DE102014202487A1

DE102014202487A1 - Steuergerät, Wärmekopplungskreislauf sowie Verfahren zum Betrieb solch eines Wärmekopplungskreislaufs

Info

Publication number: DE102014202487A1
Application number: DE102014202487.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Müller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-13
Also published as: GB2524382A; GB2524382B; GB201502103D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, einen Wärmekopplungskreislauf und ein Verfahren zum Betrieb des Wärmekopplungskreislaufs, wobei wenigstens eine Zustandsgröße des Wärmeträgermediums des Wärmekopplungskreislaufs erfasst wird, wobei die erfasste Zustandsgröße in einem Vergleich mit einem ersten vordefinierten Schwellenwert und mit dem zweiten vordefinierten Schwellenwert verglichen wird, wobei in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs zumindest das erste Dampfventil und das Bypassventil zwischen einer Offenposition und einer Schließposition gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 1, einen Wärmekopplungskreislauf gemäß Patentanspruch 6 sowie ein Verfahren zur Steuerung des Wärmekopplungskreislaufs gemäß Patentanspruch 10.
Stand der Technik
Es sind Wärmekopplungskreisläufe bekannt, die wenigstens eine Expansionsmaschine, ein stromaufwärtsseitig der Expansionsmaschine angeordnetes Dampfventil sowie einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher aufweisen. Der erste Wärmetauscher dient dazu, ein in dem Wärmekopplungskreislauf angeordnetes Wärmeträgermedium mittels einer Wärmequelle zu erwärmen. Das Wärmeträgermedium wird im ersten Wärmetauscher verdampft und strömt über das Dampfventil in die Expansionsmaschine. Von der Expansionsmaschine wird das Wärmeträgermedium zum zweiten Wärmetauscher geleitet, wo es dann wieder verflüssigt wird und über eine Rückleitung und eine in der Rückleitung angeordnete Förderpumpe zurück zum ersten Wärmetauscher gefördert wird. Um den Wärmekopplungskreislauf zu steuern ist ein Steuergerät vorgesehen, das zumindest mit dem Dampfventil verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Steuergerät, einen verbesserten Wärmekopplungskreislauf sowie ein verbessertes Verfahren zur Steuerung des Wärmekopplungskreislaufs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Steuergeräts gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteile Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbessertes Steuergerät zur Steuerung eines Wärmekopplungskreislaufs dadurch bereitgestellt werden kann, dass das Steuergerät eine Steuereinrichtung, einen Eingang, einen Ausgang und einen Speicher umfasst. Die Steuereinrichtung ist mit dem Eingang, dem Ausgang und mit dem Speicher verbunden. Der Eingang ist mit einem Sensor verbindbar. Der Ausgang ist mit einem Bypassventil und einem Dampfventil des Wärmekopplungskreislaufs verbindbar. Der Eingang ist ausgebildet, ein Sensorsignal des Sensors zu erfassen und der Steuereinrichtung bereitzustellen. In dem Speicher sind ein erster vordefinierter Schwellenwert und ein zum ersten Schwellenwert unterschiedlicher zweiter Schwellenwert für eine Zustandsgröße eines Wärmeträgermediums des Wärmekopplungskreislaufs abgelegt. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, einen Vergleich des Sensorsignals mit dem ersten Schwellenwert und mit dem zweiten Schwellenwert durchzuführen. Dabei ist die Steuereinrichtung ausgebildet, in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs ein Steuersignal über den Ausgang zur Steuerung des Dampfventils zwischen einer Offenposition und einer Schließposition und ein weiteres Steuersignal über den Ausgang zur Steuerung des Bypassventils zwischen einer Offenposition und einer Schließposition bereitzustellen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Steuergerät automatisch den Betrieb des Wärmekopplungskreislaufs steuern kann. Dabei kann das Steuergerät selbstständig eine Überlastung der Expansionsmaschine des Wärmekopplungskreislaufs vermeiden und gleichzeitig den Wirkungsgrad des Wärmekopplungskreislaufs besonders hochhalten.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei einem Unterschreiten des ersten Schwellenwerts durch die Zustandsgröße das Steuersignal zum Schließen des Dampfventils bereitzustellen. Dadurch wird vermieden, dass ein Druck vor dem Dampfventil des Wärmekopplungskreislaufs zu tief abfällt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei einem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts das weitere Steuersignal zum Öffnen des Bypassventils bereitzustellen. Dadurch wird eine Überlastung der Expansionsmaschinen des Wärmekopplungskreislaufs vermieden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Ausgang mit wenigstens einem weiteren Dampfventil verbindbar ist, wobei in dem Speicher ein dritter Schwellenwert abgelegt ist, der mit einer vordefinierten ersten Ventilstellung wenigstens eines der Dampfventile korreliert, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des dritten Schwellenwerts durch die erste Ventilstellung ein weiteres Steuersignal zum Öffnen wenigstens eines der weiteren Dampfventile bereitzustellen. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Wärmekopplungskreislaufs.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Speicher ein vierter Schwellenwert abgelegt ist, der mit einer vordefinierten zweiten Ventilstellung des Bypassventils korreliert, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des vierten Schwellenwerts durch die zweite Ventilstellung wenigstens eines der Dampfventile zumindest teilweise zu schließen. Dies erhöht weiter den Wirkungsgrad des Wärmekopplungskreislaufs.
