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Dampfturbine mit Dampfaufnahmespeicher. Es ist bekannt, bei Dampfkraftanlagen
einen Wärmespeicher zu benutzen, um eine gleichbleibende Kesselbelastung zu erreichen,
so daß der Kessel nur für eine mittlere Belastung gebaut zu werden braucht. Bei
einem kleineren Kraftbedarf wird dann der Wärmespeicher aufgefüllt, so daß bei größeren
oder mittleren Belastungen Speicherdampf zur Verfügung steht, der in entsprechenden
Kraftmaschinen oder Kraftmaschinenteilen dann ausgenutzt wird.
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Handelt es sich nun darum, die erwähnte
Anordnung
bei einer Frischdampfturbine anzuwenden, bei welcher der Speicherdampf in den Niederdruckteil
der Maschine gesandt wird, wenn die Belastung über die normale Kesselbelastung steigt,
so ist es notwendig, um größere Drosselungen infolge der Druckunterschiede zwischen
dem allmählich sinkenden Speicherdruck beim Entleeren des Speichers und dem an der
Zuführungsstelle in der Turbine bei einer bestimmten Belastung vorhandenen Druck
zu vermeiden, entsprechend dem beim Entleeren allmählich abnehmenden Druck im Speicher
die Speicherabflußleitung an stets tiefere Turbinenstufen anzuschließen, was mit
Schwierigkeiten verbunden ist.
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Im übrigen hat die Zuführung des Speicherdampfes zu verschiedenen
Niederdruckstufen den Nachteil, daß das Wärmegefälle in der der Zuführungsstelle
vorhergehenden Stufe mit Rücksicht auf den von der Hochdruckstufe kommenden und
gleichfalls in der Niederdruckstufe arbeitenden Dampf ungünstig beeinflußt wird.
Da diese vorhergehende Stufe aber wechselt, so ist eine günstigste Ausnutzung des
Wärmegefälles nicht möglich, zumal bei verschiedenen Belastungen bekanntlich schon
durch den durch die Turbine fließenden Frischdampf verschiedene Drücke in den einzelnen
Stufen annähernd proportional zur Dampfmenge sich einstellen.
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Gemäß der Erfindung wird nun dieser Nachteil dadurch vermieden, daß
bei Frischdampfturbinen, bei denen der Niederdruckteil, gleichgültig, ob derselbe
auf derselben oder einer anderen Welle arbeitet wie der Hochdruckteil, sowohl von
dem vom Hochdruckteil kommenden Dampf wie von dem aus einer Hochdruckstufe derselben
Maschinenanlage entnommenen Speicherdampf, wenn auch nur zeitweise, durchflossen
wird, der Speicherdampf zunächst mindestens eine Niederdruckstufe allein durchläuft,
bevor er mit dem von der Hochdruckstufe kommenden Niederdruckdampf, der diese Stufe
umgeht, in den weiteren Stufen gemeinsam zusammen weiterarbeitet. Es wird hierdurch
erreicht, .daß nur die Stufe, die der vom Speicherdampf zunächst durchflossenen
Stufe vorhergeht, d. h. immer nur dieselbe Stufe beeinflußt wird, wodurch eine günstigere
Ausnutzung des Wärmegefälles möglich wird.
