Dampferzeugeranlage, bei der die Verdampfung und die Überhitzung des Arbeitsmittels in mindestens einem einen Flüssigkeitsabscheider enthaltenden Rohrstrang erfolgt. Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampferzeugeranlage, bei :der die Verdamp fung und die Überhitzung de:s Arbeitsmittels in mindestens einem einen Flüssigkeits- a:bscheider enthaltenden Rohrstrang erfolgt.
insbesondere für Schiffe, und ist gekenn zeichnet :durch drei hintereinander in den Rohrstrang eingeschaltete Temperaturauf- nahmevorrichtungen, von welchen die erste, hinter dem Abscheider angeordnete, die ab- geschlämmte Flüssigkeitsmenge,
die zweite eine hinter der ersten TemperaturaufnaIme- vorrichtung zugeführte zusätzliche Menge flüssigen Arbeitsmittels und die dritte eine hinter der zweiten Temperaturaufnahmevor- richtung zugeführte zusätzliche Menge flüs- sigen Arbeitsmittels beeinflusst.
Es wird damit bez-#veckt, durch gleichzeitiges Ab schneiden sowohl nach oben, als auch nach unten gerichteter Temperaturausschläge selbst bei :schroffen Betriebsveränderungen Tempe- raturpendelungen zu verhindern. Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung vereinfacht :dargestellt.
Dem Dampferzeuger 1 wird mittels der ,Speisepumpen 2 und 3 die Speiseflüssigkeit durch die Speiseleitung 4 zugeführt; der überhitzte Dampf strömt durch :die Leitung 5 zu -der Kraftmaschine 6 und nach .der Arbeitsleistung in den Kondensator 7, aus dem die niedergeschlagene Flüssigkeit durch die Leitung 8 zu den Speisepumpen 2 und 3 wieder zurückfliesst.
Der Dampferzeuger besteht im wesent lichen aus einem beheizten Rohrstrang, der in einen Vorwärmer 9, einen Verdampfer 10, einen Vorüberhitzer 11 und einen Nachüber- hitzer 12 zerfällt. Zwischen :
dem Verdampfer 10 und dem Vorüberhitzer 11 ist ein Flüssig- keitsabscheider 13, zwischen dem Vorüber- hitzer 11 und dem Nachüberhitzer 12 eine erste Temperaturaufnahmevorrichtung 14 eingeschaltet. Eine zweite und eine dritte Temperaturaufnahmevorrichtung <B>15</B> und 16 sind in der Dampfleitung 5 angeordnet.
Zur Beheizung des Dampferzeugers :dient ein Brenner 17, dem :duroh die Leitung 18 mit tels der Brennstoffpumpen 19 und 20 der Brennstoff und durch die Leitung 21 die Verbrennungsluft zugeleitet wird. Durch die Leitung ,22 kann der Brennstoffüberschuss wieder in den Brennstoffbehälter zurück- geleitet werden.
Aus dem Abscheider 13 wird durch eine kalibrierte Düse der Abschlämmleitung 34 beständig Flüssigkeit abgeschlämmt, sofern der Abscheider Flüssigkeit enthält. Durch die Leitung 35 gelangt die Flüssigkeit in die Niederdruckdampferzeuger 26 und 27.
In einer zweiten Leitung 36 ist ein Durchfluss- organ 37 angeordnet,, welches nach Massgabe des Servomotors 38 und des Impulsgebers .39 Flüssigkeit aus ,dem Abscheider 13 durch die Leitung 35 zu den Niederdruck-dampferzeu- gern 26 und 27 gelangen lässt.
Eine Leitung 41, welche ein Abschliessorgan 40 enthält, dient zur Abschlämmung :der im untern Teil des Abscheiders sich sammelnden Unreinig- keiten.
Der Antrieb der Speisepumpen 2 und 3 und der Brennstoffpumpen 19 und '20 erfolgt durch die Dampfkraftmaschinen 23 bezw. 24, denen aus den Niederdruckdampferzeugern 26 und 27 über die Leitung 25 Dampf zu geleitet wird. Der Abdampf :der Antriebs maschinen 23 und 24 strömt durch die Lei tung 2.8 zu dem als Vorwärmer ausgebil deten Kondensator 29.
