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Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen geringen Speichervermögens
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen geringen
Speichervermögens, insbesondere mit Zwangdurchlaufkessel in Blockschaltung. Dabei
ist eine Turbine mit ungesteuerter Entnahme für Speisewasservorwärmung durch Entnahmedampf
vorgesehen, bei der die Abführung des Kondensats aus dem Kondensator wasserstandsabhängig
gesteuert ist. Die wasserstandsabhängig gesteuerte Abführung des Kondensats aus
dem Kondensator wird durch unmittelbare Einwirkung auf die wasserstandsabhängige
Steuerung zusätzlich lastabhängig in der Weise gesteuert, daß bei steigendem Kesseldruck
die Förderung der Kondensatpumpe durch die Niederdruckvorwärmer zum Speisewasserbehälter
erhöht und bei fallendem Druck verringert wird. Die wasserstandsabhängig und zusätzlich
lastabhängig gesteuerte Abführung des Kondensats ist über einen Impuls an einem
in der Anlage vorhandenen oder zusätzlich vorzusehenden Kaltkondensatspeicher vorgenommen.
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Es ist an sich bereits früher vorgeschlagen worden, bei einem solchen
Dampferzeuger einen in der Anlage bereits vorhandenen oder zusätzlich vorgesehenen
Kaltkondensatspeicher in die Regelung einzubeziehen. Die Zuführung bzw. Abführung
des Kondensats wird dabei zusätzlich lastabhängig, z. B. abhängig vom Frischdampfdruck,
gesteuert. Auf diese Weise gelingt es, plötzliche Laständerungen abzufangen.
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Unter Ausnutzung dieses Prinzips der Einbeziehung eines Kaltkondensatspeichers
in die Kesselregelung beinhaltet das Hauptpatent die Einschaltung des Kaltkondensatspeichers
mit seiner Zu- und Abführleitung zwischen zwei hintereinanderliegenden Kondensatförderpumpen.
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In dem Kaltkondensatspeicher wird unter normalen Betriebsverhältnissen
ein konstanter Wasserstand eingehalten, indem durch eine entsprechende überwachungseinrichtung
bei überschreiten des für den Nonnalwasserstand geltenden Sollwertes für ein stärkeres
Abfließen des Kondensats Sorge getragen wird, während bei unzulässigem Absinken
des Wasserstandes die Abfuhr gedrosselt oder gesperrt und die Zufuhr vergrößert
wird.
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Bei einer derartigen Reihenschaltung der bereits vorhandenen Kondensatpumpe
mit einer weiteren Förderpumpe ist im Hauptpatent vorgeschlagen worden, die erste
Pumpe lediglich vom Wasserstand im Kondensator aus zu beeinflussen, während die
zweite Pumpe, deren Förderung von Fall zu Fall größer oder geringer gehalten wird,
wasserstandsabhängig vom Wasserstand im Kaltkondensatspeicher aus zu beeinflussen
ist. Bei Verringerung ihrer Förderung kommt ein Auffüllen des Kondensatspeichers
zustande, während bei vergrößerter Förderleistung eine Entleerung des Speichers
stattfindet. Im normalen Betrieb arbeitet die Förderpumpe in dem Sinn, daß sie in
ihm einen vorgeschriebenen mittleren Wasserstand einzuhalten strebt. Die Regelung
wirkt sich nun so aus, daß eine Sollwertverlagerung in Abhängigkeit der Kesselbelastung
oder der Kraftmaschine stattfindet.
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Die Erfindung bezieht sich in Ausnutzung dieses Prinzips auf eine
Verbesserung der Zu- und Abflußregelung des Speichers, der übrigens nicht unbedingt
ein Speicher zur Aufnahme von Kaltkondensat zu sein braucht. Die Erfindung besteht
darin, daß zusätzlich zur wasserstandsabhängigen Regelung oder für sich allein eine
Mengenvergleichsregelung vorgenommen wird, indem erfindungsgemäß die Förderleistung
der nachgeschalteten Förderpumpe durch Mengenvergleich zwischen der durch die nachgeschaltete
Förderpumpe geförderten Arbeitsmittelmenge einerseits und der hinter der vorgeschalteten
Pumpe vor Abzweigung der Zu- und Abführungsleitung gemessenen Arbeitsmittelmenge
andererseits geregelt wird.
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Bei einem Kaltkondensatspeicher kann beispielsweise hinter jeder der
beiden Pumpen eine Mengenmessung vorgenommen werden, indem an geeigneter Stelle
hinter der auf höherer Druckstufe liegenden Förderpumpe einerseits und hinter der
vorgeschalteten Pumpe vor der Einmündung der Leitung zum Kaltkondensatspeicher andererseits
je ein Meßorgan
angebracht sein kann, um auf diese Weise die Durchflußinenge
hinter der Pumpe mit der Durchflußmenge vor der der Pumpe vorgeschalteten Abzweigstelle
zur veränderlichen Füllung und Entleerung des Kaltkondensatspeichers vergleichen
zu können.
