DE19809165A1

DE19809165A1 - Verfahren und Anordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbehälter für ein Dampfturbinen-Kraftwerk

Info

Publication number: DE19809165A1
Application number: DE1998109165
Authority: DE
Inventors: Klaus Enders; Uwe Kirstein; Peter Krug
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: DE19809165C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbehälter für ein Dampfturbinenkraftwerk, wobei physikalische Grö ßen in der Saug- und Druckleitung der in Betrieb befind lichen Kesselspeisepumpe zyklisch gemessen und einer Aus werteeinheit zugeleitet werden.

Die Speisewasserversorgung der Dampfkessel eines Dampf turbinenkraftwerkes wird in der Regel von ein oder mehre ren dampfbetriebenen Turbospeisepumpen übernommen. Für den Ausfall der Turbospeisepumpe oder im Falle des Anfah rens des Kraftwerkes werden Elektrospeisepumpen verwen det, weil in diesem Fall zumeist keine ausreichende Dampfmenge zum Betrieb der Turbospeisepumpe zur Verfügung steht.

Die Kesselspeisepumpen entnehmen das in den Dampfkessel zu fördernde Speisewasser dem Speisewasserbehälter, der mit vorgewärmten Kondensat aus einem Maschinenkondensator über Niederdruckvorwärmer gespeist wird. Der Speisewas serbehälter dient gleichzeitig zur Entgasung, Speicherung und Aufheizung des Kondensats. Dazu wird dem Speisewas serbehälter Heizdampf zugeführt und das Speisewasser ständig auf dem Siedepunkt gehalten. Der Heizdampf dient gleichzeitig als Polsterdampf. Bei einem Ausfall des Tur bosatzes, bei dem aber die Speisewasserversorgung des Dampfkessels gesichert sein muß, kommt es durch Ausfall der Niederdruckvorwärmer zum Temperaturabfall des dem Speisewasserbehälter zufließenden Kondensats. Damit strömt kühleres Kondensat in den Speisewasserbehälter, was bei hoher Kondensatmenge eine Verringerung des Pol sterdampfdruckes im Speisewasserbehälter bewirkt.

Das den Kesselspeisepumpen noch zufließende heißere Kon densat mit dem sofort eingetretenen geringeren Druck be wirkt Dampfblasenbildung und damit die Störung des Kes selspeisepumpenbetriebes. Eine Zerstörung der Pumpen ist nicht ausgeschlossen.

In der DE-OS 22 07 227 ist ein Verfahren und eine Ein richtung zum Wiederanfahren einer Kesselpumpenspeiseanla ge beschrieben. Hierbei wird bei Ausfall der Turbine vor dem Wiederanfahren das Wasser in den Saugleitungen der Speisepumpen durch eine Zweigleitung in den Kondensator oder einen mit dem Entgaser kommunizierenden Kreislauf abgeführt.

Dieses Verfahren setzt ab dem Zeitpunkt des Wiederanfah rens einer Kesselanlage ein. Eine Verhinderung des An falls der Speisewasserförderung wird durch das Verfahren nicht erreicht. Ebenfalls fehlt es an einem zuverlässigen Schutz der Kesselspeisepumpen vor Kavitationsschäden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach Ausfall des Turbosatzes den Betrieb einer Kesselspeisepumpe zur Speisewasserversorgung des Dampfkessels zu sichern und eine Zerstörung der Kesselspeisepumpe zu verhindern.

Dies wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale er reicht:

a) Messung der Temperatur T und des Druckes p des Wassers in der Saugleitung vor der Kesselspeisepumpe,
b) Messung der durch die Kesselspeisepumpe geförderte Speisewassermenge F in der Druckleitung der Kes selspeisepumpe,
c) Ermittlung einer Temperaturdifferenz ΔT durch die Ver arbeitung der unter a) und b) gewonnenen Meßwerte mit tels der Auswerteeinheit nach der Beziehung
ΔT = T_s(p-p_NPSH(F))-T
in welcher
ΔT = Temperaturdifferenz
T = Temperatur vor Kesselspeisepumpe
T_s = Sättigungstemperatur
p = Druck vor Kesselspeisepumpe
p_NFSH(F) = Druck Pumpenkennlinie in Abhängigkeit der Fördermenge
bedeuten.
d) Vergleich der Temperaturdifferenz ΔT mit einem Grenz wert G₁ und einem Grenzwert G₂ durch die Auswerteein heit, wobei bei Unterschreitung der Temperaturdiffe renz ΔT unter den Grenzwert G₁ die Saugleitung der Kesselspeisepumpe mit Kondensat aus einer Maschinen kondensatleitung, entnommen vor Niederdruckvorwärmer, beaufschlagt wird und bei Unterschreitung der Tempera tur ΔT unter den Grenzwert G₂ die Kesselspeisepumpe ausgeschalten wird.

