DE1070497B - - Google Patents

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DE1070497B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D9/00Priming; Preventing vapour lock
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/02Arrangements of feed-water pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Schutz von Kesselspeisepumpen gegen Hohlsog bei plötzlichem Druckabfall im Speisewasserbehälter Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Kesselspeisepumpen bei plötzlichem Druckabfall im Speisewasserbehälter, wie er bei Kraftwerksanlagen, die mit Gleitdruckbetrieb arbeiten, bei Absinken der Turbinenbelastung auftritt. Unter Gleitdruckbetrieb versteht man dabei, daß in Abhängigkeit von der Turbinenbelastung entweder der Druck der gesamten Anlage variiert wird, oder, bei Drossel- oder Mengenregelung der Turbine (bei konstantem Kesseldruck), der Druck des zur Beheizung der Vorwärmer und des Entgasers dienenden, verschiedenen Turbinenstufen entnommenen Dampfes schwankt. Bei Lastabsenkung an der Turbine, von Vollast auf z. B. Halblast, sinkt dabei der Druck des Anzapfdampfes etwa auf die Hälfte ab. Dieser Druckabfall im Entgaser bzw. Speisewasserbehälter sowie in der anschließenden Zulaufleitung zur Speisepumpe hat zur Folge, daß - je nach Größe der Absenkgeschwindigkeit - die über der für die Pumpe notwendigen Zulaufhöhe vorhandene Sicherheitshöhe dadurch teilweise oder ganz aufgebraucht werden kann, daß infolge der endlichen Laufzeit eines Wasserteilchens zwischen Speisewasserbehälter und Pumpe im Falle einer solchen Druckabsenkung die Temperatur hinter dem Druck hereilt. Die Ausdampfung oder Entspannung bleibt nicht mehr auf den Behälter beschränkt, sondern erfaßt nunmehr auch die Zulaufleitung zur Pumpe. Die Folge ist ungenügende Zulaufhöhe und damit Kavitation, die zu schweren Schäden und unter Umständen zu plötzlichem Ausfall der Pumpen führen kann.
  • Diese Gefahr kann dadurch behoben werden, daß bei plötzlich auftretendem Druckabfall im Speisewasserbehälter, kurz vor dem Zulaufstutzen der Speisepumpe, Wasser von niedrigerer Temperatur als der des im Speisewasserbehälter vorhandenen eingespeist wird.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Heißwasserumw!älzpumpen das einzuspeisende kalte Wasser durch ein Ventil zu regeln, das auf die bei der Verdampfung auftretende Dichteänderung des der Pumpe zufließenden Wassers anspricht. Ferner ist eine Einrichtung bekannt, die aus einem Dampfkessel, aus dem das Wasser einer Umwälzpumpe zufließt, und einem Kaltwasserbehälter, der durch ein Rohr mit dem Saugstutzen der Pumpe verbunden ist, besteht. Auch hier soll durch Dichteänderung des der Pumpe zufließenden Wassers aus dem Kaltwasserbehälter kaltes Wasser in die Saug- bzw. Zuflußleitung der Pumpe eingespeist werden.
  • Nachteilig ist im ersten Fall, daß das Ventil erst dann in Tätigkeit tritt, wenn der Förderdruck der Pumpe*fällt, die Pumpe also bereits im Kavitationsbereich arbeitet. Im zweiten Fäll wird das Gleichgewicht der Wassersäulen im Kessel infölge der bei der Ausdampfung gleichzeitig auftretenden Volumenvergrößerung des Wassers durch die im Wasser enthaltenen Dampfblasen nicht gestört, so daß eine Kaltwassereinspeisung in die Zulaufleitung der Pumpe überhaupt nicht stattfinden kann.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Schutz von Kesselspeisepumpen gegen Hohlsog bei plötzlichem Druckabfall im Speisewasserbehälter mit einem die Einspeisung von Kaltwasser in den Zulaufstutzen der Pumpe regelnden Ventil wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst und die den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile dadurch überwunden, daß das Ventil derart angeordnet ist, daß seine Regelung durch den Differenzdruck zw=ischen den in einer mit einer Drosselstelle in der Nähe des Speisewasserbehälters und einer windkesselartigen Erweiterung in der Nähe des Ventils versehenen Verbindungsleitung zum Speisewasserbehälter und den in einer der Pumpe vorgeschalteten Mischkammer bestehenden Drücken erfolgt.
