Verfahren und Vorrichtung zum Speisen von Dampferzeugern für hohen Druck. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speisen von Dampferzeugern für hohen Druck mit hydraulisch angetriebenen Kolben pumpen, insbesondere von Röhrendampf erzeugern, bei denen am einen Ende das flüssige Speisemittel zugeführt und am an dern Ende der überhitzte Dampf entnom- nien wird, und eine Vorrichtung zum Aus üben des Verfahrens.
Letzteres besteht darin, dass mindestens an einem Hubende des Pumpenkolbens zwischen den beiden aufein ander folgenden Kolbenhüben eine Regelzeit eingeschaltet ist, um zum Beispiel ohne Beeinträchtigung der Saug- und Förder- geschwindigkeiten die Speisemenge regeln zu können. Das Verfahren kann durch eine Vor richtung ausgeübt werden, die den Antrieb des Pumpenkolbens derart beeinflusst, dass mindestens an einem Hubende des Pumpen kolbens zwischen den beiden aufeinander folgenden Kolbenhüben eine Regelzeit ein geschaltet ist. Vorteilhafterweise ist die Vor- riehtung als ein unter Einwirkung eines Be triebsfaktors gesteuerter Taktgeber - aus gebildet.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele der Vorrichtung nach der Er findung schematisch dargestellt.
Filz. l zeigt die Steuerung des Steuer- organes des Kraftkolbens der hydraulisch angetriebenen Kolbenpumpe mittelst eines Taktgebers; Fig. 2 und 3 stellen Zeitdiagramme der Hubbewegungen dar; Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungs form der Vorrichtung.
Die Speisepumpe 3 in Fig. 1 führt dem Röhrendampferzeuger 1 durch die Druck leitung 2 das Speisemittel zu, das von der Pumpe 3 aus der Leitung 4 angesaugt wird. Der Kolben 5 der Speisepumpe 3 wird an getrieben vom Kraftkolben 6, der im Zylin der 8 arbeitet. Das Steuerorgan 9 öffnet und schliesst die Durchlässe 10, 11 für das Druckwasser von der Druckpumpe 14, zum Beispiel eine Zentrifugalpumpe, zu den Ar beitsräumen 15 und 16 des Zylinders 8 und die Durchlässe 12 und 13 aus den Arbeits räumen 15 und 16 zu den Leitungen 18 und 1.9, die das Druckwasser in den Behälter 20 zurückführen.
Das Steuerorgan 9 wird über die Rolle 22 durch die Kurvenscheibe 23 mit den Nockenbahnen 24, 25 und den Über gangsstellen 27, 28 betätigt, welche mittelst des Kegelradgetriebes 29 vom Taktgeber 30 angetrieben werden. Zum Zurückführen dient die Feder 31. Der Taktgeber 30 ist als ver stellbares Reibradgetriebe ausgebildet, und das Reibrad 32 mit der Achse 33 wird durch den Kolben 34 verschoben, der unter dem Druck des durch die Leitung 35 zugeführten Druckmittels und unter dem Gegendruck der Feder 37 steht.
Die Achse 33 ist in der Hohlwelle 38 wohl verschiebbar gelagert, wird aber bei der Drehung der Riemen scheibe 39 mitgenommen. Der Druck in der Leitung 35, die zum Beispiel an eine weiter nicht dargestellte Pumpe angeschlossen ist, wird durch die Stellung des Drosselorganes 40 bestimmt, das den Austritt von Druck mittel aus dem Stutzen 41 regelt. Die Stel lung des Organes 40 wird durch den Ther mostat 42 bestimmt, .der mittelst der Leitung 43 mit dem Dampferzeuger 2 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der Regelvorrichtung ist die folgende: Die Kurvenscheibe 23 dreht sich in der Pfeilrichtung; in der in Fig.1 gezeichneten Stellung ist der Steuerschieber 9 in .der rechten Totpunktlage, und die Pumpe 14 fördert das Druckwasser durch den ge öffneten Einlass 11 in den Arbeitsraum 16, während der Arbeitsraum 15 durch den ge öffneten Auslass 12 mit der Abflussleitung 18 verbunden ist. Der Kraftkolben 6 geht von der rechten in die linke Endlage und drückt den Hubinhalt der Speisepumpe 3 in den Röhrendampferzeuger 1.