Die Aufgabe wird aber auch durch einen Wärmekopplungskreislauf gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbesserter Wärmekopplungskreislauf dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Wärmekopplungskreislauf eine erste Expansionsmaschine, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, ein erstes Dampfventil, einen Bypass, einen Sensor und ein Steuergerät umfasst. Der Wärmekopplungskreislauf ist mit einem Wärmeträgermedium füllbar. Der Bypass umfasst ein Bypassventil. Die erste Expansionsmaschine ist mit dem ersten Wärmetauscher und mit dem zweiten Wärmetauscher verbunden. Der erste Wärmetauscher ist ausgebildet, das erste Wärmeträgermedium zu erwärmen und der zweite Wärmetauscher ist ausgebildet, das Wärmeträgermedium abzukühlen. Stromaufwärtsseitig zur ersten Expansionsmaschine zwischen der ersten Expansionsmaschine und dem ersten Wärmetauscher ist das erste Dampfventil vorgesehen. Der Bypass ist parallel zu der ersten Expansionsmaschine und dem ersten Dampfventil zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet und ausgebildet, in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Bypassventils die erste Expansionsmaschine zumindest teilweise zu überbrücken. Das Steuergerät ist mit dem ersten Dampfventil, dem Bypassventil und dem Sensor verbunden. Der Sensor ist ausgebildet, wenigstens eine Zustandsgröße des Wärmeträgermediums vor dem ersten Dampfventil zu erfassen und dem Steuergerät ein zur erfassten Zustandsgröße korrespondierendes Sensorsignal bereitzustellen. Das Steuergerät ist wie oben beschrieben ausgestaltet. Dadurch kann der Wärmekopplungskreislauf durch das Steuergerät automatisch betrieben werden und gleichzeitig eine Überlastung und Unterlastung des Wärmekopplungskreislaufs bzw. dessen Expansionsmaschine vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine zweite Expansionsmaschine und wenigstens ein zweites Dampfventil vorgesehen. Die zweite Expansionsmaschine ist stromabwärtsseitig zum ersten Wärmetauscher zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet und mit dem ersten und zweiten Wärmetauscher verbunden. Das zweite Dampfventil ist stromaufwärtsseitig zur zweiten Expansionsmaschine angeordnet und mit dem Steuergerät verbunden. Das Steuergerät ist ausgebildet, das zweite Dampfventil zwischen einer Offenposition und einer Schließposition zu steuern, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des dritten Schwellenwerts das zweite Dampfventil zumindest teilweise zu öffnen. Dadurch kann automatisch die zweite Expansionsmaschine aktiviert werden und so eine Überlastung der ersten Expansionsmaschine vermieden werden. Gleichzeitig wird der Wirkungsgrad des Wärmekopplungskreislaufs besonders hoch gehalten.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, eine erste Ventilstellung wenigstens eines der Dampfventile mit einem dritten Schwellenwert in einem weiteren Vergleich zu vergleichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs das zweite Dampfventil zu schließen und die zweite Expansionsmaschine zu deaktivieren. Dadurch wird ein Betrieb von zwei oder mehr Expansionsmaschinen in einem schlechten Wirkungsgrad vermieden, so dass die erste Expansionsmaschine durch die Deaktivierung der zweiten Expansionsmaschine in einem besonders guten Wirkungsgradbereich betrieben werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, eine zweite Ventilstellung des Bypassventils mit einem vierten Schwellenwert in einem weiteren Vergleich zu vergleichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs das zweite Dampfventil zu öffnen.
Dadurch wird vermieden, dass Wärmeenergie über den Bypass an der ersten Expansionsmaschine vorbeiströmt und dadurch in einem schlechteren Wirkungsgradbereich betrieben wird.
Die Aufgabe wird aber auch durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbessertes Verfahren zur Steuerung eines Wärmekopplungskreislaufs dadurch bereitgestellt werden kann, dass wenigstens eine Zustandsgröße des Wärmeträgermediums des Wärmekopplungskreislaufs erfasst wird, wobei die erfasste Zustandsgröße in einem Vergleich mit einem ersten vordefinierten Schwellenwert und mit einem zweiten vordefinierten Schwellenwert verglichen wird, wobei in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs zumindest das erste Dampfventil und das Bypassventil zwischen einer Offenposition und einer Schließposition gesteuert wird. Dadurch kann der Wärmekopplungskreislauf automatisch gesteuert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftwerks; und
2 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms zur Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb des in 1 gezeigten Kraftwerks.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftwerks 10.
Das Kraftwerk 10 weist einen Wärmekopplungskreislauf 15 und einen Wärmequellenkreislauf 20 auf. Der Wärmequellenkreislauf 20 weist eine Wärmequelle 25 und eine erste Förderpumpe 30 auf. Die Wärmequelle 25 kann beispielsweise eine thermische Solarkollektoranlage, ein Verbrennungsmotor, ein Erdgasmotor, eine Biogasanlage oder andere Wärmequellen sein. Die Wärmequelle 25 ist dabei über eine erste Verbindung 35 mit der ersten Förderpumpe 30 verbunden.
Der Wärmekopplungskreislauf 15 und der Wärmequellenkreislauf 20 weisen gemeinsam eine Wärmetauscheranlage 40 mit einem ersten Wärmetauscher 45, einem zweiten Wärmetauscher 50, und einem dritten Wärmetauscher 55 auf. In dem Wärmequellenkreislauf 20 ist ausgangsseitig der ersten Förderpumpe 30 der erste Wärmetauscher 45 über eine zweite Leitung 60 mit der ersten Förderpumpe 30 angeschlossen. Der zweite Wärmetauscher 50 ist mit dem ersten Wärmetauscher 45 über eine dritte Leitung 65 verbunden. Ausgangsseitig des zweiten Wärmetauschers 50 ist über eine vierte Leitung 70 der dritte Wärmetauscher 55 angeschlossen. Ausgangsseitig des dritten Wärmetauschers 55 ist eine fünfte Leitung 75 vorgesehen, die den dritten Wärmetauscher 55 mit der Wärmequelle 25 verbindet. In den Wärmequellenkreislauf 20 strömt ein erstes Wärmeträgermedium 80. Das erste Wärmeträgermedium 80 kann beispielsweise Wasser aufweisen. Das erste Wärmeträgermedium 80 strömt dabei über die erste Leitung 35 zur Förderpumpe 30 und von der Förderpumpe 30 über die zweite Leitung 60 zum ersten Wärmetauscher 45. Vom ersten Wärmetauscher 45 strömt das erste Wärmeträgermedium 80 über die dritte Leitung 65 hin zum zweiten Wärmetauscher 50. Vom zweiten Wärmetauscher 50 strömt das Wärmeträgermedium 80 über die vierte Leitung 70 in den dritten Wärmetauscher 55, von wo es aus über die fünfte Leitung 75 wieder zurück zur Wärmequelle 25 strömt.