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Im normalen Betrieb, wenn also im Kaltkondensatspeicher der Wasserstand
sich etwa im Mittelwert befindet wird dem Kaltkondensatspeicher kein Wasser zugeführt,
und es findet auch keine Abfuhr statt. Die Pumpe fördert dann also in der Weise,
daß an der Meßstelle hinter der zweiten Pumpe die gleiche Menge gefördert wird wie
an der Meßstelle hinter der ersten Pumpe. Soll nun im Rahmen der Kesselregelung
unter Ausnutzung der Speicherfähigkeit im Kaltkondensatspeicher von diesem eine
bestimmte Arbeitsmittelmenge aufgenommen oder abgegeben werden, so wird die Pumpe
im Sinne einer erhöhten oder erniedrigten Förderleistung beeinflußt. Zu diesem Zweck
wird dem Regler, der vorher beim Men-,(renvergleich keine Differenz der Arbeitsmittelmengen
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hinter den Pumpen zeigte, nun ein anderer Sollwert vorgegeben. Erst nach
Beendigung des Sollwert-Regelvorganges kann dann durch geeignete Maßnahmen, z. B.
eine wasserstandsabhängige Beeinflussung, wieder eine Rückführung auf den betriebsmäßig
vorgeschriebenen Mittelwert des Wasserstandes erfolgen..
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Wie bereits erwähnt, hat die Erfindung nicht nur Bedeutung bei Ausbildung
des Speichers als Kaltkondensatspeicher, sondern eignet sich auch für Speicher von
Warmkondensat sowie anderen Arten von Arbeitsmittelspeichern. So kann z.B. auch
ein Verdrängungsspeicher nach diesem Prinzip hinsichtlich seiner Arbeitsmittel-Zu-
und -Abführung geregelt werden. Weiterhin kann die Mengenvergleichsregelung von
Fall zu Fall entweder einen Wasserstandseinfluß oder einen Temperatureinfluß erhalten.
Bei der vorstehend geschilderten Kaltkondensatspeicherung benötigt die Regelung
einen Wasserstandseinfluß, aber keinen Temperatureinfluß. Durch eine wasserstandsabhängige
Beeinflussung kann in der angedeuteten Weise eine Rückführung auf den betriebsmäßig
vorgeschriebenen Mittelwert des Wasserstandes vorgenommen werden. Demgegenüber kann
bei einer Mengenvergleichsregelung für z. B. einen Verdrängungsspeicher die Erscheinung
ausgenutzt werden, daß die Temperaturzone nach dem Füllungsgrad des Speichers schwankt.
Wenn man mit geeigneten Temperaturfühlem arbeitet, benötigt eine derartige Regelung
keinen Wasserstandseinfluß, dafür aber eine Temperaturbeeinflussung.
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An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen
Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung.
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In Anlehnung an die Darstellungen in den F i g. 1
und 2 des
Hauptpatentes sind in der Zeichnung für übereinstimmende Teile weitgehend gleiche
Bezugszeichen verwendet. Die Hochdruckturbine 1 steht über den Zwischenüberhitzer
2 mit der Niederdruckturbine 3 in Verbindung, die mit einer Reihe von Entnahmen
versehen ist. Die Lastregelung für die Turbine arbeitet auf das Steuerventil 4.
Dabei werden mehrere Abhängigkeiten als möglich vorausgesetzt, so beispielsweise
ein Impuls n von der Drehzahl, ein Impuls e von der elektrischen Seite, wie von
der Frequenz, übergabeleistung od. dgl., und schließlich noch von anderer Seite
her. Diese Impulse werden aber nicht nur unmittelbar auf das Turbinenventil bzw.
die Turbinenventile gegeben, sondern gelangen in Abhängigkeit des Regelöldruckes
auch zu dem Regler 6. Bei Laständerungen wird dabei gleichzeitig die Turbinenregelung
über den Regler 5 und 6 und der Kessel 7 über den Regler
6 beeinflußt. « -
Der Kaltkondensatspeicher ist mit 10 bezeichnet
und kann -über die Zu- und Abführungsleitung 54 gefüllt und entleert werden. Die
Kondensatpumpe 30
bildet mit der nachgeschalteten Pumpe 22 zwei Druckstufen,
wobei die Zuführungsleitung 54 zwischen diesen Pumpen liegt.
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Der Kondensator 17 ist in üblicher Weise mit einer Wasserstandsüberwachung
28 im Hotwell versehen, welche über einen Regler 32 auf ein Ventil
29 im Zuge der. Druckleitung der Kondensatpumpe 30 arbeitet. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kondensatbehälter des Kondensators nicht
in die Kesselregelung einbezogen" vielmehr wird hier selbsttätig ein gleichbleibender
Wasserstand aufrechtgehalten.
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Der Kaltkondensatspeicher 10 steht mit seinem Dampfteil entweder
mit dem Ausgang der Niederdruckturbine unmittelbar in Verbindung, wie durch die
Leitung 25 angedeutet ist, oder es ist möglich, entsprechend der im Hauptpatent
veranschaulichten Darstellung den Kaltkondensatspeicher mit einer der unteren Entnahmestufen
in Verbindung zu bringen.