Die Riemen scheibe 39 treibt über die Achse 33 das Reibrad 32 und dieses den Taktgeber 30 mit der Kurvenscheibe 23. Solange die Rolle 22 sich auf der Nockenbahn 24 befindet, bleibt das Steuerorgan 9 in der rechten Endlage, bis die Übergangsstelle 28 das Steuerorgan in die andere Endlage verschiebt. Indem beim Verschieben des Steuerorganes 9 die Durchlässe 11 und 12 zugedeckt und 10 und 13 aufgedeckt .werden, erhält der Arbeits raum 15 Druckwasser aus der Druckpumpe 14, und der Arbeitsraum 16 wird mit der Abflussleitung 19 verbunden.
Infolgedessen macht der Stufenkolben 5, 6 einen Hub nach rechts, wobei die Speisepumpe 1 das Speise mittel ansaugt.
Die Geschwindigkeit des Stufenkolbens 5, 6 hängt lediglich von dem beim Ansaugen und Fördern des Speisemittels zu über windenden Widerstand, dem Druck des von der Pumpe 14 gelieferten Druckwassers, sowie den Widerständen im Kreislauf dieses Druckmittels ab. Es braucht daher der Stufenkolben 5, 6 eine bestimmte Zeit für den Saughub und eine bestimmte Zeit für den Druckhub.
In Fig. 2 und<B>3</B> ist der zeitliche Verlauf. der Saug- und Druckhübe a,, b,. usw. durch den Linienzug P über der Zeit t für die Speisepumpe l dargestellt und gleichzeitig die Bewegungen des Steuerorganes 9 in dem Linienzug<B>8</B> gezeigt. Die Zeit A, zwischen dem jeweiligen Umsteuern des Steuerorganes 9 durch die Übergangsstellen 27 und 28 wird durch die Drehzahl des Taktgebers 30 bestimmt. Da die Förderzeit f, kleiner ist als h,, so bleibt der Kolben 5, 6 während des Zeitabschnittes, das heisst des Regel abschnittes r,, in Ruhe.
Die bei jedem Förderhub geförderte Speisemenge ist gleich, so dass zum Regeln der Speisemenge die An zahl Förderhübe in der Zeiteinheit ver ändert werden muss. In derselben Zeit er folgen im Diagramm nach Fig. 2 zwei Förderhübe und in Fig. $ drei Förderhübe, indem die Zeit des Taktes h" kleiner ist als 1a,. Da nun die Förderzeit f" mindestens ebenso lang wie f, ist, unter Umständer wegen Steigen des Förderdruckes noch etwas länger, wird die Regelung der Förderung durch Verkürzen des Regelabschnittes von r, auf r" erzielt.
Ebenso ist der Regel abschnitt nach dem Ansaugen a" kürzer als nach a,.
Sind die Umkehrstellen 27, 28 auf der Nurvenscheibe 23 nahe zusammen angeord net, so folgt, wie Fig. 2 zeigt, auf den Saug hub a2 der Förderhub b", die Linienzüge P und<B>8</B> ändern sich wie strichpunktiert an- gegeben. Infolgedessen ist nur am Ende des einen Hubes des Pumpenkolbens ein Regel abschnitt r2, vorgesehen, der auch auf den Saughub folgen kann. wenn der Saughub unmittelbar auf den Förderhub folgt.
Die Grösse des Regelabschnittes r20 beträgt die Taktzeit h2Q, vermindert um die Saug- und Förderzeiten s2, -E- f zo und wird bestimmt durch den Taktgeber 30, wobei die Zeit des Taktes ko einer Umdrehung der Kurven scheibe 23 entspricht.
Die Drehzahl des Taktgebers 30 wird unter Einwirkung eines Betriebsfaktors, nämlich der Dampftemperatur, gesteuert, indem der Thermostat 12 durch Steuerung des Abflusses von Drucköl aus dem Aus trittstutzen 41 den Druck in der Leitung 35 bezw. auf den Kolben 34 ändert. Dadurch verschiebt sich der Kolben 34 und mit ihm das Reibrad 32, wodurch das Übersetzungs verhältnis zwischen der Riemenscheibe 39 und dem Taktgeber 30 geändert wird, dessen Drehzahl sich erhöht oder verringert.
