CH701616A2 - Fluidsteuervorrichtung zur Verhinderung von Wirbeln in der Nähe des Saugabschnitts einer Pumpe. - Google Patents

Abstract

Es ist eine Fluidsteuervorrichtung (200) offenbart, die in einem vorbestimmten Abstand zu einer Fluidtransfervorrichtung (150) positioniert ist. Die Fluidsteuervorrichtung enthält eine konische Basis (202), die einen oberen mittleren Abschnitt (203) definiert, und mehrere Schaufeln (204), die wenigstens in einem Abschnitt der konischen Basis eingesetzt sind und sich von dem oberen mittleren Abschnitt aus radial nach aussen erstrecken.

Description

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein die Steuerung von Fluidtransportsystemen und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Leitung von Wasser zur Unterstützung eines Betriebs von Kühlwassersystemen.

[0002] Wenigstens einige bekannte elektrische Kraftwerksanlagen enthalten ein Kühl- oder Umlaufwassersystem, das bei wenigstens einem Dampfturbinensystem zur elektrischen Leistungserzeugung integriert ist. Die meisten bekannten Dampfturbinensysteme nehmen Dampf von einem Dampferzeugungssystem auf, und die Dampfturbine erzeugt elektrische Leistung unter Verwendung des Dampfes. Viele bekannte Dampfturbinensysteme geben verbrauchten Dampf zu einer Kondensationseinheit aus, die innerhalb des Umlaufwassersystems eingekoppelt ist und worin der Dampf zur Wiederverwendung in dem Dampfturbinensystem kondensiert wird. Wenigstens einige bekannte Kühlwassersysteme enthalten wenigstens einen Kühlturm und wenigstens eine Umlaufwasserpumpe, die jeweils mit der Dampfkondensationseinheit in Strömungsverbindung stehen.

[0003] Wenigstens einige des bekannten Umlaufwasserpumpens rufen eine Drallbewegung und Wirbelerzeugung in der Nähe eines Saugabschnitts der Pumpe hervor. Jedoch kann eine derartig Wirbelbewegung an dem Pumpensauganschluss eine ungleichmässige Verteilung und plötzliche Schwankungen von Wasserdrücken und Geschwindigkeiten an dem Pumpensauganschluss hervorrufen, die auf Grund einer Reduktion der für den dem Pumpensauganschluss verfügbaren Haltedruckhöhe (NPSH, Net Positive Suction Head) zu einer verschlechterten Leistung der Pumpe führen können. Ausserdem können derartige Wirbel in der Nähe des Pumpensauganschlusses Unterwasserwirbel enthalten, die vordrall- oder drallähnliche Bedingungen in das Wasser einleiten und sich zu freien Oberflächenwirbeln entwickeln können, die Luft in den Pumpensauganschluss (d.h. Kavitation) einleiten. Eine übermässige Verwirbelung und Kavitation können Lärm und/oder Vibration in der Pumpe steigern, was im Laufe der Zeit die Instandhaltungskosten und/oder Ersatzkosten erhöhen kann. Ausserdem können bekannte Verfahren zur Verwendung bei der Reduktion einer Drallbewegung und/oder Wirbelerzeugung nur einen begrenzten Nutzen bringen, und sie sind im Allgemeinen kostspielig.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0004] Diese Kurzbeschreibung wird dargeboten, um in einer vereinfachten Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die nachstehend in der detaillierten Beschreibung weiter erläutert sind. Diese Kurzbeschreibung ist nicht dazu vorgesehen, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des Anspruchgegenständes zu identifizieren, noch ist sie dazu gedacht, als eine Hilfe bei der Bestimmung des Schutzumfangs des Anspruchsgegenstandes verwendet zu werden.

[0005] In einem Aspekt ist ein Fluidtransfersystem geschaffen. Das Fluidtransfersystem enthält eine Fluidversor-gungsquelle. Die Fluidversorgungsquelle enthält wenigstens eine Wand, die sich von einem Boden aus erstreckt. Das Fluidtransfersystem enthält ferner wenigstens eine Fluidtransfervorrichtung, die in der Fluidversorgungsquelle angeordnet ist. Das Fluidtransfersystem enthält ferner ein Fluidsteuersystem. Das Fluidsteuersystem enthält eine Platte, die innerhalb der Fluidversorgungsquelle wenigstens teilweise zwischen der Wand und der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung eingekoppelt ist. Das Fluidsteuersystem enthält ferner wenigstens eine Trennwand, die sich von der Platte aus zwischen der Wand und der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung erstreckt. Die wenigstens eine Trennwand wirkt mit der Platte zusammen, um eine Fluidströmung wenigstens teilweise in die wenigstens eine Fluidtransfervorrichtung hinein zu leiten.

