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Générateur de vapeur
Cette invention a pour objet un générateur de vapeur dans lequel l'agent de travail parcourt une fois une surface de chauffe constituée- par des tubes sur le tra- jet du point d'admission de liquide d'alimentation au point* de prise de vapeur d'utilisation et dans lequel, dans llétat d'inertie de service, il est amené dans l'unité de.temps autant d'agent de travail liquide qu'il est prélevé ou re- tiré en même temps de vapeur d'utilisation.
On sait que ces générateurs de vapeur n'ont qu'un pouvoir accumulateur @
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relativement faible, ce qui a pour conséquence qu'un dispositif de réglage agissant rapidement sur l'amenée de combustible et d'agent de travail est nécessaire lorsqu'on doit suivre suffisamment, dans la production de la vapeur, de très grandes fluctuations du besoin de vapeur,
Cette propriété désagréable de la faible élasticité des générateurs de vapeur sus-rappelés peut être supprimée, conformément à l'invention, en intercalant un tambour ou élément analogue partiellement rempli d'agent de travail liquide dans le trajet de courant de l'agent .
de travail de telle Manière que de la vapeur saturée sèche entre, à l'état d'inertie de service, dans le liquide ou dans un serpentin tubulaire ouvert à son extrémité et placé dans le liquide, tandis que la vapeur s'accumulant à partir de l'espace situé au-dessus du liquide est surchauffée dans la partie de surface de chauffe placée après le tambour, et que dans le cas de variations du niveau du liquide dans ce tambour le niveau normal est rétabli par variation correspondante du rapport de la quantité d'agent de travail admise dans la partie de surface de chauffe placée en amont à la quantité de chaleur amenée à cette partie de surface de chauffe.
De ce fait, le tambour in- tercalé dans le trajet de courant exerce une action égalisatrioe en cas de fluctuations du besoin de vapeur étant donné qu'au cas où le besoin de vapeur s'élève subitement le liquide contenu dans ce tambour se vaporise et qu'au cas où le besoin de vapeur diminue ce liquide exerce une aotion aocumulatrioe. Ce tambour constitue un élément organique de la chaudière et est associé, comme cela ressort de ce qui a déjà été dit, en ce qui concerne son fonctionnement avec le réglage de la chaudière en tant que le niveau du liquide dans ce tambour est ramené au niveau normal, après une diminution ou une augmentation précédente du liquide,
du fait que l'état de la vapeur fournie par la chaudière et amenée au tambour est varié en-ponction
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du niveau du liquide dans ce tambour. Lo réglage du niveau du liquide dans le tambour au niveau normal est effectué ex- clusivement de cette manière. En d'autres termes, le régla- ge du niveau du liquide dans le tambour coincice par aonsé- quent avec le réglage de la chaudière. Le règlage du nou- veau générateur de vapeur s'établit d'une manière très sim- ple.
L'amenée d'eau d'alimentation est réglée conformément à l'invention, d'une part, en fonction de la quantité de va-. peur sortant du tambour intercalé et, d'autre part, en fonc- tion du niveau du liquide dans le tambour, le réglage étant agencé de façon que les deux impulsions de réglage puissent agir sans être dérangées, concurremment sur l'organe ré- glant l'amenée d'eau d'alimentation. Le réglage se fait dans un sens tel qu'une augmentation de la prise de vapeur au tambour ainsi qulun abaissement du niveau du liquide dans le tambour aient pour conséquence une augmentation de l'admission d'eau d'alimentation et inversement qu'une di- minution de l'amenée d'eau d'alimentation soit provoquée en cas de diminution de la prise de vapeur ou dtaugmentation du contenu de liquide.
L'amenée de combustible se fait dans ce cas en fonction de la pression au point de prise de vapeur de la chaudière. A la différence de cela,'rien ne s'oppose à régler l'amenée de combustible de la manière qui a été indiquée ci-dessus pour le réglage de l'agent de travail en fonction du niveau du liquide dans le tam- bour et de la quantité de vapeur sortant du tambour et, au lieu de cela, de régler l'amenée d'agent de travail d'une manière sensée on fonction de la pression régnant au point de prise de vapeur d'utilisation de la chaudière.