In Fig. 4 sind vier Speisepumpen 3 ge meinsam an die Saug- und Druckleitung 4 bezw. 2 angeschlossen. Die Pumpenkolben 5 werden von den Kraftkolben 6 in den hydraulischen Zylindern 44-=r7 angetrieben. Die untern Arbeitsräume der hydraulischen Zylinder 44-47 sind untereinander und durch die Leitung 48 mit dem hochgelegenen Behälter 49 verbunden. Die Zu- und Ab flüsse<B>50-57</B> des von der Pumpe 14 ge förderten Druckwassers zu und von den hydraulischen Zylindern -,werden durch die Steuerschieber 58, 59 gesteuert.
Der Antrieb derselben erfolgt durch die Servomotoren 60, 61, die über die Ölleitungen 63, 64 durch die Steuerorgane 65, 66 abwechselnd an den Zu- oder Abfluss,68, 69 angeschlossen werden.
Die Steuerorgane 65, 66 werden über die Kurbelwelle 71 und das Übersetzungsgetriebe 72 durch die Ölturbine 73 angetrieben. Durch die Düse 74 wird der Turbine 73 Drucköl zugeleitet, dessen Menge mittelst der Nadel 7 5 geregelt wird.
In der Stellung gemäss Fig.4 hat das Steuerorgan 65 den Servomotor 60 mit dem Druckölabfluss 69 verbunden, so dass der Steuerschieber 58 sich in der linken End- lage befindet und das Druckwasser durch den Zufluss 50 in den hydraulischen Zylin der 44 gelangt, dessen Kolben 6 nach ab wärts geht, während für den Zylinder 45 der Abfluss 53 geöffnet ist und der Kraftkolben 6 im Zylinder 45 unter dem Einfluss der Wassersäule im Rohr 48 und dem Behälter 49 nach oben geht.
Die Kraftkolben 6 in den Zylindern 46 und 47 haben ihren Saug hub bezw. Druckhub beendet, der Steuer schieber 59 befindet sich jedoch noch in sei ner rechten Endlage, bis das Steuerorgan 66, das in der Mittelstellung gezeichnet ist, den Servomotor 61 mit dem Zufhuss 68 für das Drucköl verbindet und den Steuerschieber 59 umsteuert. Die Kurbeln für die Steuer schieber 65, 66 sind unter<B>90'</B> Versetzung angeordnet.
Die Regelabschnitte am Ende der Kolbenhübe werden durch die Verände rung der Drehzahl der Ölturbine 73 verkürzt bezw. verlängert, und da die Ölturbine 73 nahezu stets gleich belastet ist, ist ihre Dreh zahländerung proportional der durch die Nadel 75 bewirkten Mengenänderung des aus der Düse 74 austretenden Drucköls. Diese Mengenänderung, die durch die Verschiebung des Kolbens 34 gesteuert wird, erfolgt unter der Einwirkung des Thermostaten 42, der den Oldruck in der Leitung 35 mittelst des Drosselorganes 40 bestimmt.
Die beschriebene Regelvorrichtung hat den Vorteil, dass die Fördermenge pro Förder- hub gleich bleibt, so dass für Röhrendampf- erzeug-er bei bei der absatzweisen Speisung auch bei schwacher Belastung des Dampferzeugers eine wesentliche Verschiebung der Ver- da,mpfungszone erfolgt.
Indem die Rege lung der Speisung ohne Beeinträchtigung der Fördergeschwindigkeit erfolgt, ergibt sich besonders bei hohen Drücken der Vorteil, dass die Förderleistung bei hohen Belastun gen nur proportional mit der Fördermenge zunimmt und nicht durch starke Erhöhung des Förderdruckes, infolge der Erhöhung der Fördergeschwindigkeit, eine zusätzliche Lei stung für das Speisen des Dampferzeugers notwendig ist.
Die Ausbildung des Takt gebers als Ölturbine hat den Vorteil, dass die Regulierung der Speisemenge, im Gegensatz zu elektrischem Antrieb der Kurbelwelle der Steuerorgane, vereinfacht wird; insbesondere wird durch die Verwendung der Ölturbine die Betriebssicherheit der Regelvorrichtung verbessert. Die Versetzung der Steuerorgane für mehrzylindrige Pumpen bewirkt, dass das Drehmoment der die Steuerorgane antreiben den Kurbelwelle gleichmässiger wird, was insbesondere bei Verwendung einer Ölturbine als Taktgeber von Vorteil ist.
Der Taktgeber kann auch unter dem Einfluss eines Druckes oder unter dem Einfluss eines Druckes und einer Temperatur bezw. unter kombiniertem Einfluss der Drücke und Temperaturen an verschiedenen Stellen des Rohrstranges ge steuert werden.