[0006] In einem weiteren Aspekt ist eine Fluidsteuervor-richtung geschaffen. Die Fluidsteuervorrichtung ist in einem vorbestimmten Abstand zu einer Fluidtransfervorrichtung positioniert. Die Fluidsteuervorrichtung enthält eine konische Basis, die einen oberen mittleren Abschnitt definiert, und mehrere Schaufeln, die wenigsten in einem Abschnitt der konischen Basis eingesetzt sind und sich von dem oberen mittleren Abschnitt aus radial nach aussen erstrecken.

[0007] In einem noch weiteren Aspekt ist ein Fluidsteuersystem geschaffen. Das Fluidsteuersystem enthält eine Platte, die innerhalb der Fluidversorgungsquelle wenigstens teilweise zwischen der Wand und der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung verbunden ist. Das Fluidsteuersystem enthält ferner wenigstens eine Trennwand, die sich von der Platte aus zwischen der Wand und der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung erstreckt. Die wenigstens eine Trennwand wirkt mit der Platte zusammen, um eine Fluidströmung wenigstens teilweise in die wenigstens eine Fluidtransfervorrichtung einzuleiten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0008] Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können besser verstanden werden, indem auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

[0009] Fig. 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Abschnitts einer beispielhaften elektrischen Kraftwerksanlage;

[0010] Fig. 2 zeigt eine schematisierte Darstellung einer beispielhaften Umlaufwasserpumpengrube, die bei der in Fig. 1veranschaulichten elektrischen Kraftwerksanlage verwendet werden kann;

[0011] Fig. 3 zeigt eine Perspektivansicht einer beispielhaften Fluidsteuervorrichtung, die bei der in Fig. 2veranschaulichten Umlaufwasserpumpengrube verwendet werden kann;

[0012] Fig. 4 zeigt eine schematisierte Ansicht der in Fig. 3veranschaulichten Fluidsteuervorrichtung;

[0013] Fig. 5 zeigt eine erste schematisierte Ansicht eines beispielhaften Fluidsteuersystems, das bei der in Fig. 2veranschaulichten Umlaufwasserpumpengrube verwendet werden kann;

[0014] Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf das in Fig. 5veranschaulichte Fluidsteuersystem;

[0015] Fig. 7 zeigt eine zweite schematisierte Ansicht des in den Fig. 5 und 6veranschaulichten Fluidsteuersystems;

[0016] Fig. 8 zeigt eine schematisierte Ansicht von Details des in Fig. 7 veranschaulichten Fluidsteuersystems, aufgenommen in etwa in dem Bereich A;

[0017] Fig. 9 zeigt eine schematisierte Ansicht von Details des in Fig. 7 veranschaulichten Fluidsteuersystems, aufgenommen in etwa in dem Bereich B;

[0018] Fig. 10 zeigt eine schematisierte Ansicht von Details des in Fig. 7 veranschaulichten Fluidsteuersystems, aufgenommen in etwa in dem Bereich C.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0019] Fig. 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Abschnitts einer industriellen Einrichtung 100 und insbesondere einer beispielhaften Kraftwerksanlage 100 zur elektrischen Energieerzeugung. In der beispielhaften Ausführungsform enthält das elektrische Kraftwerk 100 ein Dampfturbinensystem 102, das einen Dampfeinlass 104 enthält, der mit einem (nicht veranschaulichten) Dampferzeugungssystem in Strömungsverbindung steht. Das Dampfturbinensystem 102 enthält ferner eine Dampfturbinenanordnung 106, die durch den Dampfeinlass 104 geleiteten Dampf aufnimmt. Die Dampfturbinenanordnung 106 ist mit einem (nicht veranschaulichten) elektrischen Stromerzeuger gekoppelt.

[0020] In der beispielhaften Ausführungsform enthält das elektrische Kraftwerk 100 ferner eine Dampfkondensationseinheit 110. Die Dampfkondensationseinheit 110 enthält mehrere Kondensationsrohre 112. Die Dampfkondensationseinheit enthält ferner einen Kondensatauslass 114, der mit einem mit dem Dampferzeugungssystem verbundenen (nicht veranschaulichten) Kondensat/Speisewasser-System in Strömungsverbindung steht.

[0021] Ferner enthält das elektrische Kraftwerk 100 in der beispielhaften Ausführungsform ein Fluidtransfersystem oder konkreter ein Umlaufwassersystem bzw. Wasserumwälzsystem 120. In der beispielhaften Ausführungsform enthält das Umlaufwassersystem 120 wenigstens einen Kühlturm 122. Das Umlaufwassersystem 120 kann eine beliebige Anzahl und beliebige Bauart von Kühltürmen 122 enthalten, die dem Umlaufwassersystem 120 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Das Umlaufwassersystem enthält ferner einen Wassersprühverteiler 124 in dem Kühlturm 122 und eine Warmwasserleitung 126, die mit dem Wassersprühverteiler 124 und den Kondensationsrohren 112 in Strömungsverbindung steht. In der beispielhaften Ausführungsform enthält das Umlaufwassersystem 120 ferner wenigstens eine Wasserwanne 128, die unter dem Wassersprühverteiler 124 positioniert ist, und ein Kühlturmbecken 129, das sich unter der Wasserwanne 128 befindet.

