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" Procédé pour maintenir en réserve , prêtes à fonctionner, les installations de turbines à vapeur aveo dynamos ".
Dans le maintien en réserve prêtes à fonctionner des installations de turbines à vapeur,la marche aveo le nombre maximum de tours de la turbine principale est peu éoonomique par suite de la consommation considérable de la vapeur. De même le fonctionnement ordinaire de la condensation avec les jeux de pompes,,normaux n'est pas éoonomique pàroe que la puis- sanoe de commande employée n'est nullement en rapport avec la puissanoe nécessaire,
Le nouveau procédé, faisant l'objet de l'invention,per-
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met d'éviter ce oaraotèrentiéaonomique.
A cet effet,pour maintenir en réserve,prêtes à fonction- ner les installations de turbines à vapeur aveo dynamos éleo- triques ce procédé consiste en ce que la turbine qui se trou- ve en réserve prête à marcher est actionnée, lorsque la dynamo est déconnectée électriquement,avec un nombre de tours suf-
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fisant pour le débit d'huile de la pompe principale de graissage, et, lorsque le vide est complet, à l'aide de la vapeur et en ce que la dépense pour la commande, des pompes d'eau de refroidissement nécessaire à maintenir cette tur- bine prête à fonctionner.est diminuée proportionnellement aveo la diminution du produit du travail : H.
Q. t, où H représente la hauteur d'évaluation de l'eau de refroidis- sement, Q la quantité d'eau de refroidissement et t la du- rée de fonotionnement de la pompe d'eau de refroidisse- ment.
Tandis que dans la turbine principale -on évite des pertes considérables de la marche à vide par un nombre ré- duit de tours et une commande autant que possible par de la vapeur d'échappement au lieu de vapeur vive, on peut obtenir la diminution économique des différents facteurs du produit H.Q.t pour la pompe d'eau de refroidissement selon les types de fonctionnement décrite ci-après.
La vapeur totale à condenser dans le condenseur en main-. tenant prête à fonctionner aveo un nombre partiel de tours la turbine principale ne s'élève qu'à une fraotion de la consommation normale de vapeur pendant la marche à vide avec un nombre de tours normal. Par ce moyen on diminue aussi d'une manière correspondante la quantité nécessaire d'eau de refroidissement. La diminution de la quantité d'eau de refroidissement peut se faire de manière que la pompe d'eau de refroidissement (turbopompe) soit actionnée', avec un nombre de tours représentant une partie de son nombre de tours normal.
Il en résulte que la quantité d'eau de refroi- dissement s'abaisse à peu près propo rtionnellement à la diminution du nombre de tours, tandis que la pression de la pompe s'abaisse même au oarré aveo le nombre de tours,de sorte que le débit nécessaire de la pompe décroît à peu près avec la troisième puissanoe du nombre de tours. On
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économise ainsi des quantités considérables de travail. Indé- pendamment du fonotionnement de la turbine de commande des pompes aveo un nombre inférieur de tours,on peut obtenir la diminution du nombre de tours de la pompe dans les moteurs électriques par le réglage de la tension, le réglage de la résistance , le réglage de la fréquence,le déplaoement des balais ou le montage en oasoade, etc..,suivant les types correspondants de moteur.
On peut à cet effet utiliser aussi tous les genres xx d'engrenages de transmission,. Dans la diminution du nombre de tours de la turbine de commande de la pompe, il est tout particulièrement économique de se ser- vir,pour la commande, de vapeur d'échappement ou de vapeur de soutirage.
De même en montant et en maintenant en marche une très petite pompe additionnelle d'eau de refroidissement pendant le temps de la'réserve on obtient des avantages analogues à ceux qui ont été mentionnés plus haut.
La faible quantité nécessaire d'eau de refroidissement peut également être mise à disposition par étranglement et prélèvement dans une autre pompe d'eau de re froidissement ou dans un approvisionnement central d'eau de refroidisse- ment. Dans certains cas il peut être nécessaire de monter une soupape de retenue dans la oonduite d'aspiration ou dans la conduite de refoulement de la pompe.
On peut obtenir une diminution du débit d'eau de refroi- dissement de la pompe de maintien en réserve au delà de 0 en moins (changement de direction) en ménageant une admission en sens inverse du oondenseur et de la pompe d'eau de re- froidissement par de l'eau dérivée d'une conduite sous pres- sion d'une autre pompe, d'un approvisionnement oentral d'eau de..refroidissement ou d'un récipient élevée .
La'''diminution de la hauteur d'élévation H de l'eau de refroidissement du oôté de la oonsommation se réalise d'une
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manière appropriée en plaçant une dérivation de la conduite sous pression de l'eau de refroidissement de-.manière que la faible quantité d'eau de refroidissement nécessaire, pour le maintien en réserve ne soit amenée qu'à une hauteur repré- sentant une fraction de la hauteur d'élévation' normale de l'eau de refroidissement.