Der Wärmekopplungskreislauf 15 weist eine Expansionsmaschinenanlage 85 auf. In der Ausführungsform weist die Expansionsmaschinenanlage 85 eine erste Expansionsmaschine 90, eine zweite Expansionsmaschine 95, eine dritte Expansionsmaschine 100 und eine vierte Expansionsmaschine 105 auf. Selbstverständlich ist auch eine andere Anzahl von Expansionsmaschinen denkbar. Die Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 weisen jeweils eine Strömungsmaschine und einen daran angekoppelten Generator auf, der eine Rotationsbewegung der Strömungsmaschine in elektrische Energie umwandelt.
Stromaufwärtsseitig jeder Expansionsmaschine 90, 95, 100, 105 ist jeweils für jede Expansionsmaschine 90, 95, 100, 105 ein Dampfventil 110, 115, 120, 125 vorgesehen. Dabei ist vor der ersten Expansionsmaschine 90 ein erstes Dampfventil 110, vor der zweiten Expansionsmaschine 95 ein zweites Dampfventil 115, vor der dritten Expansionsmaschine 100 ein drittes Dampfventil 120 und vor der vierten Expansionsmaschine 105 ein viertes Dampfventil 125 vorgesehen. Die Dampfventile 110, 115, 120, 125 sind eingangsseitig mit einer Verteilerleitung 130 verbunden. Die Verteilerleitung 130 ist ferner ausgangsseitig des ersten Wärmetauschers 45 angeschlossen. Ausgangsseitig ist das erste Dampfventil 110 über eine achte Leitung 135 mit der ersten Expansionsmaschine 90 verbunden. Das zweite Dampfventil 115 ist über eine neunte Leitung 140 mit der zweiten Expansionsmaschine 95 verbunden. Das dritte Dampfventil 120 ist über eine zehnte Leitung 145 mit der dritten Expansionsmaschine 100 und das vierte Dampfventil 125 ist ausgangsseitig über eine elfte Leitung 150 mit der Eingangsseite der vierten Expansionsmaschine 105 verbunden. Die Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 sind ausgangsseitig mit einer Sammelleitung 155 verbunden. Die Sammelleitung 155 ist mit einer zwölften Leitung 160 mit einem vierten Wärmetauscher 165 verbunden. Zur besseren Wirksamkeit des vierten Wärmetauschers 165, der in der Ausführungsform als Luft-Wärmetauscher ausgebildet ist, sind mehrere Lüfter 169 vorgesehen, um dem vierten Wärmetauscher 165 ausreichend Luft zur Kühlung zuzuführen. Ausgangsseitig ist der vierte Wärmetauscher 165 über eine dreizehnte Leitung 170 mit einem Vorratsbehälter 175 verbunden. Die dreizehnte Leitung 170 weist ferner eine Verzweigung 180 auf, an der eine Rückführleitung 185 angeschlossen ist.
An dem Vorratsbehälter 175 ist ferner eine vierzehnte Leitung 190 angeschlossen, die eine Förderpumpenanlage 195 mit zwei zweiten Förderpumpen 200 mit dem Vorratsbehälter 175 verbindet. Es ist aber auch eine andere Anzahl von zweiten Förderpumpen 200 denkbar. Ausgangsseitig der zweiten Förderpumpen 200 ist eine fünfzehnte Leitung 205 vorgesehen, die die zweiten Förderpumpen 200 mit dem einen Absperrventil 210 verbindet. Ausgangsseitig des Absperrventils 210 ist eine sechzehnte Leitung 215 zur Verbindung des Absperrventils 210 mit dem dritten Wärmetauscher 55 vorgesehen. Ausgangsseitig des dritten Wärmetauschers 55 ist der dritte Wärmetauscher 55 über eine siebzehnte Leitung 220 im Wärmekopplungskreislauf 15 mit einer Eingangsseite des zweiten Wärmetauschers 50 verbunden. Ausgangsseitig ist der zweite Wärmetauscher 50 im Wärmekopplungskreislauf 15 über eine achtzehnte Leitung 225 mit dem ersten Wärmetauscher 45 verbunden.
In dem Wärmekopplungskreislauf 15 ist ein zweites Wärmeträgermedium 230 vorgesehen. Das zweite Wärmeträgermedium 230 kann beispielsweise ebenso wie das erste Wärmeträgermedium 80 Wasser und/oder ein Kältemittel aufweisen. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das zweite Wärmeträgermedium 230 einen anderen Werkstoff aufweist. So ist beispielsweise denkbar, dass das zweite Wärmeträgermedium 230 zusätzlich oder alternativ Kohlenwasserstoffe, insbesondere fluoride Kohlenwasserstoffe, als Wärmeträgermedium aufweist.
In der Ausführungsform ist das Kraftwerk 10 als ORC-Kraftwerk (Organic Rankine Cycle-Kraftwerk) ausgeführt. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar.
An dem ersten Wärmetauscher 45 ist ferner ein Bypass 235 vorgesehen, der ein Bypassventil 240 aufweist. Das Bypassventil 240 ist ausgangsseitig des ersten Wärmetauschers 45 angeschlossen und über eine neunzehnte Leitung 245 mit dem ersten Wärmetauscher 45 verbunden. Ausgangsseitig ist das Bypassventil 240 an der Sammelleitung 155 angeschlossen.
Zur Steuerung des Kraftwerks 10 ist ein Steuergerät 300 vorgesehen. Um den Wärmekopplungskreislauf 15 zu steuern, ist das Steuergerät 300 über eine erste Verbindung 305 mit der ersten Expansionsmaschine 90, über eine zweite Verbindung 310 mit der zweiten Expansionsmaschine 95, über eine dritte Verbindung 315 mit der dritten Expansionsmaschine 100 und über eine vierte Verbindung 320 mit der vierten Expansionsmaschine 105 verbunden. Die Verbindungen 305, 310, 315, 320 können als Bussystem ausgebildet sein. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die jeweiligen Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 direkt über separate Leitungen mit dem Steuergerät 300 verbunden sind. Das Steuergerät 300 ist ferner über eine fünfte Verbindung 325 mit dem ersten Dampfventil 110 verbunden. Über eine sechste Verbindung 330 ist das Steuergerät 300 mit dem zweiten Dampfventil 115 verbunden. Über eine siebte Verbindung 335 ist das Steuergerät 300 mit dem dritten Dampfventil 120 und über eine achte Verbindung 340 mit dem vierten Dampfventil 125 verbunden. Über eine neunte Verbindung 345 ist das Steuergerät 300 mit dem Bypassventil 240 verbunden.