[0022] Ferner enthält das Umlaufwassersystem 120 in der beispielhaften Ausführungsform eine Umlaufwasserversorgungs-quelle 130 und insbesondere eine beispielhafte Umlaufwasserpumpengrube 130. Mit dem Kühlturmbecken 129 und der Umlaufwasserpumpengrube 130 steht eine Kühlwasserleitung 132 in Strömungsverbindung. Das Umlaufwassersystem 120 enthält ferner wenigstens eine Fluidtransfervorrichtung und insbesondere in der beispielhaften Ausführungsform mehrere Umlaufwasserpumpen 150, die in die Umlaufwasserpumpengrube 130 wenigstens teilweise eingetaucht sind. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Umlaufwasserpumpen 150 Kreiselpumpen, die eine bekannte NPSH(Haltedruckhöhe)-Anforderung aufweisen, und die Umlaufwasserpumpengrube 130 ist wenigstens teilweise bemessen, um das Erfüllen der bekannten NPSH-Anforderung zu ermöglichen. Das Umlaufwassersystem 120 enthält ferner eine Pumpenauslassleitung 152, die mit den Umlaufwasserpumpen 150 und den Kondensationsrohren 112 in Strömungsverbindung steht.

[0023] Im Betrieb wird (nicht veranschaulichter) Hochtemperaturdampf von dem Dampferzeugungssystem zu der Dampfturbinenanordnung 106 über den Dampfeinlass 104 geleitet. Der Dampf ruft eine Rotation der Dampfturbinenanordnung 106 hervor, die anschliessend den elektrischen Stromerzeuger dreht. Umlaufwasser (nicht veranschaulicht) wird in den Kondensationsrohren 112 geleitet, und aus der Dampfturbinenanordnung 106 ausgegebene Dampf wird durch die Kondensationsrohre 112 gekühlt und zu Wasser kondensiert (nicht veranschaulicht), das von der Dampfkondensationseinheit 110 über den Kondensatauslass 114 in das Kondensat/Speisewassersystem eingeleitet wird.

[0024] Ferner wird im Betrieb erwärmtes Umlaufwasser (nicht veranschaulicht) von der Dampfkondensationseinheit 110 über die Warmwasserleitung 126 zu dem Wassersprühverteiler 124 geleitet. Das erwärmte Umlaufwasser wird aus dem Wassersprühverteiler 124 zu der Wasserwanne 128 hin ausgegeben, wobei das Wasser auf die Wasserwanne 128 auftrifft und in das Kühlwasserbecken 129 fällt. Erwärmtes Umlaufwasser wird während des Übergangs von dem Wassersprühverteiler 124 zu dem Kühlturmbecken 129 gekühlt und in dem Becken 129 in einem Vorrat mit gekühltem Wasser (nicht veranschaulicht) gesammelt. Gekühltes Wasser (nicht veranschaulicht) wird von dem Becken 129 über die Kühlwasserleitung 132 zu der Umlaufwasserpumpengrube 130 geleitet. Gekühltes Wasser wird in der Umlaufwasserpumpengrube 130 gespeichert, bevor es über die Umlaufwasserpumpen 150 und die Pumpenauslassleitungen 152 in die Kondensationsrohre 112 eingeleitet wird.

[0025] Während in der beispielhaften Ausführungsform das Umlaufwassersystem 120 innerhalb der elektrischen Kraftwerksanlage 100 integriert ist, kann das System 120 in jeder beliebigen industriellen Einrichtung, die einen Betrieb des Systems 120 in der hierin beschriebenen Weise ermöglicht, einschliesslich, jedoch nicht darauf beschränkt, Nahrungsmittel- und chemischen Verarbeitungseinrichtungen, Herstellungseinrichtungen und Klimaanlagen, realisiert werden.

[0026] Fig. 2 zeigt eine schematisierte Darstellung der Wasserpumpengrube 130. Im Einsatz wird die Grube 130 wenigstens teilweise mit Wasser 160 gefüllt gehalten, um eine freie Fluidoberflache 162 oder insbesondere eine Wasserlinie 162 auf einer Höhe Hw oberhalb eines Grubenbodens 164 zu definieren. Die Umlaufwasserpumpe 150 ist in der Grube 130 angeordnet, ist mit einer Grubenwand 166 verbunden und enthält einen Pumpensaugabschnitt 168. Die Pumpe 150 bleibt wenigstens teilweise eingetaucht, so dass für den Pumpensaugabschnitt 168 eine Haltedruckhöhe (NPSH) bereitsteht.

[0027] Im Betrieb wird gekühltes Wasser 160 von dem (in Fig. 1 veranschaulichten) Kühlturm 122 zu der Grube 130 geleitet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die Grube 130 sammelt das Wasser 160, das während des Betriebs zu der Pumpe 150 geleitet wird. Das Wasser 160, das in den Pumpensauganschluss 168 eingesaugt wird, wird zu der Dampfkondensationseinheit 110 geleitet, wie dies vorstehend beschrieben ist.