Un exemple de réalisation de l'invention est illustré par la figure unique du dessin annexé.
On reconnaît le trajet de passage du courant de l'agent de travail en suivant dans leur ordre les référen- ces 1 à 23. L'élément constitutif essentiel de la chau-
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dière représentée est le tambour 14 rempli d'agent de travail liquide Jusqu'à un niveau normal déterminé à l'état d'inertie de service, Le dispositif de réglage est constitué essentiellement par un compteur quantitatif 24 qui mesure la quantité de vapeur sortant du tambour 14 et un flotteur 25, qui surveille le niveau du liquide contenu dans le tambour 14. Le dispositif de réglage prévu pour l'amenée du combustible n'est pas représenté; ce réglage s'effectue en utilisant des éléments régulateurs connus en eux-mêmes en fonction de la pression régnant dans la conduite 23.
Tant que l'installation se trouve à l'état d'inertie de service, le tambour 14 est rempli de liquide jusqu'à, son niveau normal ot la chaudière est chauffée et alimentée de telle manière que la vapeur arrivant du conduit 13 -et entrant dans le tambour est précisément saturée sèche. Etant donné que de la vapeur également saturée sèche est prélevée au tambour, le contenu en liquide du tambour reste par conséquent constamment inchangé pendant cet état de service. Un dérangement de cet équilibre de fonctionnement ou de service peut se produire du fait que pour un motif quelconque le rapport entre la quantité d'eau admise dans la chaudière et la quantité de combustible amenée varie, ou bien du fait qu'il se produit une variation plus ou moins subite du besoin de vapeur.
Si le rapport de la quantité d'eau admise dans la chaudière pour son alimentation à la quantité de combustible amenée varie, il n'entrera plus du conduit 13 dans le tambour 14 de la vapeur saturée sèche, mais soit de la vapeur plus ou moins surchauf- fée, soit de la vapeur humide. Si de la vapeur surchauffée , entre du conduit 13 dans le tambour, le contenu d'eau du tambour 14 diminue.
Par contre, si le conduit 13 fournit de la vapeur humide le contenu de liquide augmente pro- gressivoment, Dans le premier cas, le flotteur 25 agit de telle façon que la soupape 26 montée dans le conduit
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d'alimentation 1 s"ouvre davantago; dans le second cas, le flotteur 25 fait fermer davantage cette soupape, Ce réglage effectué par le flotteur est encore aidé par un réglage de même sens produit par une impulsion fonction de la quantité de vapeur. En effet, s'il est introduit dans le tambour 14 de la vapeur surchauffée au lieu de vapeur saturée, la fourniture de vapeur du tambour augmente de ce fait, tandis qu'elle diminue lorsqu'il est amené de la vapeur humide au lieu de vapeur saturée sèche au tambour.
Comme on peut le suivre à l'aide du dispositif de réglage représenté., une augmentation de la fourniture de vapeur a pour conséquence d'ouvrir davantage la soupape 26 et inversement une diminution de la fourniture de vapeur fait fermer davantage la soupape 26. Comme cela le montre, les deux impulsions agissent en conséquence à chaque fois dans le même sens sur l'organe de réglage 26, de sorte que le niveau normal du liquide dans le tambour 14 est rétabli particulièrement vite.
Il rentre dans la particularité de ce mode de réglage que dans tous les cas de dérangements de l'exacte coordination de la quantité d'eau d'alimentation avec la quantité de combustible, le rapport qui doit exister et être maintenu pour la production de vapeur saturée sèche est toujours rétabli après un dérangement du fait que la quantité de liquide admise dans la chaudière pour son alimentation est réglée à une nouvelle valeur correspondante, Autant que le dérangement de ce rapport a été provoqué par une variation de la quantité de liquide admise dans la chaudière, ce dérangement ou perturbation est de nouveau éliminé. Après que ce dérangement a été supprimé, la chaudière fournit en conséquence finalement de nouveau sans variation la quantité de vapeur qu'elle a fourni également dans l'état d'inertie précédent.