Ferner ist ein Sensor 350 ausgangsseitig des ersten Wärmetauschers 45 vorgesehen, der als Zustandgröße einen Druck und/oder eine Temperatur des zweiten Wärmeträgermediums 230 in der sechzehnten Leitung 215 erfasst. Der Sensor 350 stellt ein zum erfassten Druck und/oder zur erfassten Temperatur korrespondierendes Sensorsignal bereit. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Sensor 350 an der Verteilerleitung 130 angeordnet ist, um dort Druck und/oder Temperatur des zweiten Wärmeträgermediums 230 zu erfassen.
Die zweiten Förderpumpen 200 sind über eine zehnte Verbindung 355 bzw. eine elfte Verbindung 360 mit dem Steuergerät 300 verbunden.
Das Steuergerät 300 weist einen Eingang 365, einen Ausgang 366, einen Speicher 375 und eine Steuereinrichtung 370 auf. Der Speicher 375 ist über eine zwölfte Verbindung 380 mit der Steuereinrichtung 370 verbunden. Über eine dreizehnte Verbindung 385 ist die Steuereinrichtung 370 mit dem Eingang 375 und über eine vierzehnte Verbindung 386 mit dem Ausgang 366 verbunden.
Der Eingang 365 ist mit einer fünfzehnten Verbindung 390 mit dem Sensor 350 verbunden. Der Eingang 365 kann dabei als Schnittstelleneinrichtung zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen der fünfzehnten Verbindung 390 und der dreizehnten Verbindung 385 ausgebildet sein. Auch ist denkbar, dass der Eingang einen Analog-Digital-Wandler aufweist. Der Eingang 365 stellt dann ein entsprechend zum erfassten Sensorsignal korrespondierendes erstes Eingangssignal der Steuereinrichtung 370 bereit. Der Ausgang 366 dient zur Verbindung der Steuereinrichtung 370 mit Komponenten des Kraftwerks 10, um diese mittels Steuersignalen zu steuern.
Im Betrieb des Kraftwerks 10, nach einem Anfahrbetrieb, der später erläutert wird, fördert zumindest eine der zweiten Förderpumpen 200 das zweite Wärmeträgermedium 230 aus dem Vorratsbehälter 175 über die vierzehnte Leitung 190.
Die Förderpumpen 200 drücken dabei das zweite Wärmeträgermedium 230 in die fünfzehnte Leitung 205 und bei einem geöffneten Absperrventil 210 in die sechzehnte Leitung 215. Von der sechzehnten Leitung 215 strömt das zweite Wärmeträgermedium 230 eingangsseitig in den dritten Wärmetauscher 55 und wird dort das erste Mal durch das erste Wärmeträgermedium 80 des Wärmequellenkreislaufs 20 erwärmt. Das erwärmte, jedoch noch flüssige zweite Wärmeträgermedium 230 strömt über die siebzehnte Leitung 220 in den zweiten Wärmetauscher 50, in dem das zweite Wärmeträgermedium 230 verdampft wird. Das verdampfte Wärmeträgermedium 230 strömt ausgangsseitig des zweiten Wärmetauschers 50 in den ersten Wärmetauscher 45, der als Überhitzer dient. Dabei wird das direkt von der Wärmequelle 25 kommende erste Wärmeträgermedium 80 im ersten Wärmetauscher 45 an das zweite Wärmeträgermedium 230 übertragen. Dabei wird das zweite Wärmeträgermedium 230 überhitzt und strömt im überhitzten Zustand in die Verteilerleitung 130.
Im Folgenden wird zur leichteren Erläuterung des Betriebs des Kraftwerks 10 davon ausgegangen, dass das Bypassventil 240 geschlossen ist und wenigstens ein Dampfventil 110, 115, 120, 125 zumindest teilweise geöffnet ist. Dabei strömt das nun dampfförmige zweite Wärmeträgermedium 230 über das geöffnete Dampfventil 110, 115, 120, 125 in die zugehörige Expansionsmaschine 90, 95, 100, 105. Dort wird der Druck des zweiten Wärmeträgermediums 230 durch eine Expansion in der Expansionsmaschine 90, 95, 100, 105 reduziert. Gleichzeitig fällt die Temperatur des zweiten Wärmeträgermediums 230 ab. Von den Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 kommend wird das zweite Wärmeträgermedium 230 in der Sammelleitung 155 gesammelt und dampfförmig über die zwölfte Leitung 160 zum vierten Wärmetauscher 165 geführt. Im vierten Wärmetauscher 165, der in der Ausführungsform als Verflüssiger dient, wird das zweite Wärmeträgermedium 230 abgekühlt und verflüssigt. Um die Abkühlung zu forcieren, wird zusätzlich durch die Lüfter 169 Luft an den vierten Wärmetauscher 165 geführt. Im verflüssigten Zustand strömt das zweite Wärmeträgermedium 230 zurück in den Vorratsbehälter 175, wo es gesammelt wird.