[0028] Fig. 3 zeigt eine Perspektivansicht einer beispielhaften Fluidsteuervorrichtung 200 oder insbesondere einer kreuzkonischen Anti-Wirbel-Vorrichtung 200, die bei der Umlaufwasserpumpengrube 130 (wie in Fig. 2 veranschaulicht) eingesetzt werden kann. In der beispielhaften Ausführungsform enthält die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 eine konische Basis 202, die einen Durchmesser D aufweist. Die konische Basis 202 enthält einen oberen mittleren Abschnitt 203, der in der beispielhaften Ausführungsform eine Höhe HASDaufweist, die ungefähr 0,28 D beträgt. Ferner enthält die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 in der beispielhaften Ausführungsform vier Schaufeln 204, die im Abstand von ungefähr 90° voneinander entfernt ausgerichtet sind und die sich von dem oberen Mittelabschnitt 203 aus radial nach aussen erstrecken. Alternativ kann die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 jede beliebige Anzahl von Schaufeln 204 in jeder beliebigen Ausrichtung enthalten, die der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren, einschliesslich, jedoch nicht darauf beschränkt, drei Schaufeln, die um ungefähr 120° zueinander versetzt sind, und fünf Schaufeln, die um ungefähr 72° zueinander versetzt sind.

[0029] In der beispielhaften Ausführungsform haben die Schaufeln 204 eine Schaufeldicke T von ungefähr 0,02D. Ausserdem beträgt in der beispielhaften Ausführungsform ein (nicht veranschaulichter) Krümmungsradius der konischen Basis 302 ungefähr 0,66D. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Schaufeln 204 durch Kreuzen einer im Wesentlichen rechteckigen ersten Platte 206 mit einer im Wesentlichen rechteckigen zweiten Platte 208 innerhalb der konischen Basis 202 an dem oberen Mittelabschnitt 203 gebildet, wodurch ein im Wesentlichen kreuzförmiges Muster mit den Schaufeln 204 erzeugt wird. Alternativ können die Schaufeln 204 in einem beliebigen Muster angeordnet sein, das der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 ermöglicht, in der hierin definierten Weise zu funktionieren.

[0030] Fig. 4 zeigt eine schematisierte Ansicht der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200, die in der Umlaufwasserpumpengrube 130 angeordnet ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 auf dem Boden 164 unter dem Pumpensaugabschnitt 168 derart verbunden, dass ein Sicherheitsabstand Dc zwischen dem Boden 164 und dem Pumpensaugabschnitt 168 definiert ist. Ferner erstreckt sich die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 in der beispielhaften Ausführungsform über eine Strecke von ungefähr 0, 8 Dc von dem Boden 164 zu dem oberen Mittelabschnitt 203, und der Pumpensaugabschnitt 168 ist in einem Abstand von ungefähr 0,2 Dc von dem oberen Mittelabschnitt 203 entfernt positioniert. In der beispielhaften Ausführungsform ist eine Gleichung zur Bestimmung eines Durchmessers D der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 wie folgt: <tb>0, 8 DC = HASD = 0,28 D<sep>(Gleichung 1)und durch Auflösen nach D <tb>D = 2,857 DC<sep>(Gleichung 2),wobei der Durchmesser D und die anderen damit verbundenen Dimensionen der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 eine Funktion des Abstandes Dc sind.

[0031] Zum Beispiel und ohne Beschränkung weist ein Abstand Dc von ungefähr 1 Meter (m) (3,28 Fuss (ft)) eine Höhe HASDvon ungefähr 0,8 m (2,624 ft), einen Durchmesser D von ungefähr 2,857 m (9,37 ft), eine Schaufeldicke T von ungefähr 0,057 m (0,187 ft) und einen Krümmungsradius von ungefähr 1,89 m (6,18 ft) auf. In einer derartigen Ausführungsform ist die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 an den Boden 164 mit einem Abstand zwischen der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 und dem Pumpensaugabschnitt 168 von ungefähr 0,2 m (0,656 ft) angekoppelt.