Les choses se passent autrement lorsque le dérangement ou perturbation avait été provoqué par une variation de l'amenée du combustible.
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dérangement est également supprimé comme- on l'a indiqué, du fait que le réglage agit sur la soupape d'alimentation 36 et n'effectue par conséquent pas une correction de l'amenée du combustible qui a été modifiée. La conséquence- est qu'après que la soupape 26 a été réglée, après la par- turbation, de façon que le conduit 13 fournisse finalement de nouveau de la vapeur saturée sèche., la quantité fournie par la chaudière est devenue différente. Si le besoin de vapeur ne s'est pas modifié pondant cela, une varia- tion de pression se produit immédiatement au point de ., prise de vapeur d'utilisation de la chaudière.
Etant don- né que l'admission de combustible doit se faire en fonc- tion de la pression de la vapeur produite, il s!effectue une correction de 11 menée de combustible. Ainsi qu'on le voit, dans ce cas il est aussi corrigé finalement la grandeur de service de laquelle le dérangement ou portur- bation de l'équilibre du service était parti; il importe seulement,dans la correction de l'amenée du combustible que cette correction se fasse tout d'abord par la voie de la production de vapeur de la chaudière.
La façon dont se comporte la chaudière et le travail du dispositif de réglage sont tout particulièrement intéressants pour le cas où la chaudière est exploitée à l'état d'inertie et où il se produit une fluctuation de de la consommation de vapeur. Si le besoin de vapeur augmente subitement, les opérations suivantes s'effectuant.
Au premier moment, ?-!augmentation du besoin de vapeur pro- voque un abaissement de la pression au point de prise de la vapeur de lachaudière, L'amenée du combustible, qui est commandée en fonction de cette grandeur de service, aug- mente. De la vapeur supplémentaire se dégage du liquide se trouvant dans le tambour par suite de cette baisse de la pression, Le niveau du liquide baisse dans le tambour, de sorte que la soupape d'alimentation 26 on{ ouverte da- vantage par le flotteur 25, La quantité de vapeur aug- @
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mentée so dégageant du tambour agit sur le compteur quanti- tatif 24 en produisant également une plus grande ouverture de la soupape 26.
Par suite, non seulement la chaudiére reçoit une plus grande quantité de combustible, mais également une plus grande quantité d'eau d'alimentation est amenée, de sorte que cette chaudière est mise en mesu.re de fournir effectivement une plus grande quantité de vapeur, Toutefois, l'état d'inertie n'est pas encore rétabli de suite de ce fait. Le niveau du liquide dans le tambour 14 doit tout d'abord être de nouveau réglé à la valeur normale, puis l'amenée de combustible et l'amenée d'eau doivent être accordées l'une à l'autre de façon que lorsque le niveau normal du liquide est atteint dans le tambour celui-ci reçoive du conduit 13 de nouveau de la vapeur saturée sèche au cours de la continuation du fonctionnement.
Il n'est pas besoin, après ce qui précède, d'expliquer d'une manière plus précise comment se déroulent ces opérations de réglage par lesquelles ce résultat est produit. Le nouveau développement du réglage s'effectue maintenant exactement comme pour le cas du réglage précédemment décrit, dans lequel on est parti d'un dérangement du rapport de l'eau d'alimentation à la quantité de combustible. Au cas où le besoin de vapeur diminue subitement, les opérations de réglage se déroulent d'une maniére sensée de façon correspondante.
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Steam generator
This invention relates to a steam generator in which the working agent travels once through a heating surface constituted by tubes on the path from the point of admission of feed liquid to the point of steam intake. of use and in which, in the state of service inertia, as much liquid working agent is taken into the unit of time as is taken out or withdrawn at the same time of working vapor.