Ein zweiter, ebenfalls als Speiseflüssigkeitsvorwärmer ausgebildeter Kondensator 30 erhält aus -der Kraftanlage 31 Abdampf, der durch die Leitung 32 nach dem ersten Kondensator 29 abgeleitet werden kann. Das Kondensat der beiden Vorwärmer 29 und 30 strömt durch die Leitung 33 zum nichtgezeichneten tSpeiseflüssigkeitsbehälter.
Zur Einstellung des Dampferzeugers nach den gegebenen Betriebsbedingungen .dient eine von :Hand gesteuerte Vorrichtung 42, deren Handhebel 43 zwischen der Leerlauf stellung 0 und,der Vollaststellung V bewegt werden kann. Die :Steuervorrichtung 42 be einflusst über die Impulsleitung 44 den Gang der Speisepumpen 2 und 3 und der Brennöl pumpen 19 und 20 dadurch, dass der Ge- sehwindigkeitsregler 45 bezw. 46 der Dampf kraftmaschinen 23 bezw. 24 beeinflusst wird.
Über die Impulsleitung 47 und mit Hilfe des Servomotors 48 wird ,das in der Umlauf leitung 2,2 angeordnete Durchlassorgan 49 be- einflusst und endlich über :die Leitung 50 und mit Hilfe des Servomotors 51 ein Einfluss auf die im Luftkanal 21 befindliche Klappe 52 ausgeübt.
Bei Verstellung des Handhebels 43 aus der Leerlaufstellung 0 gegen die Vollast stellung V werden,die Geschwindigkeitsregler 45 und 46 so verstellt, dass @die, Dampfkraft- mascIiinen 23 und 24 schneller laufen und dadurch die Speisemenge und die Brennstoff menge im .gleichen Mass zunehmen.
@Gleich- zeitig wird durch die Beeinflussung des Servomotors 48 und Verstellung des Durch- lassorganes 49 die aus der Brennstofförder- ieitung 18 umströmende Brennstoffmenge ge- gebenenfalls bis auf den Wert Null verklei nert;
so dass eine bezüglich der Vergrösserung der Speiseflüssigkeitsmenge stärker ver- grösserte Brennstoffmenge dem Brenner des Dampferzeugers zugeführt wird. Dadurch wird nicht nur,die vergrösserte Arbeitsmittel menge erwärmt, sondern auch .gleichzeitig die Eisenmassen der Rohre und das Mauerwerk bezw. die Umhüllung des Dampferzeugers entsprechend aufgeheizt, :bis sich beider ver grösserten Last ein neues Wärmegleich gewicht eingestellt hat.
Nach Erreichung des Gleichgewichts wird dann durch zusätzliche Beeinflussung des Servomotors 48 das rich tige Verhältnis zwischen der Arbeitsmittel- menge und der Brennstoffmenge wieder her gestellt. Gleichzeitig mit der Brennstoff menge muss auch die Luftmenge durch den Servomotor 51 und das Drosselorgan 52 in entsprechender Weise vergrössert werden.
Auch die Einstellung des Drosselorganes 52 wird nach Erreichung des Wärmegleich- gewichts durch einen zusätzlichen Impuls wieder auf .das der Speiseflüssigkeitsmenge entsprechende Mass zurückgeführt.
Die erste Temperaturaufnahmevorrichtung 1-4 beeinflusst die Steuervorrichtung 39, wel che zunächst über die Leitung 53 .den Servo motor 48 und damit das Ventil 49 derart steuert, dass die dem Brenner 17 zugeführte Brennstoffmenge eine unveränderliche Tem peratur des durch den Aufnehmer 14 strö menden Dampfes erzeugt. Wenn im Abschei- der 13 zu wenig Flüssigkeit abgeschieden wird und ein Teil der Flüssigkeit mit dem Dampf in den Vorüberhitzer 11. gelangt, sinkt die Dampftemperatur unter ein zuläs siges Mass.