[0032] Im Betrieb wird Wasser 160 in einer Wasserströmung 210 zu dem Pumpensaugabschnitt 168 hin angesaugt. Im Allgemeinen weist die Wasserströmung 210 zwei vektorielle Geschwindigkeitskomponenten auf, d.h. eine erste Geschwindigkeitskomponente, die im Wesentlichen parallel zu der Pumpenmittellinie 170 verläuft, und eine zweite Geschwindigkeits-komponente, die tangential zu der Axialkomponente ausgerichtet ist, d.h. eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente. Die tangentiale Geschwindigkeitskomponente ist zu einem Tangentialwinkel, der in Bezug auf die axiale Mittellinie 170 gemessen wird, proportional. Wenn die tangentiale Geschwindigkeitskomponente der Wasserströmung 210 im Verhältnis zu der axialen Geschwindigkeitskomponente der Wasserströmung 210 zunimmt, nimmt auch im Allgemeinen ein Potential zur Entstehung von Vordrallbedingungen zu. Folglich wird in der beispielhaften Ausführungsform ein tangentialer Vordrallfaktor bestimmt, wobei die tangentialen Vordrallfaktoren im Wesentlichen einem Verhältnis des tangentialen Wassergeschwindigkeitswertes zu dem axialen Wassergeschwindigkeitswert in der Nähe einer Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 entsprechen. An sich bedingt ein kleiner Wert für den Tangentialwinkel einen reduzierten Wert der tangentialen Geschwindigkeitskomponente der Wasserströmung 210 im Vergleich zu dem axialen Wassergeschwindigkeitswert der Wasserströmung 210 und ermöglicht eine Reduktion des Potentials zur Entstehung von Vordrallbedingungen in der Nähe der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200.

[0033] In der beispielhaften Ausführungsform wird im Betrieb Wasser 160 durch die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 geleitet, oder insbesondere wird Wasser 160 über die Basis 202 und die Schaufeln 204 in den Pumpensaugabschnitt 168 eingeleitet. Die Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 unterstützt eine Verteilung der Wasserströmung 210, die in den Pumpensaugabschnitt 168 eintritt, und richtet die Wasserströmung 210 allgemein in Richtung auf die axiale Mittellinie 170 der Umlaufwasserpumpe 150 aus, wodurch sie einen Tangentialwinkel der Wasserströmung, wie vorstehend beschrieben, auf weniger als 5° von der axialen Mittellinie 170 weg verringert, so dass die tangentiale Komponente der Wassergeschwindigkeit im Vergleich zu der vergrösserten axialen Geschwindigkeitskomponente der Wasserströmung 210 reduziert ist. An sich wird ermöglicht, ein Potential zur Erzeugung von Vordrallbedingungen in dem Wasser 160 in der Nähe der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 zu reduzieren. Die Aufnahme der Anti-Wirbel-Vorrichtung 200 reduziert die Notwendigkeit, die Pumpe 150 zu modifizieren.

[0034] Fig. 5 zeigt eine erste schematisierte Ansicht eines beispielhaften Fluidsteuersystems 300 oder insbesondere eines Anti-Wirbel-Systems 300, das innerhalb der Umlaufwasserpumpengrube 130 angeordnet ist. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht von oben auf das Anti-Wirbel-System 300, und Fig. 7 zeigt eine zweite schematisierte Ansicht des Anti-Wirbel-Systems 300. In der beispielhaften Ausführungsform enthält das Anti-Wirbel-System 300 eine Unterwasserplatte 302, die innerhalb der Umlaufwasserpumpengrube 130 derart angeschlossen ist, dass die Platte 302 durch die Grubenwand 166 wenigstens teilweise gestützt ist.

[0035] Ferner ist die Unterwasserplatte 302 in der beispielhaften Ausführungsform im Wesentlichen massiv, und sie ist im Wesentlichen horizontal in dem Wasser 160 unterhalb der Wasserlinie 162 in einem vorbestimmten Abstand DP oberhalb des Grubenbodens 164 montiert. Es ist ein Bereich von Werten für den Abstand DP bestimmt, wobei an einem unteren Ende des Bereiches die Pumpe 150 wahrscheinlich eine Verringerung des NPSH-Wertes erfährt, so dass die Pumpe 150 eine erhöhte Pumpenleistung erfordert, um einen ausreichenden Strömungsdurchsatz zu liefern, während an dem oberen Ende des Bereiches die Platte 302 bei der Verringerung eines Potentials zur Wirbelbildung deutlich weniger effektiv ist. Ferner definiert die Platte 302 in der beispielhaften Ausführungsform wenigstens teilweise eine Pumpenverzweigungsleitung 301, die im Wesentlichen orthogonal zu der axialen Mittellinie 170 ausgerichtet ist, wobei wenigstens ein Teil der Platte 302 sich um die Pumpe 150 herum von der Pumpenverzweigungsleitung 301 zu der Wand 166 erstreckt.

[0036] In der beispielhaften Ausführungsform ist die Platte 302 durch einen halbrunden Rand 303 definiert. Alternativ kann der Rand 303 eine beliebige Gestalt aufweisen, die dem Anti-Wirbel-System 300 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Abgesehen von dem Rand 303 weist die Platte 302 eine Länge LP, eine Weite WP und eine Dicke TP auf, wobei die Länge LP, die Weite WP und die Dicke TP variabel derart ausgewählt sind, dass sie eine Funktion des Anti-Wirbel-Systems 300 in der hier beschriebenen Weise ermöglichen. Ein zwischen dem Rand 303 und der Pumpe 150 definierter vorbestimmter Spaltabstand G ermöglicht eine Reduktion wechselseitiger Störbeeinflussung durch Expansion und der Übertragung von Kräften von der Pumpe 150 auf die Platte 302 und umgekehrt, wobei der Spalt G einen beliebigen Wert aufweist, der eine Funktionsweise des Anti-Wirbel-System 300 in der hierin beschriebenen Weise ermöglicht.

