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"Antrieb großer Arbeitsmaschinen?? Die Erfindung bezieht sich auf
den Antrieb großer Arbeitsmaschinen für Industriebetriebe oder öffentliche Versorgungsunternehmen,
insbesondere den Antrieb durch Dampfkraftmaschinen.
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Es sind elektromotorische Antriebe für große Arbeitsmaschinen bekannt,
die aus dem betriebseigenen oder dem öffentlichen Netz mit elektrischer Energie
versorgt werden. Der Aufstellungsort dieser Antriebsmaschinen ist aufgrund der elektrischen
Antriebsenergie weitgehend frei wählbar. Einen Nachteil des elektrischen Antriebs
bilden Generator- und Motorverluste.
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Gleichfalls bekannt sind Antriebe großer Arbeitsmaschinen durch Dampfkraftmaschinen,
insbesondere Gegendruck- oder Kondensationsdampfturbinen. Hierbei wird zwischen
zwei Dampfschienen unterschiedlichen Drucks eine Dampfturbine eingeschaltet, deren
Welle mit der Arbeitsmaschine gekuppelt ist. Die Dampfturbine wird leistungsgeregelt,
d.h. es wird der Dampfturbine nur so viel Dampf aus dem Netz höheren Drucks zugeführt,
wie zur Deckung des jeweiligen Leistungsbedarfs der Arbeitsmaschine erforderlich
ist.
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Diese Regelungsart hat zur Folge, daß die durch den Antrieb der Arbeitsmaschine
in das Dampfnetz niedrigeren Drucks eingespeiste Dampfmenge vom Leistungsbedarf
der Arbeitsmaschine abhängt. Überschreitet die im Netz niedrigeren Drucks benötigte
Dampfmenge den Dampfdurchsatz durch die Turbine, so ist in das Niederdrucknetz über
ein Reduzierventil zusätzlich Dampf als sogenannter Zusatzdampf einzuspeisen. In
diesem Fall bleibt die Arbeitsfähigkeit des Zusatzdampfes ungenutzt. Übersteigt
dagegen der Dampf -durchsatz durch die Turbine den Dampfbedarf des Niederdrucknetzes,
so ist die überschüssige Dampfmenge über ein Sicherheitsventil abzuleiten.
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Der Antrieb durch eine Dampfturbine vermeidet gegenüber einem elektromotorischen
Antrieb bei Deckung des Energiebedarfs aus dem betriebseigenen Kraftwerk Generator-
und Motorverluste.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Netz niedrigeren Drucks
entlastet wird, wenn man den Dampfturbinenantrieb weit entfernt von der Energiezentrale
anordnet.
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Die Erfindung ist von der Aufgabe ausgegangen, diejenigen Energieverluste
zu vermeiden, die bei Differenzen im Durchsatz von Dampfturbine und Dampfbedarf
des Niederdrucknetzes bzw. Niederdruckverbrauchers in herkömmlichen Anlagen auftreten.
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Der Antrieb großer Arbeitsmaschinen gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß an die Arbeitsmaschine eine Dampf -kraftmaschine und ein Asynchronmotor
angekuppelt sind, der unterhalb der synchronen Drehzahl als Motor und oberhalb derselben
als Generator arbeitet.
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Im Normalbetrieb treibt die Dampfkraftmaschine die Arbeits -maschine
an. Gegenüber einem elektromotorischen Antrieb werden elektrische Generator- und
Motorverluste vermieden.