In dem Speicher 375 ist ein erster vordefinierter Schwellenwert S₁, ein zweiter vordefinierter Schwellenwert S₂, sowie ein dritter vordefinierter Schwellenwert S₃ und ein vierter Schwellenwert S₄ abgelegt. Der erste Schwellenwert S₁ korreliert in der Ausführungsform mit einem als Zustandsgröße des zweiten Wärmeträgermediums 230 ausgebildeten ersten Druckwert des zweiten Wärmeträgermediums 230. Der zweite Schwellenwert S₂ korreliert mit einem als Zustandsgröße des zweiten Wärmeträgermediums 230 ausgebildeten zweiten Druckwert des zweiten Wärmeträgermediums 230, der größer ist als der erste Schwellenwert S₁. Der dritte Schwellenwert S₃ korreliert in der Ausführungsform mit einer ersten Ventilstellung, beispielsweise einem Öffnungswinkel, wenigstens eines der Dampfventile 110, 115, 120, 125. Der vierte Schwellenwert S₄ korreliert in der Ausführungsform mit einer zweiten Ventilstellung, beispielsweise einem Öffnungswinkel, des Bypassventils 240.Ferner ist dem dritten Schwellenwert S₃ eine erste Zeitdauer t₃ und dem vierten Schwellenwert S₄ eine zweite Zeitdauer t₄ zugeordnet, wobei die Zeitdauern t₃, t₄ im Speicher 375 ebenso abgelegt sind. Ferner ist in dem Speicher 375 ein vordefinierter Anfahrschwellenwert S_A und eine zum Anfahrschwellenwert S_A zugeordnete Anfahrzeitdauer t_AS abgelegt.
Die Steuereinrichtung 370 weist einen ersten Regler 371 und einen zweiten Regler 372 auf. Dabei weist der erste Regler 371 als Sollgröße den ersten Schwellenwert S₁, als Regelgröße das Sensorsignal und Stellgröße die erste Ventilstellung der Dampfventile 110, 115, 120, 125 auf. Der zweite Regler 372 weist als Sollgröße den zweiten Schwellenwert S₂, als Regelgröße das Sensorsignal und als Stellgröße die zweite Ventilstellung des Bypassventils 240 auf. Die Ventilstellungen werden jeweils mittels Steuersignalen der Steuereinrichtung 370 an die entsprechenden Dampfventile 110, 115, 120, 125 bzw. das Bypassventil 240 festgelegt.
2 zeigt ein Flussdiagramm zur Steuerung des in 1 gezeigten Kraftwerks 10. Dabei werden Bedingungen mit rautenförmigen Kästchen gekennzeichnet, wobei bei Erfüllung der Bedingung der Pfad der erfüllten Bedingung mittels eines Häkchens und die Nichterfüllung der Bedingung mittels eines Kreuzchens markiert sind. Die 2 wird dabei in Zusammenhang mit 1 näher erläutert.
Zum Anfahren des Kraftwerks 10 wird von der Wärmequelle 25 Wärmeenergie zur Erwärmung des ersten Wärmeträgermediums 80 bereitgestellt. Das erste Wärmeträgermedium 80 wird dabei über die erste Förderpumpe 30 in den ersten Wärmetauscher 45 gefördert. Im ersten Wärmetauscher 45 gibt das erste Wärmeträgermedium 80 einen Teil seiner Wärmeenergie an das zweite Wärmeträgermedium 230 ab. Das etwas abgekühlte erste Wärmeträgermedium 80 strömt vom ersten Wärmetauscher 45 zum zweiten Wärmetauscher 50 und gibt dort einen weiteren Teil seiner Wärmeenergie an das zweite Wärmeträgermedium 230 ab. Das weiter abgekühlte erste Wärmeträgermedium 80 strömt vom zweiten Wärmetauscher 50 in den dritten Wärmetauscher 55 und erwärmt dort das erstmalig in den dritten Wärmetauscher 55 einströmende zweite Wärmeträgermedium 230. Das zweite Wärmeträgermedium 230 wird somit im dritten Wärmetauscher 55 vorerwärmt, wo es dann weiter in den zweiten Wärmetauscher 50 strömt und dort weiter erwärmt wird. Im Anfahrbetrieb kann der Fall eintreten, dass die Wärmequelle 25 noch nicht genügend Wärmeenergie bereitstellt, sodass im zweiten Wärmetauscher 50 gegebenenfalls das zweite Wärmeträgermedium 230 noch nicht verdampft wird. Wird das zweite Wärmeträgermedium 230 im zweiten Wärmetauscher 50 verdampft und im ersten Wärmetauscher 45 überhitzt, strömt das überhitzte zweite Wärmeträgermedium 230 in die Verteilerleitung 130. Die Verteilerleitung 130 weist dabei im Anfahrbetrieb eine Temperatur auf, die geringer ist als ein Kondensationspunkt des zweiten Wärmeträgermediums 230. Dies führt dazu, dass das zweite Wärmeträgermedium 230 an der Verteilerleitung 130 zumindest teilweise kondensiert.
In einem ersten Verfahrensschritt 500 erfasst die Steuereinrichtung 370 das Sensorsignal des Sensors 350. Dabei sind die Dampfventile 110, 115, 120, 125 geschlossen.
In einem zweiten Verfahrensschritt 505 vergleicht die Steuereinrichtung 370 das Sensorsignal mit dem im Speicher 375 abgelegten vordefinierten Anfahrschwellenwert S_A. verglichen. Überschreitet das Sensorsignal den im Speicher 375 abgelegten Anfahrschwellenwert S_A wird mit dem dritten Verfahrensschritt 510 fortgefahren. Unterschreitet das Sensorsignal den im Speicher 375 abgelegten Anfahrschwellenwert S_A, wird mit dem ersten Verfahrensschritt 500 fortgefahren und das Sensorsignal weiter erfasst.
In einem dritten Verfahrensschritt 510 wird eine erste Triggerfunktion gestartet, bei der eine Anfahrzeit t_A seit Überschreiten des Anfahrschwellenwerts S_A ermittelt wird. Die ermittelte Anfahrzeit t_A wird in einem vierten Verfahrensschritt 515 mit der im Speicher 375 abgelegten Anfahrzeitdauer t_AS verglichen. Unterschreitet die ermittelte Anfahrzeit t_A seit Überschreiten des Anfahrschwellenwerts S_A die vorgegebene Anfahrzeitdauer t_AS, wird mit dem dritten Verfahrensschritt 510 fortgefahren und die Anfahrzeit t_A seit Überschreiten des Anfahrschwellenwerts S_A weiter ermittelt. Überschreitet die ermittelte Anfahrzeit t_A seit Überschreiten des Anfahrschwellenwerts S_A die vorgegebene Anfahrzeitdauer t_AS, wird mit einem vierten Verfahrensschritt 515 fortgefahren.