On peut obtenir une réduction de la durée de fonctionne- ment t de la pompe d'eau de refroidissement par le remplis- sage intermittent de récipients élevés,de bassins de retenue appropriés, etc.. On peut alors travailler avec les pompes normales d'eau de refroidissement qui ne marchent que pen- dant une fraotion du temps total du maintien en réserveandis que l'eau accumulée ensuite s'écoule par le oondenseur vers l'avant ou vers l'arrière.
Si l'on travaille avec une admission en sens inverse du condenseur on peut maintenir la tubine auxiliaire ohaude par la vapeur qui entre. La turbine auxiliaire reste au repos ou bien elle tourne lentement en arrière sous l'action de l'eau revenant en sens inverse par la pompe.
Toutefois il vaut mieux actionner la turbine auxiliaire d'une manière normale, mais aveo unnombre de tours Antérieur, en utilisant la vapeur d'échappement de cette turbine auxi- liaize pour faire tourner lentement la turbine principale de réserve. Comne il ne faut pour cela que très peu de vapeur il suffit souvent d'admettre dans la turbine auxiliaire,au lieu de vapeur vive, uniquement de la vapeur d'échappement ou de la vapeur prise à une autre turbine. Comme la turbine auxiliaire marche à l'étatbien réchauffé l'aptitude à l'u- tilisation est dans ce cas la plus grande.
Comme en oas d'alarme il faut brusquement une quantité d'eau plus considérable, on peut prévoir un appareil automa- tique dépendant de la tension du réseau,du vide, de la tempe* rature de l'eau de refroidissement,de la position de la sou-
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pape d'admission principale , eto.. ou tout autre dispositif approprié d'actionnement à distance, pour assurer l'appro- visionnement de l'eau de refroidissement.
De même en cas d'alarme un récipient de réserve d'eau de refroidissement peut entrer en aotion jusqu'à ce que l'ap- provisionnement normal d'eau de refroidissement soit réta- bli.
La conduite de dérivation mentionnée plus haut pour une hauteur partielle de la hauteur de refoulement normale de l'eau de refroidissement est munie de préférenoe d'une fermeture fonctionnant automatiquement qui agit lorsque la vitesse de l'eau s'accroît. Par ce moyen, on est indépendant de l'attention ou de la présence momentanée d'un maohiniste si l'on venait àoublier en cas d'alarme, de fermer l'organe d'arrêt mormal qui pourrait se'trouver dans la conduite de dérivation.
On diminue aussi d'une façon considérable la puissance de commande pour la oondensation en ajoutant une petite pompe à eau de oondensation ainsi qu'une petite pompe rota- tive à air. Ces deux pompes suffisent, car les quantités d'eau de condensation sont peu considérables par suite de la faible consommation de vapeur dans le procédé décrit dans cette demande, et de même la quantité de gaz amenée par la vapeur dans le condenseur est très petite.
Un autre avantage du fonotionnement aveo une quantité d'eau de refroidissement fortement réduite o'est qu'en xxxx hiver il n'est pas possible que gèle une tour de réfrigéra- tion qu'il pourrait y avoir, puisque la faible quantité d'eau de refroidissement est réchauffée davantage dans la même mesure.
Le dessin annexé représenté sohématiquement trois exemples de réalisation pour le montage de l'installation en réserve prête à fonctionner suivant l'invention.
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Dans la figure! lapompe P d'eau de refroidissement, ac- tionnée par la turbine auxiliaire HT avec. un nombre partiel de tours, emprunte l'eau de refroidissement aux canaux, au bassin collecteur S, ou autre équivalent, et la refoulepar le oondenseur K dans la conduite 1. Pour que la pompe tour- nant avec unnombre partielle tours n'ait pas besoin de re- fouler l'eau jusqu'à la hauteur normale de refoulement H du réservoir de barrage St, la conduite normale d'eau de refroi- dissement bifurque au point 2. L'embranchement 3 ne se trouve qu'à une hauteur partielle de la hauteur normale de refoule- ment H. Dans cet embranchement 3 se trouvent généralement un organe d'arrêt 4 et une fermeture automatique 5.
T.G. représente le turbogénérateur rotatif prêt à fono- tionner qui, de préférence, reçoit sa vapeur de la turbine auxiliaire d'eau de refroidissement par la conduite 6 et tour- ne lui-même également aveo un nombre partiel.