  • Zwischen der Kaltwasserzulaufleitung und einer vor dem Zulaufstutzen der Pumpe angeordneten Mischkammer wird ein Ventil angeordnet, auf dessen verlängerter Spindel ein Kolben oder eine Membran angeordnet ist, der oder die auf der einen Seite vom Druck des Speisewassers beaufschlagt wird und auf dessen oder deren andere Seite der Dampfdruck einwirkt, der vor der Druckabsenkung im Speisewasserbehälter herrschte. Zur Aufrechterhaltung dieses Druckes über die Zeit der Druckabsenkung hinweg ist erfindungsgemäß in die Leitung zwischen Speisewasserbehälter und Steuerzylinder für das Regelventil in der Nähe des Ventils ein windkesselartiger Behälter eingeschaltet, der den Zweck hat, ein größeres Dampfvolumen für die Steuerung bereitzuhalten. Am anderen Ende der Leitung, also am Speisewasserbehälter, ist eine Drossel in die Leitung eingeschaltet, die so bemessen ist, daß die Rückströmung des Steuerdampfes in den Speisewasserbehälter nur so langsam erfolgen kann, daß der auf der einen Kolbenseite herrschende Dampfdruck den auf der anderen Kolbenseite-herrschenden Speisewasserdruck überwinden kann. Durch diesen Druckunterschied auf den Kolben führt dieser eine Hubbewegung aus, die entweder direkt oder über andere Steuermittel zur Betätigung des Regelventils dienen kann. Im einfachsten Falle kann auf dem einen Ende der Kolbenstange der Ventilkörper befestigt sein, der bei Druckgleichheit auf beiden Kolbenseiten durch eine Feder auf seinen Sitz gepreßt wird. Die Bemessung der Federkraft ist dabei so vorzunehmen, daß sie von der Kraft, die durch die zu erwartenden Druckunterschiede auftritt, überwunden werden kann.
  • Eine andere Möglichkeit zur Betätigung des Regelventils ist dadurch gegeben, daß man die Kolbenstange des Steuerkolbens derart auf einen elektrischen Schalter einwirken läßt, daß dadurch bei ungleichem Druck auf beiden Kolbenseiten die Einschaltung eines Elektromotors, dessen Welle direkt mit der Spindel eines Absperrventils gekuppelt ist, so erfolgt, daß das Ventil geöffnet wird. Bei wiederhergestellter Druckgleichheit auf beiden Kolbenseiten wird nach der Erfindung der Schalter so betätigt, daß dadurch eine Umschaltung des Elektromotors erfolgt, die ein Schließen des Regelventils zur Folge hat. Zur Hubbegrenzung kann der Elektromotor mit Endausschaltern ausgerüstet sein.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. 1 den Schaltplan einer Kraftwerksanlage, Abb. 2 das Diagramm des Druckes in den einzelnen Stufen einer Dampfturbine bei Mengenregelung, Abb. 3 eine schematische Darstellung der Zulaufverhältnisse bei Kesselspeisepumpen, Abb. 4 eine Schnittskizze durch die erfindungsgemäße Steuer- und Regeleinrichtung und Abb. 5 eine Schnittskizze durch eine andere Ausführungsart derselben Einrichtung.