Zur Realisierung ist erfindungsgemäß in die Saugleitung unmittelbar vor der Kesselspeisepumpe ein mit einer Stelleinrichtung versehene Kondensatzuführleitung einge bunden, die ihrerseits aus der Maschinenkondensatleitung vor Niederdruckvorwärmer abgezweigt ist, und die Auswer teeinheit ist mittels Signalleitungen mit den Meßwertge bern für die Temperatur T in der Saugleitung, für den Druck p in der Saugleitung, für die Speisewassermenge F in der Druckleitung sowie mit einem Motorantrieb der Stelleinrichtung verbunden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Die zugehörige Zeich nung zeigt dabei schematisch die Schaltungsanordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe.

Der Speisewasserbehälter 1 ist über die Saugleitung 2 mit der Kesselspeisepumpe 3 verbunden. Aus der Kesselspeise pumpe 3 ist die Druckleitung 4 geführt. In die Sauglei tung 2 direkt vor der Kesselspeisepumpe 3 ist die Konden satzuführleitung 5 mit Stelleinrichtung 6 eingebunden. Die Stelleinrichtung 6, z. B. ein Absperrventil, ist mit einem Motorantrieb 7 ausgestattet.

In der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepumpe 3 sind ein Meßwertgeber 10 für die Temperatur T und ein Meßwertgeber 11 für den Druck p des Speisewassers angebracht. Nach der Kesselspeisepumpe 3 befindet sich in der Druckleitung 4 ein Meßwertgeber 12 für die Speisewassermenge F.

Die Meßwertgeber 10; 11; 12 sowie der Motorantrieb 7 der Stelleinrichtung 6 sind über Signalleitungen mit der Aus werteeinheit 13 verbunden.

Im Speisebehälter 1 herrschen Sättigungsparameter (Druck und Temperatur). Die in Betrieb befindliche Kesselspeise pumpe 3 entnimmt dem Speisewasserbehälter 1 über die Saugleitung 2 das heiße Wasser und fördert es über die Druckleitung 4 in den Dampfkessel. Da der Speisewas serbehälter 1 ca. 10 m über der Kesselspeisepumpe 3 steht, herrscht vor der Kesselspeisepumpe 3 ein um ca. 1 bar höherer Druck als im Speisewasserbehälter 1. Die Stelleinrichtung 6 in der Kondensatzuführleitung 5 ist geschlossen.

Bei Ausfall des Turbosatzes kommt es zum Wegfall der Auf wärmung des dem Speisewasserbehälter 1 von der Nieder druckvorwärmsäule zuströmenden Kondensats. Die Temperatur dieses Kondensats fällt entsprechend ab.

Der Heizdampf kann das nun kältere Kondensat nicht allein auf die erforderlichen Parameter aufheizen. Der Polster dampfdruck bricht deshalb zusammen.

Das noch bei diesem Druck in der Saugleitung 2 strömen de/stehende heiße Wasser fängt an zu verdampfen.

Durch die zyklische Überwachung der Druck- und Tempera turwerte sowie der Speisewassermenge mittels der Meßwert geber 10; 11; 12 wird in der Auswerteeinheit 13 ebenso zyklisch die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Sätti gungstemperatur des Wassers in der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepumpe 3, gebildet aus dem in der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepumpe 3 zugehörenden Druck, welcher um den Druck einer vorgegebenen, in der Auswerteeinheit 13 abgelegten NPSH-Kennlinie der Kesselspeisepumpe 3 in Abhängigkeit der Fördermenge der Kesselspeisepumpe 3 ver mindert wird, und der Temperatur des Wassers in der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepumpe 3 nach der Bezie hung

ΔT = T_s(p-p_NPSH(F))-T

ermittelt und mit dem fest in die Ausgabeeinheit eingege benen Grenzwert G₁ verglichen.