Dadurch wird vermieden, dass das zweite Wärmeträgermedium 230 an der Verteilerleitung 130 kondensiert und kondensiertes zweites Wärmeträgermedium 230 in die Expansionsmaschinen 95, 95, 100, 105 strömt. Diese ist insofern von hoher Bedeutung, da flüssiges zweites Wärmeträgermedium 230 zu einer Beschädigung und/oder Zerstörung der Expansionsmaschinenanlage 85 führen kann.
Im fünften Verfahrensschritt 520 wird das erste Dampfventil 110 in seiner ersten Ventilstellung als Stellgröße durch den ersten Regler 371 geöffnet und in seiner ersten Ventilstellung derart geregelt, dass in der Verteilerleitung 130 als Sollgröße der erste Schwellenwert S₁ anliegt. Je nach Wärmebereitstellung des Wärmequellenkreislaufs 20 kann der erste Regler 371 die bereitgestellte Wärme bzw. den Druck p in der Verteilerleitung 130 nicht ausregeln, so dass der Druck p auch bei vollständig geöffneten Dampfventil(en) 110, 115, 120, 125 weiter ansteigt.
Im sechsten Verfahrensschritt 525 überprüft die Steuereinrichtung 370, ob der Druck p kleiner als der zweite Schwellenwert S₂ ist. Ist dies der Fall, wird mit dem fünften Verfahrensschritt 520 fortgefahren. Überschreitet der Druck p den zweiten Schwellenwert S₂, wird mit einem siebten Verfahrensschritt 530 fortgefahren.
Im siebten Verfahrensschritt 530 wird der zweite Regler 372 aktiviert. Der zweite Regler 372 regelt die zweite Ventilstellung als Stellgröße des Bypassventils 240 derart, dass der Druck p als Sollgröße dem zweiten Schwellenwert S₂ entspricht. Dies erfolgt durch eine entsprechende Regelung der zweiten Ventilstellung des Bypassventils 240 durch den zweiten Regler 372.
In einem achten Verfahrensschritt 535, der auf den siebten Verfahrensschritt 530 folgt, wird die zweite Ventilstellung, zum Beispiel eine Offenstellung des Bypassventils 240, mit dem vierten Schwellenwert S₄ verglichen. Überschreitet die zweite Ventilstellung den vierten Schwellenwert S₄, wird mit einem neunten Verfahrensschritt 540 fortgefahren. Unterschreitet die zweite Ventilstellung den vierten Schwellenwert S₄ so wird weiter mit dem siebten Verfahrensschritt 530 fortgefahren.
In einem neunten Verfahrensschritt 540 wird eine zweite Triggerfunktion gestartet und eine zweite Zeit t_UE4 seit Überschreiten des zweiten Schwellenwerts S₄ durch die zweite Ventilstellung ermittelt.
In einem darauffolgenden zehnten Verfahrensschritt 545 wird die ermittelte zweite Zeit t_UE4 seit Überschreiten des vierten Schwellenwerts S₄ mit der im Speicher 375 abgelegten zweiten Zeitdauer t₄ verglichen. Unterschreitet die ermittelte zweite Zeit t_UE4 seit Überschreiten des vierten Schwellenwerts S₄ die zweite vordefinierte Zeitdauer t₄, so wird mit dem neunten Verfahrensschritt 540 fortgefahren und die zweite Zeit seit Überschreiten des zweiten Schwellenwerts S₂ weiter ermittelt. Ist die ermittelte zweite Zeit t_UE4 seit Überschreiten des vierten Schwellenwerts S₄ größer als die vordefinierte zweite Zeitdauer t₄, wird mit einem elften Verfahrensschritt 550 fortgefahren.
Im elften Verfahrensschritt 550 sendet die Steuereinrichtung 370 ein Freigabesignal an eine der deaktivierten Expansionsmaschinen 95, 100, 105, beispielsweise die zweite Expansionsmaschine 95. Die Auswahl der deaktivierten Expansionsmaschine 95, 100, 105 kann beispielsweise anhand einer Gesamtlaufzeit der einzelnen Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105, erfolgen. Im Folgenden wird zum erleichterten Verständnis die zweite Expansionsmaschine 95 daraufhin hochgefahren. Es könnte auch die dritte oder vierte Expansionsmaschine 100, 105 hochgefahren werden.
Nach dem Hochfahren der zweiten Expansionsmaschine 95 öffnet die Steuereinrichtung 370 mittels eines entsprechenden Steuersignals das zweite Dampfventil 115 zumindest teilweise. Das Öffnen des zweiten Dampfventils 115 erfolgt dabei mittels einer Rampenfunktion auf die erste Ventilstellung des ersten Dampfventils 110, so dass ein schlagartiger Druckabfall in der Verteilerleitung 130 vermieden wird. Der zweite Regler 372 ist weiterhin aktiv und regelt unabhängig von der Ventilstellung der Dampfventile 110, 115, 120, 125 das Bypassventil weiter in Abhängigkeit des Drucks p und der Regelgröße zweiter Schwellenwerts S₂. Nach Ablauf der Rampenfunktion werden das erste und das zweite Dampfventil 110, 115 parallel mit der gleichen Ventilstellung durch den ersten Regler 371 gesteuert.
Auf den elften Verfahrensschritt 550 folgend wird mit einem zwölften Verfahrensschritt 555 fortgefahren. Im zwölften Verfahrensschritt 555 überprüft die Steuereinrichtung 370, ob der Druck p größer als der zweite Schwellenwert S₂ und größer als der erste Schwellenwert S₁ ist. Ist dies der Fall, wird mit dem neunten Verfahrensschritt 540 fortgefahren und in dem zehnten und elften Verfahrensschritt 545, 550 die weiteren Dampfventile 120, 125 mittels durch die Steuereinrichtung 370 bereitgestellter Steuersignale geöffnet, bis alle Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 aktiviert sind.
Unterschreitet der Druck p den zweiten Schwellenwert S₂ und überschreitet der Druck p gleichzeitig den ersten Schwellenwert S₁, wird mit der Überprüfung der eben genannten Bedingung fortgefahren bis diese nicht mehr erfüllt ist.