La figure II représente le second exemple dans lequel l'installation comporte des tours de réfrigération. Du côté gauche du schéma se trouve l'installation de turbines rotati- ves prêtes à fonctionner; du côté droit l'installation de turbines en service normal et comprenant les tours de réfrigé- ration K.T. On voit par cette figure , cornaient a lieu, à l'ai- de d'une simple conduite de raccordement 2, le retour d'une faible quantité partie lle d'eau de refroidissement au aonden- seur K et à la pompe P appartenant à ce oondenseur. La turbine auxiliaire H T qui se tient prête à fonctionner reçoit sa vapeur de chauffage d'un étage de turbo-générateur de service, ou bien d'une autre source de vapeur ,par l'intennédiaire de la conduite 3.
Une conduite de raccordement 4 entre les pui- sards S des tours de réfrigération permet le retour de l'eau de refroidissement dérivée par la ocnduite 2 au puisard de la tour de réfrigération en'service.
La figure III représente le troisième exemple de montage.
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Là, la vapeur prise par la conduite 3 d'un étage de la turbine de servioe actionne la turbine auxiliaire H T avec un nombre partiel de tours. La vapeur passe de la turbine auxiliaire,par la conduite 6, dans la turbine prête à fonctionner T.G% et fait tourner celle-ci également avec un nombre partiel de tours.La pompe P marchant aveo un nombre de tours partiel refoule l'eau de refroidissement par le condenseur K dans la oonduite 1 qui, au point 2, exactement comme dans le premier exemple représen- té en figure 1, oomporte un branchement 7 à une hauteur par- tielle de la hauteur normale de refoulement H. Dans le bran- ohement 7 se trouve une fermeture automatique 5 et le oas éché- ant, un organe d'arrêt 4.
L'eau de refroidissement arrive par la conduite 7 an puisard S. de la tour de réfrigération K.T. où la prend la pompe P.
Dans les installations où les rôles entre les turbines de service et les turbines prêtes à fonctionner peuvent être in- tervertis on prévoit aussi bien pour la simplification des conduites des soupapes appropriées à deux directions ou des soupapes d'inversion, et ce, aussi bien pour les conduites de vapeur de chauffage ou de vapeur d'échappement que pour les conduites auxiliaires d'eau de refroidissement.
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"Process for maintaining in reserve, ready to operate, the installations of steam turbines with dynamos".
In maintaining ready-to-operate steam turbine installations in reserve, operation with the maximum number of main turbine revolutions is uneconomical due to the considerable consumption of steam. Likewise, the ordinary operation of the condensation with the sets of normal pumps is not economical because the control power used is in no way related to the power required.
The new process, which is the subject of the invention, allows
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avoids this economic risk.
To this end, to maintain in reserve, ready to operate the installations of steam turbines with electric dynamos, this process consists in that the turbine which is in reserve ready to operate is actuated, when the dynamo is electrically disconnected, with a sufficient number of turns
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making for the oil flow of the main lubricating pump, and, when the vacuum is complete, using steam and in that the expense for the control, of the cooling water pumps necessary to maintain this turbine ready to operate. is proportionally reduced with the decrease in work product: H.
Q. t, where H is the evaluation height of the cooling water, Q is the amount of cooling water and t is the operating time of the cooling water pump.
While in the main turbine, considerable losses in idling are avoided by a reduced number of revolutions and control as much as possible by exhaust steam instead of live steam, the economic reduction can be obtained. of the different factors of the product HQt for the cooling water pump according to the types of operation described below.
The total vapor to be condensed in the condenser in main-. keeping ready for operation with a partial number of revolutions the main turbine only amounts to a reduction of the normal consumption of steam during idling with a normal number of revolutions. By this means the required quantity of cooling water is also correspondingly reduced. The decrease in the amount of cooling water can be done so that the cooling water pump (turbopump) is actuated, with a number of revolutions representing a part of its normal number of revolutions.
As a result, the amount of cooling water decreases roughly proportionally to the decrease in the number of revolutions, while the pump pressure decreases even after the number of revolutions decreases, so that the required pump output decreases approximately with the third power of the number of revolutions. We
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thus saves considerable amounts of labor. Irrespective of the operation of the control turbine for pumps with a lower number of revolutions, the reduction in the number of pump revolutions in electric motors can be obtained by adjusting the voltage, adjusting the resistance, adjusting the of the frequency, the displacement of the brushes or the assembly in oasoade, etc .., according to the corresponding types of motor.
For this purpose, it is also possible to use all types xx of transmission gears ,. In reducing the number of revolutions of the control turbine of the pump, it is particularly economical to use, for the control, exhaust steam or withdrawn steam.
Likewise, by mounting and keeping in operation a very small additional cooling water pump during the time of the reserve, advantages similar to those mentioned above are obtained.
The small amount of cooling water required can also be made available by throttling and withdrawing from another cooling water pump or from a central cooling water supply. In some cases it may be necessary to fit a non-return valve in the suction line or in the discharge line of the pump.
A reduction in the flow of cooling water from the maintenance pump in reserve can be obtained beyond 0 less (change of direction) by providing an inlet in the opposite direction to the condenser and the cooling water pump. - cooling by water taken from a pressurized line of another pump, a central cooling water supply or an elevated vessel.