[0037] Ferner enthält das Anti-Wirbel-System 300 in der beispielhaften Ausführungsform wenigstens eine eingetauchte Trennwand oder insbesondere einen ersten Keil 304 und einen zweiten Keil 306. Die Keile 304 und 306 sind mit der Platte 302 verbunden und stützen diese wenigstens teilweise. Ferner enthält das Anti-Wirbel-System 300 in der beispielhaften Ausführungsform auch einen Gelenk- und Verbindungsmechanismus bzw. Scharniermechanismus 308, der in grösseren Einzelheiten in Verbindung mit den Bereichen A, B und C nach Fig. 7beschrieben ist.

[0038] Fig. 8 zeigt eine schematisierte Ansicht des Anti-Wirbel-Systems 300 um den Bereich A herum. In der Beispielhaften Ausführungsform enthält der Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 ein erstes Gelenk 312, das mit einem oberen Teil 314 der Platte 302 verbunden ist. Ferner enthält der Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 in der beispielhaften Ausführungsform ein erstes Verbindungsglied 316, das mit dem Gelenk 312 verbunden ist. Der Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 ermöglicht der Platte 302 eine Verschiebung unter Aufrecherhaltung eines vorbestimmten Spaltabstands G zwischen dem Rand 303 und der Pumpe 150, wodurch eine Gefahr einer wechselseitigen Störbeeinflussung zwischen der Platte 302 und der Pumpe 150 reduziert ist. In wenigstens einigen alternativen Ausführungsformen ist ein weiterer Scharnier- bzw. Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 an einer (nicht Veranschaulichten) gegenüberliegenden Seite der Pumpe 150 angekoppelt.

[0039] Fig. 9 zeigt eine schematisierte Ansicht eines Anti-Wirbel-Systems 300 um den Bereich B herum. In der beispielhaften Ausführungsform enthält der Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 ein zweites Verbindungsglied 318, das über ein zweites Gelenk 320 mit dem ersten Verbindungsglied 316 verbunden ist. In wenigstens einigen alternativen Ausführungsformen ist ein weiterer Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 mit einer (nicht veranschaulichten) gegenüberliegenden Seite der Pumpe 150 gekoppelt.

[0040] Fig. 10 zeigt eine schematisierte Ansicht von Einzelheiten des Anti-Wirbel-Systems 300 um den Bereich C herum. In der beispielhaften Ausführungsform enthält der Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 ferner mehrere Führungen 322, die mit dem zweiten Verbindungsglied 318 und der Wand 166 gekoppelt sind. Das zweite Verbindungsglied 318 erstreckt sich zu einem oberen Abschnitt der Wand 166 über eine beliebige Strecke hinweg und mit einer beliebigen Anzahl von Führungen 322, die dem Anti-Wirbel-System 300 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. In wenigstens einigen alternativen Ausführungsformen ist ein zusätzlicher Gelenk- und Verbindungsmechanismus 308 mit einer gegenüberliegenden Seite (nicht veranschaulicht) der Pumpe 117 gekoppelt.

[0041] Im Betrieb und Bezug nehmend auf die Fig. 5, 6, 7, 8, 9und 10wird Wasser 160 zu dem Pumpensaugabschnitt 168 der arbeitenden Umlaufwasserpumpe 150 als eine Wasserströmung 324 angesaugt. Im Allgemeinen ist ein Ort, der zu der Erzeugung von Luft mitreisenden Oberflächenwirbeln beiträgt, eine Region mit geringer freier Oberflächengeschwindigkeit, das heisst eine (nicht veranschaulichte) Strömungsregion, die zwischen der Pumpe 150 und der Wand 166 definiert ist. Das Anti-Wirbel-System 300 und insbesondere die Platte 302 in Zusammenwirken mit den Keilen 304 und 306 ermöglicht eine Reduktion eine durch die Pumpe 150 ausgeübten Ansaugwirkung auf die Region geringer Geschwindigkeit, die zwischen der Pumpe 150 und der Wand 166 zu dem Pumpensaugabschnitt 168 hin definiert ist. Eine derartige reduzierte Pumpenansaugwirkung in der Region niedriger Geschwindigkeit ermöglicht ein Hemmen des Flusses zwischen dem oberen Abschnitt der Platte 214 und der Wasserlinie 162 und reduziert deutlich die Möglichkeit einer Wirbelerzeugung und eines anschliessenden Mit-reissens von Luft zu dem Pumpensaugabschnitt 168. Die Aufnahme des Anti-Wirbel-Systems 300 reduziert die Notwendigkeit einer Modifikation der Pumpe 150.

