Anlage mit zwei oder mehreren, mit Wärmeaustauschern zur Verlustwärmeverwertung ausgerüsteten elektrischen Einrichtungen Es ist bekannt, elektrische Generatoren im Still stand zu heizen, um Kondenswasserniederschläge mit Sicherheit zu verhindern. Auch kann man besonders bei modernen Grossmaschinen mit hoch getriebener Materialausnützung und beträchtlicher Empfindlichkeit gegen rasche Temperaturänderungen durch eine Stillstandsheizung die Maschinenlebens dauer wesentlich erhöhen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage mit zwei oder mehreren, mit Wärmeaustauschern zur Verlust wärmeverwertung ausgerüsteten elektrischen Einrich tungen (Generatoren oder Transformatoren), die sich dadurch auszeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, den Wärmeaustauschern ausser Betrieb befindlicher elektrischer Einrichtungen, die beheizt werden sollen, das in Wärmeaustauschern an Spannung liegender Einrichtungen erwärmte flüssige Wärmeübertragungsmittel zuzuführen.
Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Anlagen erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch im Aufriss bzw. Grundriss zwei eine Gruppe bildende oder einer grösseren Gruppe angehörende Vertikalgeneratoren mit Ringlaufkühlern und mit zusätzlichen Wärmeaus- tauschern, die bei Betrieb des betreffenden Generators ein Wärmeverbrauchernetz speisen, bei Stillstand des Generators diesen jedoch heizen, indem sie selbst als Wärmeverbraucher geschaltet werden.
Fig. 3 zeigt einen Generator und einen zugehörigen Transfor mator, die beide bei Betrieb mit ihrer Abwärme ein Wärmeverbrauchernetz speisen (das auch noch von anderen solchen aus Generator und Transformator be stehenden Gruppen gespeist werden kann) während bei Stillstand des Generators seine sonst zur Speisung der Wärmeverbraucher dienenden Wärmeaustauscher als von der Abwärme des weiter an Spannung liegen- den (leerlaufenden) Transformators gespeiste Heiz körper dienen.
In den Figuren 1 und 2 bedeutet 1 eine Pumpe, die das Wärmeübertragungsmittel, vorzugsweise Was ser, über die Ventile 23 und Leitungen 17 den Wärmeaustauschern 7 der Generatoren 4 zuführt und es von da im erwärmten Zustand, das heisst z. B. mit einer Temperatur von 45 C über die Leitungen 18 und 21 zu Wärmeverbrauchern 2 gelangen lässt, von denen es mit einer Temperatur von z. B. 35 C über die Leitung 22 zur Pumpe 1 zurückfliesst.
Wird ein Generator ausser Betrieb genommen, so wird vor zugsweise selbsttätig, etwa in Abhängigkeit von der Abschaltung seiner Erregung das Ventil 23 geschlos sen und das Ventil 24 geöffnet, das heisst es werden die Wärmeaustauscher 7 der abgeschalteten (leer laufenden oder stillstehenden) Maschine unter Um kehr der Strömungsrichtung des sie durchfliessenden Wassers parallel zu den Verbrauchern 2 geschaltet, um nunmehr als Heizkörper zu dienen.
Voraussetzung ist natürlich, dass eine oder meh rere, dasselbe Wärmesystem speisende Maschinen im Betrieb bleiben und genügend Wärme für die still stehenden Maschinen und die übrigen Wärmeverbrau cher liefern.
Den Wärmeaustauschern 7 sind in Strömungs richtung der aus der Maschine austretenden Warmluft die Kühler 8 nachgeschaltet, welche unter Zwischen schaltung eines Regulierventiles 15 an die Kühlwasser- Zu- bzw. -Abflussleitungen 19, 20 angeschlossen sind.
Durch den auf das Regulierventil 15 einwirkenden Thermostaten 16 wird die Temperatur der an dieser Stelle aus der Maschine austretenden Kühlluft und damit die Temperatur des aus den Wärmeaustau- schern 8 austretenden Wassers annähernd konstant auf einem für Heizzwecke nicht zu niedrigen Wert (Warmwassertemperatur z. B. 45 C) gehalten, unab hängig davon, ob die Maschine mit Vollast oder Teillast arbeitet.
Die Ringlaufkühler 8 werden vorzugsweise so be messen, dass sie die bei Vollast der Maschine an fallende Verlustwärme stets auch allein, das heisst bei Nichtbetrieb der Wärmeaustauscher 7, abführen kön nen. Eine Übererwärmung der Maschinen ist dann aus schlossen, auch wenn die Wärmeverbraucher 2 Heizeinrichtungen z. B. für das Krafthaus oder für zugehörige Warten-, Büro- oder auch Wohnräume sind und im Sommer abgeschaltet werden, ohne dass an ihrer Stelle etwa im Freien aufgestellte -Ersatz Wärmeverbraucher eingeschaltet werden.