Method and device for feeding steam generators for high pressure. The invention relates to a method for feeding steam generators for high pressure with hydraulically driven piston pumps, in particular tubular steam generators, in which the liquid feed is supplied at one end and the superheated steam is withdrawn at the other end, and a device for switching off practicing the procedure.
The latter consists in that a control time is switched on at least at one stroke end of the pump piston between the two successive piston strokes, for example to be able to control the feed quantity without impairing the suction and delivery speeds. The method can be carried out by a device which influences the drive of the pump piston in such a way that a control time is switched on at least at one stroke end of the pump piston between the two successive piston strokes. The device is advantageously designed as a clock generator controlled under the influence of an operating factor.
In the drawing, two Ausfüh approximately examples of the device according to the invention He is shown schematically.
Felt. 1 shows the control of the control element of the power piston of the hydraulically driven piston pump by means of a clock generator; Figs. 2 and 3 show time charts of the lifting movements; 4 shows another embodiment of the device.
The feed pump 3 in FIG. 1 leads the tubular steam generator 1 through the pressure line 2 to the feed medium which is sucked in from the line 4 by the pump 3. The piston 5 of the feed pump 3 is driven by the power piston 6, which works in the 8 cylinder. The control member 9 opens and closes the passages 10, 11 for the pressurized water from the pressure pump 14, for example a centrifugal pump, to the work spaces 15 and 16 of the cylinder 8 and the passages 12 and 13 from the work spaces 15 and 16 to the lines 18 and 1.9, which return the pressurized water to the container 20.
The control element 9 is operated via the roller 22 through the cam 23 with the cam tracks 24, 25 and the transition points 27, 28, which are driven by the clock generator 30 by means of the bevel gear 29. The spring 31 serves to return the clock. The clock generator 30 is designed as a ver adjustable friction gear, and the friction wheel 32 with the axis 33 is displaced by the piston 34, which under the pressure of the pressure medium supplied through the line 35 and under the counter pressure of the spring 37 stands.
The axis 33 is slidably mounted in the hollow shaft 38, but is taken with the pulley 39 when the belt is rotated. The pressure in the line 35, which is connected, for example, to a pump, not shown, is determined by the position of the throttle element 40, which regulates the outlet of pressure medium from the nozzle 41. The position of the organ 40 is determined by the thermostat 42, which is connected to the steam generator 2 by means of the line 43.
The operation of the control device is as follows: the cam plate 23 rotates in the direction of the arrow; In the position shown in Figure 1, the control slide 9 is in the right dead center position, and the pump 14 conveys the pressurized water through the opened inlet 11 into the working chamber 16, while the working chamber 15 through the opened outlet 12 with the drain line 18 connected is. The power piston 6 moves from the right to the left end position and pushes the stroke content of the feed pump 3 into the tubular steam generator 1.
The belt pulley 39 drives the friction wheel 32 via the axis 33 and this drives the clock 30 with the cam 23. As long as the roller 22 is on the cam track 24, the control element 9 remains in the right end position until the transition point 28 the control element in the other end position moves. By covering the passages 11 and 12 and uncovering 10 and 13 when the control member 9 is moved, the working space 15 receives pressurized water from the pressure pump 14, and the working space 16 is connected to the drainage line 19.
As a result, the stepped piston 5, 6 makes a stroke to the right, the feed pump 1 sucks in the feed medium.
The speed of the stepped piston 5, 6 depends only on the resistance to be overcome when sucking in and conveying the feed, the pressure of the pressurized water supplied by the pump 14, and the resistances in the circuit of this pressure medium. The stepped piston 5, 6 therefore needs a certain time for the suction stroke and a certain time for the pressure stroke.
In Fig. 2 and <B> 3 </B> is the time course. the suction and pressure strokes a ,, b ,. etc. by the line P over the time t for the feed pump 1 and at the same time the movements of the control element 9 are shown in the line <B> 8 </B>. The time A between the respective reversal of the control element 9 through the transition points 27 and 28 is determined by the speed of the clock generator 30. Since the delivery time f, is less than h ,, the piston 5, 6 remains during the time segment, that is the rule section r ,, at rest.