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Die Regelung im Sinne einer veränderten, z. B. vergrößerten bzw. verringerten
Arbeitsmittelzufuhr unter Entleerung des Kaltkondensatspeichers 10
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bzw. umgekehrt zur Auffüllung des Speichers -
wird mit Hilfe der Förderpumpe
22 vorgenommen, wobei erfindungsgemäß ein Mengenvergleich für die Förderleistung
der Pumpe maßgebend ist. Wenn plötzlich starke Belastungsänderungen eintreten, so
wird über die Impulslinie 55 dem Regler 34 ein Signal zugeführt welches wiederum,
wie durch die Impulslinie, 56 versinnbildlicht ist, einen Einfluß auf den
der Auffüllung und Entleerung des Kaltkondensatspeichers dienenden Regler
36 zuleitet. Der Regler 36 arbeitet zunächst in der Weise, daß die
Durchsatzmengen hinter der Pumpe 22 und hinter der Pumpe 29 vor der Einmündung
der Leitung 54 miteinander verglichen werden und im normalen Betrieb keine Differenz
zwischen den beiden Durchflußmengen vorhanden sein soll. Geeignete Meßblenden
37 und 38 oder andere Meßorgane dienen dazu, Impulse abzunehmen, die
den Durchsatzmengen des Arbeitsmittels an diesen Stellen entsprechen. Die diesbezüglichen
Meßwerte gelangen längs der Impulslinien 39
und 40 zum Regler 36, der
über den Einflußweg 41 auf den die Pumpe 22 antreibenden Motor 42 einwirkt. Wie
gesagt, bildet im normalen Betriebsfall den Sollwert für den Regler 36 die
Gleichheit der Durchflußmenge vor und hinter der Pumpe 22.
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Wenn nun belastungsabhängig ein Signal auf den Regler 34 gegeben wird,
so arbeitet dieser längs der Impulslinie 56 auf den Regler 36 im Sinne
einer Sollwertänderung. Wenn beispielsweise eine Sollwertverstellung in dem Sinne
stattfindet, daß die Durchflußmenge hinter der Pumpe 30 einen größeren Wert
als die Durchflußmenge hinter der Pumpe 22 aufzuweisen hat, so -wird der Motor 42
für die Pumpe 22 in der Weise gesteuert, daß sich die Förderleistung derselben verringert.
Dementsprechend fließt über die Zuleitung 54 Arbeitsmittel in den Kaltkondensatspeicher
10
und füllt diesen auf einen höheren Wasserstand auf als im Normalbetrieb. Nach Beendigung
des'Regelvorganges erfolgt über die Impulslinie 43 eine Sollwertrückstellung. Es
ist dann lediglich noch dafür Sorge zu tragen, daß die Füllung des Kaltkondensatspeichers
10 wieder auf ihren normalen Mittelwert gebracht wird. Hierzu dient die Rückführung
44, die zweckmäßig in Abhängigkeit des Wasserstandes 45 vor sich geht. Nach kurzer
Zeit hat sich dann wieder der normale Betriebszustand eingestellt, und die Regelung
ist wieder bereit, ein neues, über die Impulslinie 55 gegebenes Speichersignal
wirksam zu machen.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich um eine ähnliche Mengenvergleichsregelung, wie sie in F i g. 1 dargestellt
ist. Hier wird wiederum ein Warm- oder Kaltkondensatspeicher 10 verwendet.
Im Regler 36 findet eine Mengenvergleichsmessung statt, wobei über die Meßblenden
37 und 38 die Meßwerte erfaßt werden. An Stelle einer Beeinflussung
der Förderpumpe 22 kann der Regler auf ein hinter der Pumpe 22 liegendes
Ventil 31 arbeiten. Zur Sollwertänderung benötigt die Regelung einen Wasserstandseinfluß,
der von den schwankenden Wasserständen im Kondensatspeicher 10 und im Speisewasserbehälter
50 hergeleitet wird. Die Wasserstände im Kondensatspeicher und Speisewasserbehälter
schwanken in gegenläufigem Sinne. Entsprechend den durch geeignete Meßeinrichtungen
45 und 51 erfaßten Wasserständen findet eine Sollwertänderung und Rückführung
für den Regler 36
statt.
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In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für die Mög-
lichkeit
veranschaulicht, bei der ein Verdrängungsspeicher herangezogen wird. Der Verdrängungsspeicher
ist mit 52 bezeichnet. Zum Unterschied gegenüber einem Kalt- oder Warmkondensatspeicher
ist bei ihm keine Erfassung eines Wasserstandes möglich. Statt dessen ist die Temperaturzone
Schwankungen unterworfen. Dementsprechend ist ein geeigneter Temperaturfühler notwendig,
der gegebenenfalls durch eine Vielzahl einzelner Temperaturmeßstellen, wie dies
in der Darstellung angedeutet ist, gebildet sein kann. Der Temperaturfühler
53 dient der Sollwertänderung, die als Einflußgröße 57 dem Regler
36 in ähnlicher Weise zugeführt wird, wie dies in den F i g. 1 und
2 dargestellt ist.