Die Wärmeaustauscher 7 sollen zwecks Erzielung einer für Heizzwecke günstigen, möglichst hohen Temperatur des Wärmeübertragungsmittels mit gerin ger Temperaturdifferenz an den Wärmeaustausch flächen arbeiten und werden deshalb, um sie nicht allzu gross und teuer machen zu müssen, zweckmässig nur für die Verwertung eines Bruchteils, z. B. für ein Viertel bis ein Drittel der gesamten im Vollastfall anfallenden Verlustwärme bemessen, zumal dies den Vorteil hat, dass dann auch bei Teillasten der Maschine die volle Nutz-Heizleistung entnommen werden kann.
Anderseits reichen die Wärmeaustauscher 7 auch bei einer solchen sparsamen Bemessung gewöhnlich noch dazu aus, als Heizkörper die stillstehende Ma schine auf einer genügend hohen Temperatur zu halten, auch wenn die Eintrittstemperatur des Wärme- übertragungsmittels (Wassers) nicht höher ist, als seine Austrittstemperatur bei Betrieb der Maschine. Selbst verständlich werden bei Stillstand der Maschine die Kühler 8 abgeschaltet, und zwar z. B. durch die vom Thermostat 16 bewirkte Schliessung des Ventiles 15.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, in wel cher die gleichen Teile in gleicher Weise wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnet sind, wird das Wärmeverbrauchernetz 2 von einer aus Generator 4 und Transformator 3 bestehenden Gruppe oder meh reren solchen Gruppen gespeist. Das erwärmte Trans- formatoröl fliesst durch den Nutz-Wärmeaustauscher (Öl-Wasser-Wärmeaustauscher) 5 und den Kühler 6 und von da über die Pumpe 9 zurück zum Transfor mator 3.
Die den Kühler 6 durchfliessende Kühl wassermenge wird selbsttätig durch das vom Wärme fühler 14 gesteuerte Regulierventil 13 so geregelt, dass die Öleintritts- und damit auch die Wasseraustritts temperatur des Wärmeaustauschers 5 unabhängig vom Belastungszustand des Transformators 3 annähernd konstant bleibt. Die Wärmeaustauscher 5 und 7 spei sen in Parallelschaltung über die Ventile 11 und 12 die Wärmeverbraucher z. Bei Abschaltung der Ma schine 4 werden, z.
B. in Abhängigkeit von der Un terbrechung ihres Erregerkreises oder auch ihres Stän- derstromkreises, die Ventile 11 und 12 geschlossen und das Wärmeübertragungsmittel (Wasser) durch eine kleine Pumpe 10, die auch schon vorher dauernd umlaufen kann, jetzt in solchem Sinne durch die Wärmeaustauscher 5 und 7 getrieben, dass sich in den letzteren, die nunmehr als Heizkörper für die Ma schine 4 dienen, die Strömungsrichtung umkehrt.
Vorausgesetzt ist bei dieser Anordnung, dass der Transformator 3 auch bei abgeschalteter Maschine 4 an Spannung liegt und dass seine Verluste (Leerlauf- bzw. Eisenverluste) sowie die Wärmeaustauscher 5 und 7 für die in der beschriebenen Weise erfolgende Heizung der Maschine ausreichen. Bei Leerlauf des Transformators wird sich das Ventil 13 im allgemei nen fast oder ganz schliessen.
Die verschiedenen Regulier- und Absperrventile der beschriebenen Anordnungen können elektrisch oder pneumatisch oder hydraulisch betätigt bzw. fern gesteuert werden.
System with two or more, equipped with heat exchangers for waste heat recovery electrical devices It is known that electrical generators stood still to heat to prevent condensation with security. Also, especially in the case of modern large machines with high material utilization and considerable sensitivity to rapid temperature changes, an anti-condensation heater can significantly increase the machine life.
The subject of the invention is a system with two or more electrical devices (generators or transformers) equipped with heat exchangers for heat recovery, which are characterized by the fact that means are provided that allow the heat exchangers of out-of-service electrical devices that are heated are intended to supply the heated liquid heat transfer medium in heat exchangers of live equipment.
Two exemplary embodiments of systems according to the invention are explained below.