The amount of feed conveyed with each delivery stroke is the same, so that the number of delivery strokes in the unit of time must be changed to regulate the amount of food. At the same time he follows in the diagram of Fig. 2 two delivery strokes and in Fig. $ Three delivery strokes by the time of the cycle h "is less than 1a ,. Since now the conveyor time f" is at least as long as f, under certain circumstances because the delivery pressure rises for a little longer, the delivery control is achieved by shortening the control section from r "to r".
Likewise, the rule section after suction a "is shorter than after a,.
If the reversal points 27, 28 on the Nurve disk 23 are arranged close together, then, as shown in FIG. 2, the suction stroke a2 is followed by the delivery stroke b ", the lines P and 8 change as dash-dotted lines As a result, a control section r2 is only provided at the end of one stroke of the pump piston, which can also follow the suction stroke if the suction stroke immediately follows the delivery stroke.
The size of the control section r20 is the cycle time h2Q, reduced by the suction and delivery times s2, -E- f zo and is determined by the clock generator 30, the time of the cycle ko corresponding to one revolution of the cam disk 23.
The speed of the clock 30 is under the action of an operating factor, namely the steam temperature, controlled by the thermostat 12 by controlling the outflow of pressurized oil from the outlet 41 the pressure in the line 35 respectively. on the piston 34 changes. This moves the piston 34 and with it the friction wheel 32, whereby the translation ratio between the pulley 39 and the clock 30 is changed, the speed of which increases or decreases.
In Fig. 4 four feed pumps 3 are ge common to the suction and pressure line 4 respectively. 2 connected. The pump pistons 5 are driven by the power pistons 6 in the hydraulic cylinders 44- = r7. The lower working spaces of the hydraulic cylinders 44-47 are connected to one another and through the line 48 to the elevated tank 49. The inflows and outflows <B> 50-57 </B> of the pressurized water delivered by the pump 14 to and from the hydraulic cylinders - are controlled by the control slides 58, 59.
The same is driven by the servomotors 60, 61 which are alternately connected to the inflow or outflow 68, 69 via the oil lines 63, 64 through the control elements 65, 66.
The control elements 65, 66 are driven by the oil turbine 73 via the crankshaft 71 and the transmission gear 72. Pressure oil is fed through the nozzle 74 to the turbine 73, the amount of which is regulated by means of the needle 75.
In the position according to FIG. 4, the control element 65 has connected the servomotor 60 to the pressure oil outlet 69, so that the control slide 58 is in the left end position and the pressurized water passes through the inlet 50 into the hydraulic cylinder 44, the piston of which 6 goes downwards, while the outlet 53 is open for the cylinder 45 and the power piston 6 in the cylinder 45 under the influence of the water column in the pipe 48 and the container 49 goes up.
The power piston 6 in the cylinders 46 and 47 have their suction hub respectively. Completion of the pressure stroke, the control slide 59 is, however, still in its right end position until the control member 66, which is drawn in the middle position, connects the servomotor 61 to the feed 68 for the pressure oil and reverses the control slide 59. The cranks for the control slide 65, 66 are arranged at <B> 90 '</B> offset.
The control sections at the end of the piston strokes are respectively shortened by the change in the speed of the oil turbine 73. extended, and since the oil turbine 73 is almost always equally loaded, its speed change is proportional to the change in the amount of pressure oil emerging from the nozzle 74 caused by the needle 75. This change in quantity, which is controlled by the displacement of the piston 34, takes place under the action of the thermostat 42, which determines the oil pressure in the line 35 by means of the throttle element 40.
The control device described has the advantage that the delivery rate per delivery stroke remains the same, so that for tube steam generators with intermittent feeding, even with a low load on the steam generator, there is a significant shift in the vaporization zone.
By regulating the supply without impairing the conveying speed, there is the advantage, especially at high pressures, that the conveying capacity only increases proportionally with the conveying quantity at high loads and not an additional one by increasing the conveying pressure as a result of the increase in the conveying speed Lei performance is necessary for feeding the steam generator.
The design of the clock generator as an oil turbine has the advantage that the regulation of the amount of feed, in contrast to electrical drive of the crankshaft of the control elements, is simplified; In particular, the use of the oil turbine improves the operational reliability of the control device. The displacement of the control elements for multi-cylinder pumps has the effect that the torque that the control elements drive the crankshaft becomes more uniform, which is particularly advantageous when using an oil turbine as a clock generator.
The clock generator can bezw under the influence of pressure or under the influence of pressure and temperature. can be controlled under the combined influence of pressures and temperatures at various points in the pipe string.