Durch die Beeinflussung des Servomotors 48 wird besonders nach Steige- rung der Belastung des Dampferzeugers die durch die Handsteuervorricht.ung 42 ver ursachte, verstärkte Steigerung der Brenn stoffzufuhr zum Brenner rückgängig ge macht und dem bei der erhöhten Belastung sich einstellenden Gleichgewicht wieder an gepasst. Um zu verhindern, dass der -Cbe1-- hitzer durch Flüssigkeit überschwemmt; wird, erteilt die Steuervorrichtung 39 auf den Servomotor 3'8 einen -Grenzimpuls, der das Durchlassorgau 37 bei einer zu tiefen Tempe ratur öffnet.
Die zweite Temperaturaufnahmevorrich- tung 15 beeinflusst die Steuervorrichtung 54, welche über die Leitung 55 den Servomotor 56 des Regelorganes 57 steuert. Aus dem Vor wärmer 9 wird durch die Leitung 58 Flüssig keit entnommen und durch .die Leitung 59 an der Stelle 60 in den Nachüberhitzer 12 geführt. Die Menge der zusätzlichen Flüssig- keit richtet sich nach,der Temperatur, welche durch die Temperaturaufnahmevorrichtung 15 gemessen wird.
Bei hoher Temperatur wird eine grössere Menge Flüssigkeit zusätz lich zugeführt als bei einer niedrigen Tempe ratur. Einen weiteren Impuls leitet der Impulsgeber 54 über die Leitung 61 auf die Servomotoren 48 des Organes 49 in der Um laufleitung 22 und auf den :Servomotor 51 der Drosselklappe 52 in der Luftleitung 21. Bei einer erhöhten Temperatur wird der Querschnitt der Umlaufleitung 22 vergrössert und der Querschnitt der Verbrennungsluft leitung 21 verkleinert.
Die Beeinflussung der Servomotoren 48 und 51 durch die Tempera- türaufnahmevorrichtung 15 erfolgt zusätzlich zu den durch die Steuervorrichtung 39 bezw. durch die Steuervorrichtung 42 erteilten Im pulsen. Es empfiehlt sich, diese zusätzlichen Impulse erst vom Eintritt einer bestimmten Temperatur an aufwärts auf die Regelvor richtungen wirken zu lassen; ihre Wirkung nimmt zweckdienlich rasch zu, um auf alle Fälle ein zu hohes Ansteigen der Tempera turen zu vermeiden.
Bei einer bestimmten, für die Baustoffe gerade noch zulässigen Temperatur wird dann die Umlaufleitung 22 vollständig offen sein und die Leitung 21 vollständig geschlossen, .so dass dem Dampf erzeuger überhaupt keine Wärme mehr zu geführt wird.
Die dritte Temperaturaufnahmevorrich- tung 16 beeinflusst die Steuervorrichtung 6,2, die über die Leitung 63 einen Einfluss auf den Servomotor 64 ausübt und damit das Regelorgan 65 beherrscht. Aus der Leitung 58 wird durch die Leitung 66 der Dampf leitung -5 an der Stelle 67 flüssiges Arbeits mittel zusätzlich zugeführt.
Seine Menge richtet sich nach den durch .die Vorrichtung 16 gemessenen Temperaturen, bei höheren Temperaturen wird eine grössere Menge zu geführt als bei niedrigeren Temperaturen. Die Beeinflussung des Servomotors 64 kann beispielsweise erst von einer bestimmten Temperatur an aufwärts einsetzen, wobei die Temperatur, bei der die Regelung einsetzt, je nach den Verhältnissen höher oder kleiner als die normale Dampftemperatur gewählt werden kann.
Es wird dann entweder schon beim normalen Betrieb etwas zusätzliche Flüssigkeit in die Leitung 5 eingeführt oder erst bei einer erhöhten Temperatur mit der Zuführung begonnen. Auch auf den Servo motor 69 des Durehlassorganes 7(1 in der Dampfleitung 5 wird ein Impuls vom Im pulsgeber 62 über die Leitung 68 erteilt.
Sowohl beim Überschreiten einer zu hohen, als auch beim Unterschreiten einer zu nied rigen Temperatur wird das Durchflussorgan 70 geschlossen, und damit wird erreicht, dass bei Unregelmässigkeiten im Betrieb des Dampferzeugers weder Flüssigkeitspfropfen noch zu hoch überhitzter Dampf in die Dampfkraftmaschine 6 .gelangt.