Unterschreitet die Temperaturdifferenz ΔT den Grenzwert G₁, gibt die Auswerteeinheit einen Öffnungsimpuls an den Motorantrieb 7 der Stelleinrichtung 6. Damit strömt kal tes Kondensat, welches der Maschinenkondensatleitung vor der Niederdruckvorwärmsäule entnommen wurde, in die Saug leitung 2 und kühlt das dort befindliche heiße Wasser un ter die Sattdampftemperatur, so daß eine Verdampfung vor der Kesselspeisepumpe 3 verhindert wird.

Kommt es trotzdem zum Unterschreiten des Grenzwertes G₂ durch die Temperaturdifferenz ΔT, so erfolgt durch die Auswerteeinheit 13 eine Signalisation an eine Steuerein heit für den Pumpenschutz, welcher die Kesselspeisepumpe 3 ausschaltet.

Das beschriebene Verfahren zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe beugt dem Ausfall der Speisewasserför derung vor und bewirkt einen zuverlässigen Schutz der Kesselspeisepumpe vor Kavitationsschäden. Es wird damit der Ursache des Kesselspeisepumpenausfalls einschließlich damit verbundener Schäden an der Kesselspeisepumpenanlage entgegengewirkt.

Bezugszeichenliste

1

Speisewasserbehälter

2

Saugleitung

3

Kesselspeisepumpe

4

Druckleitung

5

Kondensatzuführleitung

6

Stelleinrichtung

7

Motorantrieb

8

9

10

Meßwertgeber

11

Meßwertgeber

12

Meßwertgeber

13

Auswerteeinheit

Claims

1. Verfahren zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbe hälter für ein Dampfturbinenkraftwerk, wobei physikali sche Größen in der Saug- und Druckleitung der in Betrieb befindlichen Kesselspeisepumpe zyklisch gemessen und ei ner Auswerteeinheit zugeleitet werden, gekennzeichnet durch folgende Merk male:

a) Messung der Temperatur T und des Druckes p des Wassers in der Saugleitung (2) vor der Kesselspeisepumpe (3),
b) Messung der durch die Kesselspeisepumpe (3) geförderte Speisewassermenge F in der Druckleitung (4) der Kes selspeisepumpe (3),
c) Ermittlung einer Temperaturdifferenz ΔT durch die Ver arbeitung der unter a) und b) gewonnenen Meßwerte mit tels der Auswerteeinheit (13) nach der Beziehung
ΔT = T_s(p-p_NPSH(F))-T
in welcher
ΔT = Temperaturdifferenz
T = Temperatur vor Kesselspeisepumpe
T_s = Sättigungstemperatur
p = Druck vor Kesselspeisepumpe
p_NFSH(F) = Druck Pumpenkennlinie in Abhängigkeit der Fördermenge
bedeuten.
d) Vergleich der Temperaturdifferenz ΔT mit einem Grenz wert G₁ und einem Grenzwert G₂ durch die Auswerteein heit (13), wobei bei Unterschreitung der Temperaturdif ferenz ΔT unter den Grenzwert G₁ die Saugleitung (2) der Kesselspeisepumpe (3) mit Kondensat aus einer Ma schinenkondensatleitung, entnommen vor Niederdruckvor wärmer, beaufschlagt wird und bei Unterschreitung der Temperatur ΔT unter den Grenzwert G₂ die Kesselspeise pumpe (3) ausgeschalten wird.

2. Anordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbe hälter für ein Dampfturbinenkraftwerk, wobei physikali sche Größen in der Saug- und Druckleitung der in Betrieb befindlichen Kesselspeisepumpe zyklisch gemessen und ei ner Auswerteeinheit zugeleitet werden, gekennzeichnet dadurch, daß in die Saugleitung (2) direkt vor der Kesselspeise pumpe (3) ein mit einer Stelleinrichtung (6) versehene Kondensatzuführleitung (5) eingebunden ist, die ihrer seits aus der Maschinenkondensatleitung vor Niederdruck vorwärmer abgezweigt und daß die Auswerteeinheit (13) mittels Signalleitungen mit den Meßwertgebern (10; 11; 12) für die Temperatur T in der Saugleitung (2), für den Druck p in der Saugleitung (2), für die Speisewassermenge F in der Druckleitung (4) sowie mit einem Motorantrieb (7) der Stelleinrichtung (6) verbunden ist.