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Bei Ausfall eines Antriebsaggregats ist das zweite unmittelbar einsatzbereit,
der Betrieb kann jederzeit aufrechterhalten werden, und ein zusätzliches Reserve-Antriebsaggregat
entfällt, wenn der elektromotorische Antrieb für die volle Leistung der Arbeitsmaschine
bemessen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Asynchronmotor über eine
Sicherheitsschaltung mit Spannungsdberwachung zusätzlich an das öffentliche Stromnetz
anzuschließen. In diesem Fall wird die Arbeitsmaschine durch den Asynchronmotor
auch dann angetrieben, wenn die Betriebsdampfversorgung und die Eigenstromversorgung
gleichzeitig ausfallen, In Weiterentwicklung des Haupterfindungsgedankens wird bei
Einschaltung der Dampfkraftmaschine zwischen ein Hoch-und ein Niederdruckdampfnetr
der Dampfdurchsatz durch die Dampfkraftmaschine abhängig vom Druck im nachgeschalteten
Dampfnetz geregelt. Auf diese Weise wird ins Dampfnetz niedrigeren Drucks stets
so viel Dampf eingespeist, daß der Gegendruck im Netz konstant bleibt. Das Dampfnetz
niedrigeren Drucks wird günstig belastet, der Gegendruck an der Hauptturbine kann
entsprechend niedriger gehalten und gleichzeitig die Abgabe elektrischer
Leistung
erhöht werden.
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Durch diese Gegendruckregelung werden die Nachteile einer Drosselregelung
über ein Reduzierventil vermieden. Zugleich ist gewährleistet, daß der Dampf, der
zur Aufrechterhaltung des Gegendrucks ins Dampfnetz niedrigeren Drucks geleitet
wird, in der Antriebsturbine stets Arbeit leistet.
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Arbeitet die Dampfturbine demgegenüber auf einen Kondensator, so wird
eine nicht von dem Kraftbedarf der Arbeitsmaschine, sondern von einer anderen Leistungsgröße,
z.B. einer elektrischen Bezugsleistung nachgeschalteter Terbraucher abhängige Regelung
gewählt. Als derartige Leistungsgröße kommt beispielsweise der Stromverbrauch der
an den Generator der Hauptturbine angeschlossenen Verbraucher infrage.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in der Figur der Antrieb
einer Arbeitsmaschine durch eine Gegendruckturbine als Beispiel für eine Dampfkraftmaschine
dargestellt.
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Der Dampferzeuger (1) speist Dampf mit dem Druck Pl ins Dampf netz
ein. An das Netz mit dem Druck Pl ist als Dampfverbraucher eine Hauptdampfturbine
(2) angeschlossen, die den Generator ()) antreibt. Der der Hauptdampfturbine zugeleitete
Dampf entspannt sich in der Hauptdampfturbine (2) auf den Druck p2 einer Prozeßdampfschiene.
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Zwischen beiden-Dampfnetzen ist eine zweite Dampfturbine (4) eingeschaltet,
die mit der Arbeitsmaschine (5) gekuppelt ist.
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An die Arbeitsmaschine (5) ist auch ein Drehstromasynchronmotor (6)
angekuppelt, der ebenso wie die Antriebsturbine auf den maximalen Leistungsbedarf
der Arbeitsmaschine ausgelegt ist.
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Die Antriebsturbine der Arbeitsmaschine ist gegendruckgeregelt.
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Der Druckmesser (8) mißt den Druck p2 und meldet den Istwert an den
Druckregler (9). Über das Absperrorgan (7) - hier als Ab -sperrorgan mit Motorantrieb
dargestellt - wird der Dampfturbine stets so viel Dampf zugeführt, daß der Druck
p2 eingehalten wird.
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Liegt die der Arbeitsmaschine durch die Turbine zugeführte Leistung
unter der erforderlichen Leistung, so wird die restliche Leistung durch den Asynchronmotor
gedeckt. Die Gegendruckrege -lung läßt eine höhere als zur Deckung des Leistungsbedarfs
der Maschine erforderliche Dampfzufuhr zur Turbine zu, sobald der Dampfdruck p2
absinkt. Überschreitet die Leistung der Antriebsturbine den momentanen Leistungsbedarf
der Arbeitsma -schine, so steigt die Drehzahl des Asynchronmotors über die synchrone
Drehzahl hinaus. Der Asynchronmotor arbeitet in diesem Fall als Generator und gibt
Strom in das Netz ab.