We know that these steam generators have only accumulating power @
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relatively low, which has the consequence that a regulating device acting rapidly on the supply of fuel and working agent is necessary when it is necessary to sufficiently follow, in the production of the steam, very large fluctuations in demand steam,
This unpleasant property of the low elasticity of the above-mentioned steam generators can be eliminated, in accordance with the invention, by inserting a drum or the like partially filled with liquid working agent in the flow path of the agent.
working in such a way that dry saturated vapor enters, in a state of inertia of service, into the liquid or into a tubular coil open at its end and placed in the liquid, while the vapor accumulating from of the space above the liquid is superheated in the part of the heating surface placed after the drum, and that in the event of variations in the level of the liquid in this drum the normal level is restored by corresponding variation of the ratio of the quantity of working agent admitted into the part of the heating surface placed upstream to the quantity of heat supplied to this part of the heating surface.
As a result, the drum inserted in the current path exerts an equalizing action in the event of fluctuations in the demand for steam, since in the event that the demand for steam suddenly rises the liquid in this drum vaporizes and that in case the need for steam decreases this liquid exerts an aocumulatrioe aotion. This drum constitutes an organic element of the boiler and is associated, as is apparent from what has already been said, with regard to its operation with the adjustment of the boiler as the level of the liquid in this drum is brought back to the level. normal, after a previous decrease or increase in fluid,
due to the fact that the state of the steam supplied by the boiler and brought to the drum is varied in-puncture
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of the liquid level in this drum. The adjustment of the liquid level in the drum to the normal level is carried out exclusively in this way. In other words, the regulation of the liquid level in the drum coincides with the regulation of the boiler. The regulation of the new steam generator is established in a very simple way.
The feed water supply is regulated according to the invention, on the one hand, as a function of the amount of va-. fear coming out of the interposed drum and, on the other hand, as a function of the level of the liquid in the drum, the adjustment being arranged so that the two adjustment impulses can act without being disturbed, concurrently on the regulating member the feed water supply. The adjustment is made in a direction such that an increase in the steam uptake from the drum as well as a lowering of the liquid level in the drum result in an increase in the feed water intake and conversely that a di - reduction of the feed water supply is caused in the event of a decrease in the vapor intake or an increase in the liquid content.
In this case, the fuel is supplied as a function of the pressure at the point where the steam is taken from the boiler. Unlike this, nothing stands in the way of adjusting the fuel supply in the manner which has been indicated above for adjusting the working agent as a function of the liquid level in the drum and of the quantity of steam leaving the drum and, instead, to regulate the supply of working agent in a sensible way according to the pressure prevailing at the point of use of steam of the boiler.
An exemplary embodiment of the invention is illustrated by the single figure of the appended drawing.
The path of the current flow of the working agent can be recognized by following in their order references 1 to 23. The essential constituent element of the heating
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dière shown is the drum 14 filled with liquid working agent Up to a normal level determined in the operating inertia state, The adjustment device consists essentially of a quantitative counter 24 which measures the quantity of vapor leaving the drum 14 and a float 25, which monitors the level of the liquid contained in the drum 14. The adjustment device provided for the supply of fuel is not shown; this adjustment is carried out using regulating elements known in themselves as a function of the pressure prevailing in the pipe 23.
As long as the installation is in the operating inertia state, the drum 14 is filled with liquid up to its normal level and the boiler is heated and supplied in such a way that the steam arriving from the duct 13 -and entering the drum is precisely saturated dry. Since also dry saturated steam is taken from the drum, the liquid content of the drum therefore remains constantly unchanged during this state of service. A disturbance of this operating or service equilibrium may occur due to the fact that for any reason the ratio between the quantity of water admitted into the boiler and the quantity of fuel supplied varies, or else due to the fact that a more or less sudden variation in the need for steam.