  • In Abb. 1 wird der den Kessel l verlassende Dampf durch den Überhitzer 2 geleitet und erreicht über die Frischdampfleitung 3 die Dampfturbine 4, die beispielsweise mit einem Drehstromgenerator 5 gekuppelt sein soll. Der die Turbine verlassende Dampf wird in dem Kondensator 6 kondensiert und das anfallende Kondensat über die Kondensatpumpe 7 den Niederdruckvorwärmern 8 und 9 zugeleitet. Von hier gelangt das Kondensat in den Entgaser und Speisewasserbehälter 10, aus dem es der Speisepumpe 11 zuläuft. Von der Speisepumpe wird. das Speisewasser über die Hochdruckvorwärmer 12 und 13 schließlich dem Kessel 1 zugeführt. Die Leitungen 14 sind an einzelnen Turbinenstufen angezapft und dienen zur Beheizung der Vorwärmer. Über die Leitung 15 steht der Speisewasserbehälter ebenfalls mit einer Turbinenstufe in Verbindung. Bei Kraftwerksanlagen mit Festdruckbetrieb wird der Entgaser unter Zwischenschaltung eines gesteuerten Reduzierventils aus der Frischdampfleitung 3 beheizt, wie es durch die gestrichelte Linie 15' dargestellt ist. Dadurch war einerseits gewährleistet, daß der Druck im Speisewasserbehälter konstant blieb, andererseits wurde der Dampf nicht zur Arbeitsleistung herangezogen und bedeutete einen Wirkungsgradverlust für die Anlage. Dies führte dazu, daß man teilweise neuerdings den Entgaser, wie beschrieben, mit Turbinenanzapfdampf beheizt, so daß der Dampf vorher schon eine gewisse Arbeit geleistet hat und nicht gedrosselt werden muß.
  • Wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, fällt der Dampfdruck bei Vollastbetrieb in den Turbinenstufen nach der Kurve 16 ab. Bei Teillast der Turbine ist der Stufendruck entsprechend geringer und erreicht eine Kurve entsprechend 17 in Abb. 2. In der Stufe, die die Anzapfleitung für den Speisewasserbehälter enthält, sinkt also der Druck von einem Wert p bei Vollastbetrieb auf einen Wert p' bei z. B. Halblastbetrieb.
  • In Abb. 3 sind die Zulaufverhältnisse für die Speisepumpe dargestellt. Aus dem Speisewasserbehälter 18 läuft das Speisewasser der Pumpe 19 zu, die mit dem Elektromotor 20 gekuppelt ist. Für den Betrieb der Pumpe ist eine errechnete Zulaufhöhe HZerf. notwendig. Die bauseitig vorhandene Zulaufhöhe sei HZ9orn., so daß sich eine Sicherheitshöhe von S = HZyorh. - H"" ,. ergibt, die - wie zuvor beschrieben - infolge Druckabsenkung ganz oder teilweise aufgebracht werden kann.
  • In Abb. 4 ist die erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, die zum Schutz der Kesselspeisepumpe bei derartigen Druckabsenkungen dient. Die Zulaufleitung 21 zwischen Speisewasserbehälter 18 und Speisepumpe 19 ist kurz vor dem Zulaufstutzen der Pumpe unterbrochen und von einer Mischkammer 22 umgeben. An diese Mischkammer ist das Gehäuse 23 des Regelventils angeflanscht. Dieses Ventil enthält in seinem unteren Teil den Zulaufstutzen 24 für das Mischwasser, der durch den Ventilkörper 25 abgeschlossen werden kann. Auf der Verlängerung der mit dem Ventilkörper verbundenen Ventilspindel 26 ist ein Kolben 27 angeordnet, der in einem Zylinder 28 gleitet. Am entgegengesetzten Ende 29 der Ventilspindel ist eine Schraubenfeder 30 angeordnet, die im Ruhezustand das Ventil geschlossen hält. Der Zylinderraum 31 auf der einen Kolbenseite wird vom Druck des Speisewassers beaufschlagt, der Zylinderraum 32 auf der anderen Kolbenseite von dem Dampfdruck, der vor der Druckabsenkung im Speisewasserbehälter herrschte. Damit dieser - Dampfdruck auf der einen Zylinderseite aufrechterhalten werden kann, ist in die Leitung 33 zwischen Speisewasserbehälter 18 und Regelventil 23 kurz hinter dem Speisewasserbehälter eine Drossel 34 und kurz vor dem Regelventil ein windkesselartiger Behälter 35 eingeschaltet. Bei plötzlichem Druckabfall im Speisewasserbehälter wird sich auf der Seite 31 des Steuerkolbens der nach dem Druckabfall im Speisewasserbehälter vorhandene Druck einstellen, wogegen auf der anderen Kolbenseite 32 noch der Dampfdruck herrscht, der vor dem Druckabfall im Speisewasserbehälter herrschte. Diese Druckdifferenz überwindet die Kraft der Feder 30 und hebt den Ventilkörper 25 von seinem Sitz ab, so daß Mischwasser über den Stutzen 24 in die Mischkammer 22 eintreten kann. Die Absenkung des Dampfdruckes auf der Seite 32 des Steuerkolbens kann nur langsam erfolgen, da dem die Drossel 34 entgegenwirkt. Nach vollkommenem Druckausgleich zwischen beiden Kolbenseiten geht der Ventilkörper des Regelventils unter Wirkung der Kraft der Feder 30 wieder in die Schlußstellung zurück.