Normalerweise wird der .Servomotor 69 durch die Impulsgabevorrichtung 71 über die Leitung 72 nach Massgabe des Druckes in der Leitung 5 beeinflusst. Der Durch.gangs- querschuitt des Organes. 70 in der Leitung 5 wird bei Druckerhöhung vergrössert und bei Druckerniedrigung verkleinert, so dass in der Leitung 5 vordem Organ 70 ein unveränder licher Druck entsteht. Durch die Leitung 73 wird ein Organ 74 in der Leitung 75 mittels .des Servomotors 76 beeinflusst.
Bei zu hohem Ansteigen des Druckes in der Leitung 5 strömt überschüssiger Dampf in die Nieder druckdampferzeuger 26 und 27 ab. Sollten die Niederdruckdampferzeuger 26 und 27 keinen Dampf mehr aufnehmen können, so kann durch eine Leitung 77, die mittels des Organes 78 abschliessbar ist, der überschüssige Dampf unmittelbar in ,den Kondensator 7 abströmen gelassen werden.
Der Dampferzeuger kann zur Vergrösse rung seiner Leistung auch mehrere Rohr stränge aufweisen, welche gegebenenfalls im Abscheider und bei .den Temperaturauf- nahmevorriehtungen zusammengefasst sein können. Die ganze Arbeitsmittelmenge strömt dann :durch den Abscheider und durch die Temperaturaufnahmevorrichtungen hindurch; durch :die einzelnen parallelen Rohrstränge strömt aber nur je eine Teilmenge des Arbeitsmittels.
Die Art der übertragenen Impulse kann verschieden sein. Es können entweder Grenz- impulse erteilt werden, welche von einer be stimmten Grenze an eine grössere Verstellung des Regelorganes beeinflussen, es können aber auch umgekehrt kontinuierliche Impulse sein, bei denen einer jeden Messgrösse eine be stimmte Regelgrösse zugeordnet ist. Die kon tinuierliche Impulsgabe kann in gewissen Fällen auch von einem bestimmten Grenz wert an erst einsetzen.
Die Impulse können grundsätzlich auf alle Arten übertragen werden. Es empfiehlt sich aber insbesondere die hydraulische Über tragung. Die hydraulische Steuervorrichtung stellt einen .der aufgenommenen Messgrösse entsprechenden Steuerdruck ein, der dann zur grösseren oder kleineren Verschiebung eines Servomotors ausgenützt wird.
Das Messgerät, beispielsweise :die Tempe ratur- oder die Druckaufnahmevorriehtung, beeinflusst zuerst mit Hilfe .einer elastischen Übertragung auf mechanischem Weg einen Steuerschieber, dessen Gleichgewichtslage nicht verschoben werden kann. Bei Verände rung der Federspannung wird :der Steuer schieber verschoben, so dass entweder aus einer Druckflüssigkeitsquelle Druckflüssig keit in die Impulsleitung gelangen oder aus der Impulsleitung in die Ablaufleitung strö men kann.
Die Spannung der elastischen Übertragung verändert sich bei Veränderung der Impulsgabevorrichtung, und dieser ver änderten Spannung hält ein veränderter Steuerdruck in :der Impulsleitung das Gleich gewicht.
Der veränderte Druck in der Impuls leitung wirkt im Servomotor wiederum auf einen federbelasteten Steuerschieber, dessen Feder durch eine Rückführvorrichtung mehr oder weniger gespannt wird. Der Steuer schieber,des 'Servomotors lässt dann aus einer Druckflüssigkeitsquelle Druckflüssigkeit un ter :den Kolben auf die eine Seite eines Servo motors gelangen, während er die andere Seite mit :dem Ablauf verbindet.
Die Verstellung des Servomotorkolbens führt dann über :die Rückführungsvorrichtung -die Spannung :der Feder des Steuerschiebers wieder ins -Gleich gewicht, mit dem veränderten Druck der 3teuerflüssigkeit in der Impulsleitung.