Unterschreitet der Druck p den zweiten Schwellenwert S₂ und gleichzeitig den ersten Schwellenwert S₁, wird in einem dreizehnten Verfahrensschritt 560 die erste Ventilstellung der geöffneten Dampfventil(e) 110, 115, 120, 125 mit dem dritten Schwellenwert S₃ verglichen. Überschreitet die erste Ventilstellung den dritten Schwellenwert S₃, wird eine Triggerfunktion in einem folgenden vierzehnten Verfahrensschritt 565 gestartet, bei der die Zeit t_UE3 seit Unterschreiten des dritten Schwellenwerts S₃ ermittelt wird. In einem fünfzehnten Verfahrensschritt vergleicht die Steuereinrichtung 370 die ermittelte Zeit t_UE3 seit Unterschreiten des dritten Schwellenwerts S₃ mit der im Speicher 375 vordefinierte und abgelegte erste Zeitdauer t₃. Unterschreitet die Zeit t_UE3 die abgelegte erste Zeitdauer t₃ weiter die Zeit t_UE3 seit Überschreiten des dritten Schwellenwerts S₃ durch die Steuereinrichtung 370 ermittelt im vierzehnten Verfahrensschritt 565 weiter ermittelt.
Überschreitet die erste Ventilstellung der geöffneten Dampfventile 110, 115 den dritten Schwellenwert S₃ und die erste Zeitdauer t₃, so wird in einem darauffolgenden sechzehnten Verfahrensschritt 575 eines der geöffnete Dampfventile 110, 115, 120, 125 geschlossen und die entsprechend zum schließenden Dampfventil 110, 115, 120, 125 zugeordnete Expansionsmaschine 95, 100, 105, 110 deaktiviert. Dadurch wird die Anzahl der im Betrieb befindlichen Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 reduziert, so dass die übrigen Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 aktiviert bleiben an ihrem Leistungsmaximum und somit mit erhöhtem Wirkungsgrad betrieben werden können. Danach wird mit dem fünften Verfahrensschritt 520 fortgefahren.
Das oben beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass das Kraftwerk 10 bei modularem Aufbau der Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 in Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit der Wärmequelle 25 zugeschalten werden kann, um so flexibel auf die durch die Wärmequelle 25 bereitgestellte Energie reagieren zu können. Ferner wird vermieden, dass das Kraftwerk 10 mit seinen Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 in einem Bereich betrieben wird, in der die Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen und somit der Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks 10 niedrig ist. Durch die Kombination der verschiedenen Schwellenwerte S₁, S₂, S₃, S₄ mit dem Abwarten von vordefinierten Zeitdauern t₃, t₄ wird ein ständiges Aktivieren und Deaktivieren der Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 vermieden, so dass mögliche daraus resultierende Lagerschäden vermieden werden.
In der Ausführungsform sind die Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 identisch ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 unterschiedliche Leistungsbereiche aufweisen, wobei selbstverständlich bei dieser Ausgestaltung die Schwellenwerte entsprechend angepasst werden würden, um so die jeweilige günstigste Expansionsmaschine zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Regler 371, 372 nach Aktivierung fortwährend aktiv sind und die jeweiligen Dampfventile 110, 115, 120, 125 bzw. das Bypassventil 240 entsprechend regeln, um die jeweilige vorgegebene Regelgröße zu erreichen. Sind mehrere Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 aktiviert, so regelt der erste Regler 371 die Dampfventile 110, 115, 120, 125 der aktivierten Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 parallel, d.h. dass die Dampfventile 110, 115, 120, 125 der aktivierten Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 die gleiche Ventilstellung aufweisen. Die Dampfventile 110, 115, 120, 125 der deaktivierten Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 bleiben jedoch weiterhin geschlossen.
In der Ausführungsform dient als erster Schwellenwert S₁ ein Druck von 17 Bar. Der zweite Schwellenwert S₂ weist einen Druck von 19 Bar auf. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass andere Druckwerte für die beiden Schwellenwerte S₁, S₂ verwendet wird. Als Zeitdauer t₃, t₄ wird jeweils 10 Minuten in der Ausführungsform als vordefinierte Zeitdauern verwendet. Selbstverständlich sind auch andere vordefinierte Zeitdauern je nach Ausgestaltung der Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 und des Kraftwerks 10 denkbar. Auch kann auf das vorsehen von Zeitdauern verzichtet werden. Durch das Öffnen des Bypasses 235 bei dem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts S₂, wenn alle Dampfventile 110, 115, 120, 125 geöffnet sind, wird eine mögliche Zerstörung von Lagern der Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 vermieden.
Durch das stufenweise Anfahren der verschiedenen Expansionsmaschinen 90, 95, 100, 105 wird ein flexibler automatischer Betrieb des Kraftwerks 10 gewährleistet.
Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich zusätzliche Verfahrensschritte in das oben beschriebene Verfahren eingeführt werden können. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die beschriebenen Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge und/oder parallel angewandt werden.

Claims

Steuergerät (300) zum Steuern eines Wärmekopplungskreislauf (15), – aufweisend eine Steuereinrichtung (370), einem Eingang (375), einem Ausgang (366) und einen Speicher (365), – wobei die Steuereinrichtung (370) mit dem Eingang(375), dem Ausgang (366) und mit dem Speicher (365) verbunden ist, – wobei der Eingang (375) mit einem Sensor (350) verbindbar ist, – wobei der Ausgang (366) mit einem Bypassventil (240) und wenigstens einem Dampfventil (110, 115, 120, 125) des Wärmekopplungskreislaufs (15) verbindbar ist, – wobei der Eingang (375) ausgebildet ist, ein Sensorsignal des Sensors (350) zu erfassen und der Steuereinrichtung (370) bereitzustellen, – wobei in dem Speicher (365) ein erster vordefinierter Schwellenwert (S₁) und ein zum ersten Schwellenwert (S₁) unterschiedlicher zweiter vordefinierter Schwellenwert (S₂) für eine Zustandsgröße eines Wärmeträgermediums (230) des Wärmekopplungskreislaufs (15) abgelegt ist, – wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, in einem Vergleich das Sensorsignal mit dem ersten Schwellenwert (S1) und mit dem zweiten Schwellenwert (S₂) zu vergleichen, – wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs ein Steuersignal über den Ausgang (366) zur Steuerung des Dampfventils (110, 115, 120, 125) zwischen einer Offenposition und einer Schließposition und ein weiteres Steuersignal über den Ausgang (366) zur Steuerung des Bypassventils (240) zwischen einer Offenposition und einer Schließposition bereitzustellen.