The '' 'decrease in the elevation height H of the cooling water on the side of the consumption is carried out from a
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in an appropriate manner by placing a bypass of the cooling water pressure line so that the small amount of cooling water necessary for the maintenance in reserve is brought only to a height representing a fraction of the normal elevation height of the cooling water.
A reduction in the running time t of the cooling water pump can be achieved by intermittent filling of high vessels, suitable holding basins, etc. It is then possible to work with normal water pumps. cooling water which only works during a reduction of the total holding time in reserve, so that the water accumulated thereafter flows through the condenser forwards or backwards.
If you work with an inlet in the opposite direction to the condenser, you can keep the auxiliary tubine hot by the incoming steam. The auxiliary turbine remains at rest or it rotates slowly backwards under the action of the water returning in the opposite direction by the pump.
However, it is best to operate the auxiliary turbine in the normal manner, but with a number of revolutions earlier, using the exhaust steam from this auxiliary turbine to slowly rotate the standby main turbine. As very little steam is required for this, it is often sufficient to admit into the auxiliary turbine, instead of live steam, only exhaust steam or steam taken from another turbine. Since the auxiliary turbine operates in a warm state, the usability is in this case the greatest.
As in the event of an alarm, a larger quantity of water is suddenly needed, an automatic device can be provided depending on the mains voltage, the vacuum, the temperature of the cooling water, the position. of the sou-
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main inlet valve, eto .. or other suitable remote actuation device, to ensure the supply of cooling water.
Likewise, in the event of an alarm, a cooling water reserve container may be activated until the normal cooling water supply is re-established.
The bypass line mentioned above for a partial height of the normal discharge head of the cooling water is preferably provided with an automatically operating closure which acts when the water velocity increases. By this means, one is independent of the attention or the momentary presence of a Maohinist if one forgot in the event of an alarm, to close the abnormal stop device which could be found in the conduct of derivation.
The control power for the oondensation is also considerably reduced by adding a small oondensation water pump as well as a small rotary air pump. These two pumps are sufficient, since the quantities of condensation water are not very considerable due to the low consumption of steam in the process described in this application, and likewise the quantity of gas supplied by the steam into the condenser is very small.
Another advantage of operating with a greatly reduced quantity of cooling water is that in xxxx winter it is not possible for a cooling tower to freeze that there might be, since the small quantity of cooling water. cooling water is further heated to the same extent.
The appended drawing represents sohematically three exemplary embodiments for the assembly of the ready-to-operate reserve installation according to the invention.
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In the figure! the cooling water pump P, actuated by the auxiliary HT turbine with. a partial number of turns, borrows the cooling water from the channels, the collecting basin S, or other equivalent, and delivers it through the condenser K in the pipe 1. So that the pump running with a partial number of turns does not have need to return the water to the normal discharge height H from the dam tank St, the normal cooling water pipe branches off at point 2. Branch 3 is only at a height part of the normal delivery height H. In this branch 3 there is generally a stop device 4 and an automatic closure 5.
T.G. represents the ready-to-run rotary turbogenerator which preferably receives its steam from the auxiliary cooling water turbine through line 6 and itself also rotates with a partial number.
FIG. II represents the second example in which the installation comprises refrigeration towers. On the left side of the diagram is the installation of rotary turbines ready for operation; on the right side, the installation of turbines in normal service and including the K.T. It can be seen from this figure, where, with the aid of a simple connecting pipe 2, a small quantity of cooling water is returned to the condenser K and to the pump P belonging to to this condenser. The auxiliary turbine H T which is ready to operate receives its heating steam from a service turbo-generator stage, or else from another source of steam, via pipe 3.
A connection pipe 4 between the sinks S of the refrigeration towers allows the return of the cooling water diverted via the pipe 2 to the sump of the refrigeration tower in service.
FIG. III represents the third example of assembly.
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There, the steam taken by line 3 of a stage of the servioe turbine drives the auxiliary turbine H T with a partial number of revolutions. The steam passes from the auxiliary turbine, through line 6, into the ready-to-operate turbine TG% and also rotates the latter with a partial number of revolutions The pump P operating with a partial number of revolutions delivers the water from cooling by the condenser K in the pipe 1 which, at point 2, exactly as in the first example shown in figure 1, has a branch 7 at a partial height of the normal discharge height H. In the branch ohly 7 is an automatic closing 5 and the due oas, a stop device 4.
The cooling water arrives via the 7 year sump S. pipe of the K.T. where the pump P.
In installations where the roles between the service turbines and the ready-to-operate turbines can be interchanged, suitable two-way valves or reversing valves are also provided for simplification of the pipelines, as well as for heating steam or exhaust steam pipes as for auxiliary cooling water pipes.