In einfachen Ausführungen könnte auch eine mechanische Steuerung, in andern Fällen eine elektrische Steuerung der Regelorgane verwendet werden.
Die Impulsgeber können als Thermostate so ausgebildet sein, dass durch eine Leitung der Dampf hindurchgeführt und die nach Massgabe der Dampftemperatur eintretende Verlängerung der Leitung bezüglich einer ge kühlten Messstrecke oder einer Messstrecke aus nicht ausdehnbarem 'Stahl (Invar-Stahl) gemessen wird.
Die gemessene Grösse des Unterschiedes kann dann beispielsweise durch ein einfaches Hebelwerk auf die Steuervor richtung übertragen werden. Druckaufnahme- vorrichtungen können als Kolben ausgebildet sein, die gegen eine Feder abgestützt sind, so dass die Verschiebungen des Kolbens ein Mass für den Druck ergeben.
Die Brennstoffpumpe und die .Speise flüssigkeitspumpe können von einer .gemein samen Antriebsmaschine oder von getrennten Antriebsma_scliinen angetrieben sein. In ein fachen Fällen kann auch nur eine einzige Brennstoffpumpe verwendet werden. Es emp fiehlt sich, beim Antrieb der Pumpen durch Kraftmaschinen die Hülsenbelastung des Geschwindigkeitsreglers der Dampfkraft maschine nach Massgabe der Impulse zu ver ändern. Bei elektrischen Antriebsmaschinen kann die Regelung durch Veränderung .der Stromstärken oder Feldspannungen erfolgen.
Die Thermostate können auch anders als beim Ausführungsbeispiel angeordnet sein. Vor allem können der zweite und der dritte Thermostat anstatt in der Dampfleitung im Überhitzer selber angeordnet sein. Das Vor handensein von Niederdruckdampferzeugern hat keinen Einfluss auf die Erfindung. Sie könnten ebensowohl auch weggelassen wer den. Schliesslich könnten im Zusammenhang mit der Dampferzeugeranlage nach der Er findung auch unbeheizte Dampfspeicher ver wendet werden.
Anstatt der Beeinflussung der Brennstoff menge durch die Handsteuervorrichtung könnte auch die Speisemenge in ,der Weise beeinflusst werden, dass sie anstatt wie die Brennstoffmenge vergrössert, verkleinert wird, um wiederum eine relative Vergrösserung der Brennstoffzunahme bezüglich der Speise flüssigkeitszunahme zur rascheren Errei chung eines Wärmegleichgewichts zu be wirken.
Jede der einzelnen Regelvorrichtungen kann auch mit einer Verstellvorrichtung aus gerüstet sein, durch welche der von der Vor richtung einzustellende Sollwert verändert wird. Es kann beispielsweise die Höhe des einzustellenden Dampfdruckes oder die Höhe der einzustellenden Dampftemperatur je nach den Betriebsbedingungen verändert werden.
Die Kraftmaschine 6 kann einen ,Strom erzeuger 6' antreiben, welcher beispielsweise die die Antriebsschrauben eines Schiffes frei benden Elektromotoren mit Strom beliefert. Die Kraftmaschine 6 kann aber auch um steuerbar ausgebildet sein und so zum direk ten Antrieb der Schraubenwellendienen.
Die parallel geschalteten Speise- und Brennstoffpumpen können gemeinsam zu gleicher Zeit im Betrieb sein. Es kann aber auch das eine oder das andere der Aggregate während des Betriebes stillsetzen und nur beim Versagen des im Betrieb stehenden Aggregates eingesetzt werden.
Sowohl die erste, als auch die zweite Tem- peraturaufnahmevorrichtung können auch zu sätzlich die Speisemenge beeinflussen. Zu diesem Behuf stehen die beiden Impulsgeber 39 und 54 über die Leitungen 53 bezw. 61 und weiter über die Leitungen 47 und .44 mit den Reglern 45 bezw. 46 der Speise- pumpen in Verbindung.
Durch die Erfindung wird der Vorte21 erreicht, dass bei Temperaturschwankungen sowohl die Abweichungen der Temperatur nach oben, als die Abweichungen der Tem peratur nach unten sofort gedämpft werden.