Steuergerät (300) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten des ersten Schwellenwerts (S₁) durch die Zustandsgröße das Steuersignal zum Schließen des Dampfventils (110, 115, 120, 125) bereitzustellen.
Steuergerät (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts (S₂) das weitere Steuersignal zum Öffnen des Bypassventils (240) bereitzustellen.
Steuergerät (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ausgang (366) mit wenigstens einem weiteren Dampfventil (110, 115, 120, 125) verbindbar ist, wobei in dem Speicher (365) ein dritter Schwellenwert (S₃) abgelegt ist, der mit einer vordefinierten ersten Ventilstellung wenigstens eines der Dampfventile (110, 115, 120, 125) korreliert, wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des dritten Schwellenwerts (S₃) durch die erste Ventilstellung ein weiteres Steuersignal zum Öffnen wenigstens eines der weiteren Dampfventile (110, 115, 120, 125) bereitzustellen.
Steuergerät (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem Speicher (365) ein vierter Schwellenwert (S₄) abgelegt ist, der mit einer vordefinierten zweiten Ventilstellung des Bypassventils (240) korreliert, wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des vierten Schwellenwerts (S₄) durch die zweite Ventilstellung wenigstens eines der Dampfventile (110, 115, 120, 125) zumindest teilweise zu schließen.
Wärmekopplungskreislauf (15) mit einer ersten Expansionsmaschine (90), einem ersten Wärmetauscher (40, 45, 50, 55), einem zweiten Wärmetauscher (165), einem ersten Dampfventil (110), einem Bypass (235), einem Sensor (350) und einem Steuergerät (300), – wobei der Wärmekopplungskreislauf (15) mit einem Wärmeträgermedium (230) füllbar ist, – wobei der Bypass (235) ein Bypassventil (240) aufweist, – wobei die erste Expansionsmaschine (90) mit dem ersten Wärmetauscher (40, 45, 50, 55) und dem zweiten Wärmetauscher (165) verbunden ist, – wobei der erste Wärmetauscher (40, 45, 50, 55) ausgebildet ist, das Wärmeträgermedium (230) zu erwärmen und der zweite Wärmetauscher (165) ausgebildet ist, das Wärmeträgermedium (230) abzukühlen, – wobei stromaufwärtsseitig der ersten Expansionsmaschine (90) zwischen der ersten Expansionsmaschine (90) und dem ersten Wärmetauscher (40, 45, 50, 55) das erste Dampfventil (110) vorgesehen ist, – wobei der Bypass (235) parallel zu der ersten Expansionsmaschine (90) und dem ersten Dampfventil (110) zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher (40, 45, 50, 55, 165) angeordnet und ausgebildet ist, in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Bypassventils (240) die erste Expansionsmaschine (90) zumindest teilweise zu überbrücken, – wobei das Steuergerät (300) mit dem ersten Dampfventil (110), dem Bypassventil (240) und dem Sensor (350) verbunden ist, – wobei der Sensor (350) ausgebildet ist, wenigsten eine Zustandsgröße des Wärmeträgermediums (230) vor dem ersten Dampfventil (110) zu erfassen und dem Steuergerät (300) ein zur erfassten Zustandsgröße korrespondierendes Sensorsignal bereitzustellen, – wobei das Steuergerät (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestaltet ist.
Wärmekopplungskreislauf (15) nach Anspruch 6, – wobei wenigstens eine zweite Expansionsmaschine (95, 100, 105) und wenigstens ein zweites Dampfventil (115, 120, 125) vorgesehen sind, – wobei die zweite Expansionsmaschine (95, 100, 105) stromabwärtsseitig des ersten Wärmetauschers zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet und mit dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher verbunden ist, – wobei das zweite Dampfventil (115, 120, 125) stromaufwärtsseitig der zweiten Expansionsmaschine (95, 100, 105) angeordnet und mit dem Steuergerät (300) verbunden ist, – wobei das Steuergerät (300) ausgebildet ist, das zweite Dampfventil (115, 120, 125) zwischen einer Offenposition und einer Schließposition zu steuern, – wobei das Steuergerät (300) ausgebildet ist, bei einem Überschreiten des dritten Schwellenwerts (S₃) das zweite Dampfventil (115, 120, 125) zumindest teilweise zu öffnen.
Wärmekopplungskreislauf (15) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, eine erste Ventilstellung wenigstens eines der geöffneten Dampfventile (110, 115, 120, 125) mit einem dritten Schwellenwert (S3) in einem weiteren Vergleich zu vergleichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs das zweite Dampfventil (115, 120, 125) zu schließen und die zweite Expansionsmaschine (95, 100, 105) zu deaktivieren.
Wärmekopplungskreislauf (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (370) ausgebildet ist, eine zweite Ventilstellung des Bypassventils (240) mit einem vierten Schwellenwert (S₄) in einem weiteren Vergleich zu vergleichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs das zweite Dampfventil (115, 120, 125) zu öffnen.
Verfahren zur Steuerung eines Wärmekopplungskreislaufs (15) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und/oder zum Betrieb eines Steuergeräts (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – wobei wenigstens eine Zustandsgröße des Wärmeträgermediums (230) erfasst wird, – wobei die erfasste Zustandsgröße in einem Vergleich mit einem ersten vordefinierten Schwellenwert (S₁) und mit dem zweiten vordefinierten Schwellenwert (S₂) verglichen wird, – wobei in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs zumindest das erste Dampfventil (110) und das Bypassventil (240) zwischen einer Offenposition und einer Schließposition gesteuert werden.