1 and 2 show schematically in elevation or floor plan two vertical generators forming a group or belonging to a larger group with ring coolers and with additional heat exchangers, which feed a heat consumer network when the generator in question is in operation, but heat it when the generator is at a standstill. by switching them as heat consumers themselves.
Fig. 3 shows a generator and an associated transformer, both of which feed a heat consumer network during operation with their waste heat (which can also be fed by other such groups from the generator and transformer) while the generator is at a standstill, which is otherwise used to feed the Heat exchangers serving as heat consumers serve as heating elements fed by the waste heat from the (no-load) transformer that is still connected to voltage.
In Figures 1 and 2, 1 means a pump that supplies the heat transfer medium, preferably what water, via the valves 23 and lines 17 to the heat exchangers 7 of the generators 4 and from there in the heated state, that is to say e.g. B. at a temperature of 45 C via the lines 18 and 21 can reach heat consumers 2, of which it is at a temperature of z. B. 35 C flows back via line 22 to pump 1.
If a generator is taken out of operation, the valve 23 is closed and the valve 24 is opened, which means that the heat exchangers 7 of the switched off (idle or idle) machine are switched off automatically, for example depending on the deactivation of its excitation Reversing the direction of flow of the water flowing through them switched parallel to the consumers 2 in order to now serve as a radiator.
The prerequisite is, of course, that one or more machines feeding the same heating system remain in operation and supply enough heat for the machines that are at a standstill and the other heat consumers.
The heat exchangers 7 are followed by the cooler 8 in the flow direction of the hot air exiting the machine, which are connected to the cooling water inlet and outlet lines 19, 20 with a regulating valve 15 interposed.
As a result of the thermostat 16 acting on the regulating valve 15, the temperature of the cooling air exiting the machine at this point and thus the temperature of the water exiting from the heat exchangers 8 are kept approximately constant at a value that is not too low for heating purposes (hot water temperature, for example). 45 C), regardless of whether the machine is working at full load or part load.
The ring coolers 8 are preferably measured in such a way that they can always dissipate the heat loss that occurs when the machine is at full load, that is, when the heat exchanger 7 is not in operation. Overheating of the machines is then excluded, even if the heat consumers 2 heating devices z. B. for the power house or for associated waiting, office or living rooms and are switched off in summer without replacing heat consumers being switched on in their place, for example in the open air.
The heat exchanger 7 should work in order to achieve a favorable for heating purposes, the highest possible temperature of the heat transfer medium with gerin ger temperature difference on the heat exchange surfaces and are therefore, in order not to have to make them too large and expensive, useful only for the recovery of a fraction, z. B. for a quarter to a third of the total heat loss occurring under full load, especially since this has the advantage that the full useful heating power can then be drawn from the machine even at partial loads.
On the other hand, even with such an economical dimensioning, the heat exchangers 7 are usually sufficient to keep the stationary machine at a sufficiently high temperature as a radiator, even if the inlet temperature of the heat transfer medium (water) is not higher than its outlet temperature during operation the machine. Of course, when the machine is at a standstill, the cooler 8 is switched off, for example. B. by closing the valve 15 caused by the thermostat 16.
In the embodiment of FIG. 3, in wel cher the same parts are designated in the same way as in the previous figures, the heat consumer network 2 is fed by a group consisting of generator 4 and transformer 3 or several such groups. The heated transformer oil flows through the useful heat exchanger (oil-water heat exchanger) 5 and the cooler 6 and from there via the pump 9 back to the transformer 3.
The amount of cooling water flowing through the cooler 6 is automatically controlled by the regulating valve 13 controlled by the heat sensor 14 so that the oil inlet and thus also the water outlet temperature of the heat exchanger 5 remains approximately constant regardless of the load on the transformer 3. The heat exchangers 5 and 7 spei sen in parallel via the valves 11 and 12, the heat consumer z. When switching off the machine 4, z.
B. depending on the interruption of their excitation circuit or their stator circuit, the valves 11 and 12 closed and the heat transfer medium (water) by a small pump 10, which can also circulate continuously before, now in such a sense through the heat exchanger 5 and 7 driven that in the latter, which now serve as a heater for the machine 4, the direction of flow is reversed.
The prerequisite for this arrangement is that the transformer 3 is connected to voltage even when the machine 4 is switched off and that its losses (no-load or iron losses) and the heat exchangers 5 and 7 are sufficient for heating the machine in the manner described. When the transformer is idling, the valve 13 will generally close almost or completely.
The various regulating and shut-off valves of the arrangements described can be operated electrically or pneumatically or hydraulically or controlled remotely.