Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage. In Dampfkraftanlagen ist es längst. üblich, im Wamerw eg zwischen Kondensator und Dampfkessel einen grösseren Speisewasser behälter aufzustellen, weil, besonders in den alten Anlagen, die Speisung des Kessels mit Unterbrüchen erfolgte. Bei einer bestimmten Maschinenleistung ist. der Rauminhalt des Behälters bedingt. durch die Länge der Un terbrüche in der Kesselspeisung, welche ihrer seits abhängt vom Wasserinhalt des Kessels.
Alte Kessel mit im Verhältnis zur Leistun- grossem Wasserinhalt. bedingen grosse Speise wasserbehälter. Im Sinne einer Faustregel wurde beispielsweise festgelegt, dass der Wasservorrat für eine halbe Stunde Vollast betrieb genügen müsse.
In älteren Anlagen, in welchen nur eine bescheidene Speisewasservorwärmung statt fand, konnte der Behälter nach dem letzten Vorwärmer an den Wasserweg angeschlossen werden, ohne dass dadurch der Druck in diesem Behälter allzu hoch gestiegen wäre. Der Behälterdruck muss mindestens so hoch sein wie der Siededritek des darin enthaltenen Wassers. In modernen Hochdruckanlagen wird aus Ersparnisgründen die Vorwärmung des Speisewassers auf 200" C und darüber getrieben, was verhältnismässig sehr hohe Be hälterdrücke bedingt.
Einer Voi¯wäi-mtempe- ratur von 200" C entspricht ein Behälterdruck von etwa 16 ata und einer solchen von 220 C gar ein Behälterdruck von etwa 24 ata. Beträgt beispielsweise die Einheitsleistung 50 000 kW, so ergibt sich ein Behälterinhalt von etwa. 100 m3. Gefässe dieser (lrösse für die erwähnten hohen Drücke sind kaum noch wirtschaftlich tragbar;
aber selbst wenn der Behälterinhalt auf etwa 50 m3 herabgesetzt würde, so ergäben sich bei grossen Wandstärken sehw ere und teure Behälter. Dazu kommen noch teure Gebäudekonstruktionen, da. aus betriebstechnischen Gründen die Behälter hoch über der Speisepumpe angeordnet. wer den müssen.
In letzter Zeit. war es üblich, den Speise wasserbehälter im Wasserweg vor den letzten Vorwärmern anzuordnen und dort auch die Kesselspeisepumpe einzuschalten. Diese An ordnung hat jedoch zwei wesentliche Nach teile. Einerseits ergeben sich dabei Vorwär- mer, die unter Kesseldruck stehen und die deshalb, einschliesslich der nötigen Um gehungsleitungen und Armaturen, kostspielig sind.
Anderseits sind solche Hoehdruckvor- wärmer der augenblicklichen Belastung der zugehörigen Turbine nicht eindeutig zugeord net, sobald mehrere Turbogruppen Parallel laufen und die Hochdruckvorwärmer für alle Gruppen gemeinsam sind. Es kann dann der Fall eintreten, .dass durch diese Vorwärmer einer schwach belasteten Gruppe, die durch Anzapfdampf mit niedrigem Druck beheizt werden, verhältnismässig grosse Kondensat mengen hindurchfliessen, die dann schlecht vorgewärmt werden.
Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung werden die erwähnten Nachteile beseitigt. Ge genstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage mit Anzapfdampf- Speisewasservorwärmern, die gekennzeichnet ist durch einen an den Wasserweg nach den Vorwärmern angeschlossenen Heisswasser- Ausgleichbehälter,
dessen kleinstmöglicher Raiuninhalt durch die Niveauschwankung im Dampfkessel zwischen Leerlauf und Voll- last bei dem Gewicht nach umverändertem Wasserinhalt desselben gegeben ist, von wel chem Ausgleichbehälter aus, in Abhängigkeit von seinem Wasserstand,
die den Zu- und den Abfluss von Kondensat regelnden Ventile eines an den Wasserweg vor den Vorwärmern angeschlossenen Kondensatspeichers fernge steuert werden, dessen Rauminhalt grösser ist als der des Ausgleichbehälters.
Zweckmässigerweise erfolgt die Fernsteue rung der Zu- -und der Abfli-Lssventile des Kondensatspeichers durch elektrischen Strom.
Es ist ferner angezeigt, das aus dem Konden- satspeicher abfliessende Kondensat über den Kondensator dem Wasserkreislauf zuzufüh- ren. Zwecks guter Entlüftung dieses aus dem Kondensatspeicher in den Kondensator fliessenden Wassers ist es auch angebracht, dessen Temperatur ständig etwas höher zu halten als die Kondensattemperatur im Kon densator.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Vorrichtung gemäss der Erfin dung schematisch dargestellt. An Hand die ser Zeichnung sei die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung näher er läutert.