  • In Abb.5 ist eine andere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. An die Mischkammer 22 ist hier ein T-förmiges Rohrstück angeflanscht, an das andererseits der Regelzylinder sowie das Absperrventi137 angeflanscht sind. Der Aufbau des Regelzylinders 36 ist im Prinzip der gleiche wie der bei der oben beschriebenen Anordnung. Auf der einen Seite 38 wird der Steuerkolben vom Druck des Speisewassers beaüfschlagt, während auf der anderen Seite der Dampfdruck, der vor der Druckabsenkung herrschte, über die Leitung 33 einwirkt. Die Kolbenstange des Steuerkolbens 27 wirkt auf den Schalter 39 ein und bewirkt damit die Einschaltung des Elektromotors 40, dessen Welle mit der Spindel des Absperrventils 37 direkt gekuppelt ist. Nach vollendetem Druckausgleich zwischen beiden Seiten des Steuerkolbens geht der Schalter 27 in die entgegengesetzte Lage, wodurch die Einschaltung des Elektromotors in umgekehrter Drehrichtung erfolgt. Der Elektromotor kann mit Endausschaltern ausgerüstet sein.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Schutz von Kesselspeisepumpen gegen Hohlsog bei plötzlichem Druckabfall im Speisewasserbehälter mit einem die Einspeisung von Kaltwasser in den Zulaufstutzen der Pumpe regelnden Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (25) derart angeordnet ist, daß seine Regelung durch den Differenzdruck zwischen den in einer mit einer Drosselstelle (34) in der Nähe des Speisewasserbehälters (18) und einer windkesselartigen Erweiterung (35) in der Nähe des Ventils (25) versehenen Verbindungsleitung (33) zum Speisewasserbehälter (18) und den in einer der Pumpe vorgeschalteten Mischkammer (22) bestehenden Drücken erfolgt.
  2. 2. Einrichtung zum Schutz von Kesselspeisepumpen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Einspeisung von Kaltwasser regelnde Ventil eine den Ventilkörper tragende Spindel enthält, an der ein vom Differenzdruck beaufschlagtes Organ (Kolben, Membran od. dgl.) befestigt ist, welches die Öffnungslage des Ventils bestimmt.
  3. 3. Einrichtung zum Schutz von Kesselspeisepumpen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil durch einen elektrischen Servomotor betätigt wird, dessen Strombeschickung durch ein vom Differenzdruck beaufschlagtes Organ (Kolben, Membran od. dgl.) geregelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften Französische Patentschrift Nr. 800 783.
DENDAT1070497D Pending DE1070497B (de)

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DE1070497B true DE1070497B (de) 1959-12-03

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DE (1) DE1070497B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3126875A (en) * 1964-03-31 Supply of cold water to the low-pressure side of hot water pumps
EP1004776A2 (de) * 1998-11-25 2000-05-31 Asea Brown Boveri AG Verfahren und Anlage zur Vermeidung von Kavitation in einer Sattwasser fördernden Pumpe

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3126875A (en) * 1964-03-31 Supply of cold water to the low-pressure side of hot water pumps
EP1004776A2 (de) * 1998-11-25 2000-05-31 Asea Brown Boveri AG Verfahren und Anlage zur Vermeidung von Kavitation in einer Sattwasser fördernden Pumpe
EP1004776A3 (de) * 1998-11-25 2001-04-18 Asea Brown Boveri AG Verfahren und Anlage zur Vermeidung von Kavitation in einer Sattwasser fördernden Pumpe
US6398510B1 (en) 1998-11-25 2002-06-04 Alstom Method and system for avoiding cavitation in a pump conveying saturated water

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