressure, because when passing below the critical pressure it can easily occur at any point in the system. of tubes, boiling phenomena. It is then very difficult to remove the moisture content of the steam without any residue. Consequently, the operation of a boiler will take place by controlling, by means of an overflow valve, the quantity of steam to be drawn from the boiler and by compensating for variations in the boiler. charge by changes in the fuel and water supply.
The overflow valve always only lets through the amount of steam needed to maintain pressure in the tubing system.
The generation pressure of this process is relatively high. Even when it is possible to construct prime movers for these high pressures, it will nevertheless be preferred in many cases to work with a lower pressure in order to avoid difficulties in constructing the machine at maximum pressure. In such cases, the vapor generated must therefore be throttled at operating pressure. Among the possibilities available for this effect, the most advantageous is that which consists in effecting the throttling, not in a cutter, but in a prime mover, and in this case one uses first place this machine to cover the flow of the pump.
In the steam generator, the flow rate of the pump is relatively high in the absolute point of view, because, in addition to supplying the boiler, this pump must also ensure circulation in the pipe system. Moreover, it is not absolutely necessary to cover just the control energy of the pump by this throttling machine and it is possible, if necessary, to use its power for input applications, although this is not the case. to present oneself to
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probably rarely. The steam coming from the throttle machine is heated in a superheater before being taken to the prime movers themselves.
This superheater is not an intermediate superheater in the proper sense of the word, but in fact a normal superheater because the throttling machine only serves to replace a valve, which is usually inserted between the heater. and the limit steam generator superheater.
All of the steam from the limit steam generator passes through the throttle machine.
The actual driving machine is interposed behind this choke machine. It is only a question of establishing an arrangement which ensures the supply of steam to the main machine in accordance with the load of the latter. This problem is solved according to the present invention because the auxiliary machine, which acts as a throttle member, is avoided by means of a pipe in which a controlled valve is interposed.
Figures 1 to 7 of the accompanying drawings show schematically some operational cases in which the present invention can be used.
In all these figures, the limit steam generator is designated by 1, the straight steam line by 2, the auxiliary machine or machine inserted in front of the main machine by 3, the main machine by 4, and the detour line by 5. 6 designates the controlled valve provided in the bypass line.
In the assembly of the pin 1, the auxiliary machine 3 is used to generate the control energy for the pump 7. In addition, the group of machines 3, 7 has been coupled with an electric machine 8 :, which works on the network 9 to which is connected the generator 10 of the main machine 4. The machine 4 is regulated by a flow regulator 11, which can give at the same time
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the impulse for the control of the boiler, as indicated by line 12. The control of the Benson boiler, moreover, does not form part of the present invention, so that the indicated control is only a schematic meaning. The degree was inserted between the machines 3 and 4. superheater 13.
The machine 3 is fitted with an inlet valve 14 controlled by a flow regulator, while in the fresh steam line 2 from the boiler there is the overflow valve 15.
The normal operation would be as follows: the steam coming from boiler 1 through the fresh steam line 2, passes through the overflow valve 15. It is assumed * ra that the valve 14 is open to the point that all the steam can pass through the machine 3. This machine is calculated in such a way not only to be able to cover the control flow rate of the pump 7, but also to be able to operate the electric machine 8 as a generator. machine 3 passes through superheater 13 to machine 4. If the load of this machine erott, the generation of steam from boiler 1 increases, as indicated by impulse line 12.
The boiler 1 supplies a greater quantity of steam and the overflow valve 15 lets a greater quantity of steam pass. This steam cannot be received by the machine 3. There will be an increase in pressure in front of the valve 14 and this increase acts in the direction of an opening of the valve 6, so that the machine 4 now receives part of the pressure. its working steam directly via the overflow valves 15 and 6, mounted one behind the other.
A similar method of operation is obtained when for some reason the generator 8 fails.
As the load on machine 3 is now very much reduced, it is not able to receive all the steam coming from boiler 1, and the valve is too full.
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6 is then responsible for removing this surplus directly from the prime mover 4.
In the assembly of the pin 2, the valve controlled by the flow regulator of the machine 3 is not in the line leading to the machine, but in the bypass line, while the overflow pulse acts on the machine's steam inlet valve 3.
The valve 6 and the valve 14 open all the more as the load on the machine 3 is greater.
In the assembly of fig. 3, the impulse for adjusting the steam supply of machine 3 is derived from the delivery pressure of pump 7. Lowering this pressure causes valve 14 to open and the fall of this pressure causes its closure.
The valve 6 opens more or less in accordance with the pressure which sets in the line 5 during these valve movements.
In the assembly of fig. 4, the case is reversed. The impulse from the pump pressure acts on valve 6 in bypass line 5, while the overflow impulse derived from this line influences the steam inlet valve '14 of machine 3 ,
In the assembly of the pin 5, the valve 6 mounted in the bypass line 5 is also subjected to the action of the pressure of the pump, but there is no regulation of the steam supply at all. machine 3.
Fig. 6 shows an arrangement which seems particularly advantageous, namely the control of the valve 6, arranged in the diverting line 5, by the flow regulator of the auxiliary machine 3. Apart from the safety regulator 16, this machine does not has no regulating devices. The speed regulator controls valve 6 so that the quantity of steam corresponding to the required power passes through the turbine, while the rest
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passes through the detour line directly to the driving machine mounted behind it. It should be noted that the control of the valve 6 takes place in the opposite direction to the normal control, because an increase in the number of revolutions of the turbine 3 does not correspond to a closing of the valve 6 but on the contrary to an opening. of this valve.
Moreover, the turbine 3 can be completely taken out of the steam path by means of the valves 17 and 18, so that the main machine 4 receives its steam directly from the boiler through the bypass line.
In the end, fig. 7 also shows an arrangement similar to the assembly of FIG. 5. However, the impulse for valve 6 is not given by the pressure of the pump, but by the load of the generator 8.
The invention has heretofore been described in combination with the limit steam process, but its field of application is not limited to this process, and also includes other cases in which all of the quantity of steam coming from the boiler first passes through an auxiliary machine to which a working machine is coupled.
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