Der im Dampfkessel 1 erzeugte Dampf treibt die Turbine 2 mit angekuppeltem Ge nerator 3 und wird im Kondensator 4 nieder geschlagen. Das Kondensat wird im Normal betrieb von der Kondensatpumpe 5 durch eine Anzahl von Vorwärmern gefördert, hier beispielsweise durch vier Anzapfdampf- Speisewasservorwärmer 6, 6', 6" und 6"', welche durch die Leitungen 7, 7', 7", 7"' mit Dampf aus der Turbine 2 beheizt werden. Die Speise pumpe S fördert im Normalbetrieb das anfal lende, vorgewärmte Kondensat wieder in den Dampfkessel 1.
Der erfindungsgemäss vorgesehene Heiss wasser-Ausgleichbehälter 9, von welchem aus der Zu- und der Abfluss von Kondensat zti bzw. aus einem Kondensatspeicher 17 gesteuert wird, ist durch die Leitung 10 nach dem letz ten Vorwärmer an den Wasserweg ange schlossen. Dieser Ausgleichbehälter könnte als Durchflussbehälter ausgebildet sein, er kann aber auch, wie hier beispielsweise ge zeigt, durch eine Abzweigung an den Wasser weg angeschlossen sein.
Der Aus--leiehbehäl- ter hat im Verhältnis zum Kondensatspeicher einen sehr kleinen Rauminhalt. Die untere Grenze der zulässigen Grösse seines Raum inhaltes ist gegeben durch die Niveausehwan- kung im Dampfkessel zwischen Leerlauf und Vollast bei dem Gewicht nach unverändertem Wasserinhalt desselben. Für einen modernen Hoehdruckkessel von beispielsweise etwa 100 t/h Wasserverdampfung,
der mit obern und untern Trommeln versehen ist., dürfte der Wasserinhalt des Ausgleiehbehälters etwa 6 m betragen. Die Schwankung des Wasser niveaus im Dampfkessel soll durch den Aus gleichbehälter aufgenommen werden, in wel chem der Wasserspiegel entsprechend der Kesselbelastung bis zu einem Höchststand bzw. Tiefststand steigt bzw. fällt. Die Grenz- lagen des Wasserstandes im Ausgleichbehäl- ter sind durch Schwimmerregler 11 und 12 festgelegt.
Der Regler 11 ist so angeordnet, dass er bei voller Kesselbelastung gerade noch nicht ansprieht; ebenso soll der Regler 12 bei niedrigster Kesselbelastung gerade noch nicht ansprechen. Sind im Normalbetrieb nur. kleine Schwankungen der Belastung .der An lage zu berücksichtigen, so kann der Raum inhalt des Ausgleichbehälters entsprechend kleiner bemessen werden. Die Dampfleitung 32 dient zur Aufrechterhaltung eines Dampf polsters im Ausgleichbehälter 9.
Der in jeder Dampfkraftanlage benötigte grössere und jederzeit sofort verfügbare 'Vor rat an Kondensat wird im Kondensatspeicher 17 gespeichert. Dieser Speicher ermöglicht es auch, bei Bedarf grössere Kondensatmengen aus dem Wasserweg abzulassen und zu spei ehern, beispielsweise wenn der Wasserinhalt eines Kessels entleert werden soll.
Die Haupt menge des vorrätiä-en Kondensates wird ge mäss der vorgesehenen Anordnung bei ver hältnismässig tiefer Temperatur gespeichert. Der Speicher 17 könnte offen sein, und das Kondensat könnte dementsprechend unter Atmosphärendruek stehen. Diese Anordnung hätte aber den Nachteil. dass das Kondensat. sich iit Luft sättigen würde. Es ist deshalb vorteilhafter, einen geschlossenen Behälter vorzusehen und diesen durch eine Leitung 22 mit Blende 23 an den Vakuumraum des Kon- densators anzuschliessen.
Der Kondensatspeicher 17 ist durch eine Leitung 13 mit Regelventil 14 an den Wasser weg atigesehlossen; die Abzweigung der Lei tung 1:; ist ini Wasserweg vor dem ersten Vorwärmer 6 vorgesehen. Obschon das Kon densat im Behälter 17 über die Leitung 22 dauernd entlüftet wird, ist es vorteilhaft, es mit Hilfe einer Leitung 15 mit. Regelventil 16 über den Kondensator 4 dein Wasserweg zuzuführen, da so eine letzte restlose -Ent- lüftung stattfinden kann.