If the ratio of the quantity of water admitted into the boiler for its supply to the quantity of fuel supplied varies, it will no longer enter from the duct 13 into the drum 14 dry saturated steam, but either more or less steam. superheated, or wet steam. If superheated steam enters from conduit 13 into the drum, the water content of drum 14 decreases.
On the other hand, if the duct 13 supplies wet vapor, the liquid content gradually increases. In the first case, the float 25 acts in such a way that the valve 26 mounted in the duct
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feed 1 s "opens further; in the second case, the float 25 causes this valve to close further. This adjustment carried out by the float is further aided by an adjustment in the same direction produced by an impulse depending on the quantity of steam. Indeed, if superheated steam is introduced into the drum 14 instead of saturated steam, the steam supply of the drum thereby increases, while it decreases when wet steam is supplied instead of steam saturated tumble dry.
As can be seen with the aid of the control device shown, an increase in the supply of steam results in the valve 26 opening more and conversely, a decrease in the steam supply causes the valve 26 to close further. as this shows, the two pulses therefore act in the same direction each time on the regulating member 26, so that the normal level of the liquid in the drum 14 is restored particularly quickly.
It comes into the peculiarity of this adjustment mode that in all cases of disturbances of the exact coordination of the quantity of feed water with the quantity of fuel, the ratio which must exist and be maintained for the production of steam. dry saturation is always reestablished after a fault because the quantity of liquid admitted into the boiler for its supply is set to a new corresponding value, as far as the disturbance of this ratio was caused by a variation in the quantity of liquid admitted into the boiler, this disturbance or disturbance is eliminated again. After this disturbance has been eliminated, the boiler consequently finally supplies again without variation the quantity of steam which it supplied also in the previous state of inertia.
Things happen differently when the disturbance or disturbance was caused by a variation in the fuel supply.
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The disturbance is also eliminated as indicated, since the adjustment acts on the supply valve 36 and therefore does not effect a correction of the fuel supply which has been modified. The consequence is that after the valve 26 has been adjusted, after the turbulence, so that the conduit 13 finally supplies dry saturated steam again, the amount supplied by the boiler has changed. If the demand for steam has not changed thereby, a pressure change occurs immediately at the point of steam uptake of the boiler.
Since the fuel supply must be made according to the pressure of the vapor produced, a fuel correction is made. As can be seen, in this case it is also finally corrected the service quantity from which the disturbance or porturbation of the balance of service started; it is important only, in the correction of the fuel supply that this correction is made first of all by means of the production of steam from the boiler.
The way in which the boiler behaves and the work of the regulating device are of particular interest in the case where the boiler is operated in a state of inertia and where there is a fluctuation in the steam consumption. If the need for steam suddenly increases, the following operations are carried out.
At the first moment,? -! An increase in the need for steam causes a drop in the pressure at the point where the steam is taken from the boiler. The fuel supply, which is controlled as a function of this operating quantity, increases . Additional vapor is released from the liquid in the drum as a result of this pressure drop. The liquid level in the drum drops so that the supply valve 26 is further opened by the float 25. , The amount of steam increases- @
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This release from the drum acts on the quantity counter 24 also producing a larger opening of the valve 26.
As a result, not only does the boiler receive a larger amount of fuel, but also a larger amount of feed water is supplied, so that this boiler is enabled to effectively supply a larger amount of steam. However, the state of inertia has not yet been immediately reestablished as a result. The liquid level in the drum 14 must first be set back to the normal value, then the fuel supply and the water supply must be adjusted to each other so that when the normal level of the liquid is reached in the drum, the latter receives from the duct 13 again dry saturated vapor during the continuation of the operation.
There is no need, after the above, to explain in a more precise manner how these adjustment operations by which this result is produced take place. The new development of the adjustment is now carried out exactly as for the case of the adjustment described above, in which the starting point was a disturbance in the ratio of the feed water to the quantity of fuel. In the event that the demand for steam suddenly decreases, the adjustment operations proceed correspondingly in a sensible manner.