[0042] Es sind hier beispielhafte Ausführungsformen von Vorrichtungen und Systemen beschrieben, die eine Steuerung von Fluiden und insbesondere eine und insbesondere eine Leitung von Wasser durch Kühlwasser- oder Umlaufwassersysteme ermöglichen. Ferner ermöglichen sowohl die Anti-Wirbel-Vorrichtung als auch das Anti-Wirbelsystem, wie sie hierin beschrieben sind, insbesondere eine Reduktion einer Neigung zur Bildung von Unterwasserwirbeln, die einen Vordrall oder wirbelähnliche Bedingungen hervorrufen und sich auch zu freien Oberflächenwirbel entwickeln können, die Luft in den Umlaufwasserpumpensauganschluss einleiten mit einer nachfolgenden Kavitation darin. Eine Reduktion der Wirbelbildung und Kavitation verringert ein Potential zur Einleitung von Lärm- und Vibration in der betroffenen Pumpe mit einer nachfolgenden Verringerung der Prüfkosten, Reparaturkosten und/oder Ersatzkosten. Ausserdem ermöglicht eine derartige Vorrichtung und ein derartiges System, wie sie hierin beschrieben sind, die Verwendung einer flacheren Umlaufwasserpumpengrube, wodurch die Anschaffungs- und Baukosten verringert werden. Ferner reduziert die Verwendung der Anti-Wirbel-Vorrichtung und/oder des Anti-Wirbel-Systems, wie sie hierin beschrieben sind, jeden Bedarf nach einer Modifikation der zugehörigen Pumpe.

[0043] Die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme sind nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel können Komponenten jedes Systems und/oder Schritte jedes Verfahrens unabhängig und gesondert von anderen Komponenten und/oder Schritten, die hierin beschrieben sind, verwendet und/oder in die Praxis umgesetzt werden. Ausserdem kann/können jede Komponente und/oder jeder Schritt auch im Zusammenhang mit anderen Zusammenstellungen von Anordnungen und Verfahren verwendet und/oder in die Praxis umgesetzt werden.

[0044] Während die Erfindung anhand verschiedener spezieller Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die Erfindung innerhalb des Rahmens und Schutzumfangs der Ansprüche mit Modifikationen ausgeführt werden kann.

[0045] Es ist eine Fluidsteuervorrichtung 200 offenbart, die in einem vorbestimmten Abstand DP zu einer Fluidtransfer-vorrichtung 150 positioniert ist. Die Fluidsteuervorrichtung enthält eine konische Basis 202, die einen oberen mittleren Abschnitt 203 definiert, und mehrere Schaufeln 204, die wenigstens in einem Abschnitt der konischen Basis eingesetzt sind und sich von dem oberen mittleren Abschnitt aus radial nach aussen erstrecken.

Bezugszeichenliste

[0046] <tb>100<sep>elektrische Kraftwerksanlage (industrielle Einrichtung) <tb>102<sep>Dampfturbinensystem <tb>104<sep>Dampfeinlass <tb>106<sep>Dampfturbinenanordnung <tb>110<sep>Dampfkondensationseinheit <tb>112<sep>Kondensationsrohre <tb>114<sep>Kondensatauslass <tb>120<sep>Umlaufwassersystem, Wasserumwälzsystem <tb>122<sep>Kühlturm <tb>124<sep>Sprühverteiler <tb>126<sep>Warmwasserleitung <tb>128<sep>Wasserwanne <tb>129<sep>Kühlwasserbecken <tb>130<sep>Umlaufwasserpumpengrube (Umlaufwasserversorgungsquelle) <tb>132<sep>Kühlwasserleitung <tb>150<sep>Umlaufwasserpumpe (Fluidtransfervorrichtung) <tb>152<sep>Pumpenauslassleitung <tb>160<sep>Wasser <tb>162<sep>Wasserlinie (freie Fluidoberflache) <tb>164<sep>Grubenboden <tb>Hw<sep>Wasserhöhe <tb>166<sep>Grubenwand <tb>168<sep>Pumpensaugabschnitt <tb>170<sep>axiale Mittellinie der Pumpe <tb>200<sep>Anti-Wirbel-Vorrichtung (Fluidsteuervorrichtung) <tb>202<sep>konische Basis <tb>203<sep>oberer mittlerer Abschnitt <tb>HASD<sep>Höhe der Anti-Wirbel-Vorrichtung <tb>204<sep>Schaufeln <tb>T<sep>Schaufeldicke <tb>206<sep>Erste rechteckige Platte <tb>208<sep>zweite rechteckige Platte <tb>Dc<sep>Abstand zwischen Boden und Pumpensauganschluss <tb>210<sep>Wasserströmung <tb>300<sep>Anti-Wirbel-System (Fluidsteuersystem) <tb>301<sep>Pumpenverzweigungsleitung <tb>302<sep>Unterwasserplatte <tb>DP<sep>Abstand zum Grubenboden <tb>LP<sep>Plattenlänge <tb>WP<sep>Plattenweite <tb>TP<sep>Plattendicke <tb>G<sep>Spalt <tb>303<sep>Plattenrand <tb>304<sep>erster Keil <tb>306<sep>zweiter Keil <tb>308<sep>Gelenk- und Verbindungsmechanismus, Scharniermechanismus <tb>312<sep>erstes Gelenk <tb>314<sep>oberer Teil der Platte <tb>316<sep>erstes Verbindungsglied <tb>318<sep>zweites Verbindungsglied <tb>320<sep>zweites Gelenk <tb>322<sep>Führung <tb>324<sep>Wasserfluss