Die Regelventile 14 und 16 in den Kondensatleitungen zum und vom Behälter 17 sind von den Schwim nierreglern 11 und 12 des Ausgleichbehälters 9 ferngesteuert. Die Übertragung der Rege lungsimpulse erfolgt vorteilhaft auf elekt.ri- sehem Wege.
Es ist selbstverständlich möglich, den Speicherbehälter 17 finit Rüeksieht auf den Kondensator 4 und unter Berücksichtigung der Temperatur- bzw. Druekunterschiede, die zwischen Speicherinhalt und Kondensat im Kondensator auftreten können, so anzuord nen, dass das aus dein Speicher abfliessende Kondensat. ohne :Mithilfe einer Pumpe über den Kondensator dein Wasserwe- zufliesst.
Für eine gute Entlüftung des aus dem Spei cher dein Kondensator zufliessenden Konden- sates ist es vorteilhaft, dessen Temperatur ständig etwas höher zu halten als die Kon- densattemperatur im Kondensator. Zu diesem Zweck ist es angebracht, alles aus Entwässe rungen anfallende Kondensat in den Speicher <B>17</B> zu leiten, was durch die Eltwässerungs- leitungen 21 angedeutet. ist. Für den Fall, dass diese Wärme nicht ausreichen würde, ist.
es vorteilhaft, eine zusätzliche Heizleitung<B>1.8</B> mit Regelventil 19 vorzusehen, welch letzteres von einem Druckregler 20 gesteuert wird. Durch diese Leitung, die zweckmässig von der untersten Anzapfleitung 7 abzweigt, wird dem Kondensat im Speicher bei Bedarf Heiz dampf zugeführt.
Die Betriebssicherheit des Dampfkessels verlangt, dass in keinem Fall. seine Versor gung mit Speisewasser versagen kann. Mit R.ücksieht hierauf sind sehi# zuverlässig wir kende Schwimmerregler 11 und 12 vorzu sehen. Ausserdem ist es angebracht, den Wasserstandsanzeiger des Ausgleichbehälters 9 in an sich bekannter Weise mit. Alarm kontakten zu versehen.
Um die Betriebssicher heit noch weiter zii erhöhen, kann schliesslich auch noch eine von einer Dampfturbine 27 angetriebene Kesselspeisepumpe 28 vorge sehen werden, die selbsttätig einspringt, wenn der Wasserspiegel ini Dampfkessel einen vor bestimmten Tiefstand zu unterschreiten droht. Diese Notpumpe saugt direkt durch die Leitung 30 aus dem Speicher 17.
Ihre Antriebsturbine 2:5 erhält Kesseldampf durch die Leitung 25 mit Regelventil 26, welches vom Schwimmerregler 29 geöffnet wird, wenn im Kessel der tiefste zulässige Wasserstand erreicht wird. Um das Anspringen der Pumpe zu erleichtern, wird im Bedarfsfall der Speicher 17 durch die Abdampfleitun; 31 der Dampfturbine 27 unter Druck ge setzt. Der höchstzulässige Druek im Speicher ist begrenzt durch das Sieherheitsventil 24, das ins Freie abbläst.
Die Wirkungsweise der beschriebenen 'Vorrichtung ist die folgende: Der Wasser spiegel im Aus-leiehbehälter 9 steht norma lerweise in einer der Kesselbelastung entspre chenden Lage zwischen den Schwimmer reglern 11 und 12. Steigt der Wasserspiegel höher, so bedeutet dies, dass im Wasserweg der Anlage augenblicklich ein Überschuss an Wasser vorhanden ist. Hat der Wasserspiegel den festgesetzten Höchststand erreicht, so wird durch den Schwimmerregler 11 das Ventil 14 in Leitung 13 betätigt., wodurch Wasser aus dem System in den Speicher behälter 17 abgelassen wird.
Das Ventil 14 wird erst wieder geschlossen, wenn der _#Tasserspiegel im Ausgleichbehälter 9 sieh der durch die Kesselbelastung gegebenen Normallage nähert.
Befindet sieh umgekehrt aus irgendeinem Grinde zLi wenig Wasser im System, so fällt der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9. Sinkt der Wasserspiegel auf den festgelegten tiefsten Stand, so betätigt der Schwimmer regler 12 das Ventil 16 in der Leitung 15, und es strömt Wasser aus dem Kondensat- speicher 17 in .den Kondensator 4 und damit auch in. das System.
Auch das Ventil 16 wird erst wieder geschlossen, wenn der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9 sich der durch die Kesselbelastung gegebenen Normallage nähert.