Claims (10)

1. Fluidsteuervorrichtung(200), die in einem vorbestimmten Abstand (DP) zu einer Fluidtransfervorrichtung (150) positioniert ist, wobei die Fluidsteuervorrichtung aufweist: eine konische Basis (202), die einen oberen mittleren Abschnitt (203) definiert; und mehrere wenigstens in einem Abschnitt der konischen Basis eingesetzte Schaufeln (104), die sich von dem oberen mittleren Abschnitt radial nach aussen erstrecken.

2. Fluidsteuervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die konische Basis (202) wenigstens eins definiert von: einem Durchmesser (D) der konischen Basis; einer Höhe (HASD), der konischen Basis, die eine Funktion des Durchmessers (D) ist; einer Dicke (T) jeder der mehreren Schaufeln (204), die eine Funktion des Durchmessers (D) ist; und einem Krümmungsradius der konischen Basis, der eine Funktion des Durchmessers (D) ist.

3. Fluidsteuervorrichtung (200) nach Anspruch 2, wobei die Fluidsteuervorrichtung auf einem Boden (164) unter einem Saugabschnitt (168) einer Fluidtransfervorrichtung (150) positioniert ist, wobei darin ein Abstand (Dc), der sich zwischen dem Boden und dem Saugabschnitt der Fluidtransfervorrichtung erstreckt, definiert ist, wobei der Durchmesser (D) der konischen Basis (202) eine Funktion des Abstandes (Dc) ist.

4. Fluidsteuervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schaufeln (204) vier Schaufeln aufweisen, wobei jede der mehreren Schaufeln um ungefähr 90° in Bezug auf benachbarte Schaufeln der mehreren Schaufeln ausgerichtet sind.

5. Fluidsteuervorrichtung (200) nach Anspruch 4, wobei die mehreren Schaufeln (204) mehrere sich kreuzende, im Wesentlichen rechteckige Platten (206 und 208) aufweisen, wodurch ein im Wesentlichen kreuzförmiges Muster gebildet wird.

6. Fluidsteuervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die Fluidsteuervorrichtung auf einem Boden (164) einer Wasserpumpengrube (130) im Wesentlichen unmittelbar unter einem Saugabschnitt (168) einer Wasserpumpe (150) angeordnet ist.

7. Fluidsteuervorrichtung (200) nach Anspruch 6, wobei die Wasserpumpe (150) eine axiale Mittellinie (170) definiert, die sich durch diese hindurch erstreckt, und wobei die Fluidsteuervorrichtung positioniert ist, um: einen Anteil einer Wasserströmung (210), die im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie in den Pumpensaugabschnitt (168) eingeleitet wird, zu erhöhen; und einen Anteil einer Wasserströmung, die wenigstens teilweise tangential zu der axialen Mittellinie in den Pumpensaugabschnitt eingeleitet wird, zu verringern.

8. Fluidsteuersystem (300), das aufweist: eine Platte (302), die innerhalb einer Fluidversorgungsquelle (130) wenigstens teilweise zwischen einer Wand (166) und wenigstens einer Fluidtransfervorrichtung (150) angeschlossen ist; und eine Trennwand (304 und 306), die sich von der Platte zwischen der Wand und der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung erstreckt, wobei die wenigstens eine Trennwand mit der Platte zusammenwirkt, um eine Fluidströmung (210) wenigstens teilweise in die wenigstens eine Fluidtransfervorrichtung hinein zu leiten.

9. Fluidsteuersystem (300) nach Anspruch 8, wobei wenigstens ein Abschnitt der Platte (302) durch einen Rand (303) definiert ist, der eine Gestalt aufweist, die im Wesentlichen ähnlich zu einem Abschnitt der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung (150) ist, wobei der Rand in einem Abstand zu der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung positioniert ist, so dass dazwischen ein Spalt (G) definiert ist.

10. Fluidsteuersystem (300) nach Anspruch 9, das ferner einen Gelenk- und Verbindungsmechanismus aufweist, der mit wenigstens einem Abschnitt der Platte (302) und wenigstens einem Abschnitt der Wand (166) gekoppelt ist, wobei der Gelenk- und Verbindungsmechanismus das Aufrechterhalten des Spaltes (G), der zwischen dem Plattenrand (303) und dem Abschnitt der wenigstens einen Fluidtransfervorrichtung (150) definiert ist, unterstützt.