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Die für den Speicherdampf eingeschaltete Stufe wird für das beim wechselnden
Speicherdruck auftretende mittlere Wärmegefälle ausgeführt, so daß neben Vermeidung
einer Drosselung die Stufe möglichst günstig arbeitet. Die Anordnung hat auch den
Vorteil, daß man, da man über eine gewisse Umfangsgeschwindigkeit und damit Raddurchmesser
aus Festigkeitsgründen nicht hinausgehen darf und der Raddurchmesser wieder vom
Wärmegefälle abhängig ist, die sonst nicht zur Verfügung stehenden größeren Querschnitte
für den Durchfluß des Speicherdampfes stets erreichen kann. Die besondere Niederdruckstufe
für den Speicherdampf kann auch in bekannter Weise durch Teilung einer Stufe geschaffen
werden, so daß z. B. der eine Teil der kreisförmig angeordneten Düsen vom Frischdampf
der vorhergehenden Stufe, der andere Teil der Düsen von Speicherdampf durchflossen
wird. Die vorgeschlagene Anordnung einer besonderen ersten Niederdruckstufe für
den zugeführten Abdampf ist bei Frischdampfabdampfturbinen bereits bekannt. In vorliegendem
Falle handelt es sich jedoch nicht um den von einer beliebigen außenstehenden Quelle
kommenden Abdampf, sondern um den Speicherdampf, der von dem Hochdruckteil derselben
Maschine erst in den Speicher gelangt, so daß also sowohl der den Niederdruckteil
durchfließende Frischdampf wie der im .Speicher angesam=melte Dampf der Hochdruckstufe
oder -stufen für die Kesselbelastung in Frage kommt.
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Wenn auch der Speicher oft nur dazu dienen soll, um trotz unveränderter
.mittlerer Kesselbelastung eine Veräniderung der Maschinenleistung erreichen zu
können, so findet derselbe doch auch in dem Fall Verwendung, wo der Speicherdampf
außerdem noch für andere Zwecke, wie z. B. zum Kochen oder zum Betrieb einer besonderen
Abdampfmaschine Verwendung finden soll.
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Umgekehrt kann ein für solche Zwecke vorhandener Speicher durch Anschluß
an -die besondere in der Frischdampfmaschine vorgesehene Niederdruckstufe für den
Erfindungszweck ausgenutzt -werden. Im übrigen kann nach der Erfindung die Frischdampfmaschine
selbst als Anzapfturbine oder Gegendruckturibine ausgebildet sein oder auch noch
Ab-
dampf von einer anderen. außenstehenden Quelle erhalten, der derselben
oder einer anderen Stufe zugeführt werden kann wie ider Speicherdampf.
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Wenn es auch für die Vereinfachung des Aufbaues,im allgemeinen am
zweckmäßigsten ist, Hoch- un=d, Niederdruckturbäne in einem Gehäuse zu vereinigen:,
so kann es doch in manchen Fällen von Vorteil sein, beide Turbinen in verschiedenen
Gehäusen unterzubringen, wenn es die bessere Dampfausnutzung erfordert. Der vom
Speicher kommernde Dampf kann außer in eine besondere Stufe der zugehörigen Turbine
auch noch zu einer anderen Niederdruckturbine oder allein zu dem Nnederdruckteil
einer zweiten Frischdampfturbin.e geführt werden, wenn im letzteren Fall diese zweite
Turbine von demselben Kessel oder iderselben Kesselbatterie
gespeist
wird, also für die Gleichhaltung der Kesselbelastung in Betracht kommt.
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Ebenso wie für den aus dem Speicher kommenden Dampf eine oder mehrere
besondere Stufen vorgesehen sind, bevor sich dieser Dampf mit dem übrigen durch
die Turbinenstufen fließenden Dampf mischt, so kann dies such für letzteren Dampf
hinter der Anzapfstelle für den Speicherdampf notwendig sein, um möglichst günstige
Druckverhältnisse in der Turbine zu erreichen.
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In gleicher Weise wie gemäß vorliegender Erfindung Drosselverluste
zwischen. Speicher und einer darauffolgenden angeschlossenen Stufe vermieden werden
sollen, ist es auch zweckmäßig, die Drosselverluste zwischen der Stufe, von der
dem Speicher der Dampf zugeführt wird und den Speicher selbst möglichst gering zu
halten. Zu diesem Zweck kann die entsprechende Stufe auf den j eweiligen, bei Dampfaufnahme
in den Speicher sich einstellenden Speicherdruck durch Regelung der aus der Stufe
abfließenden Dampfmenge geregelt werden, sei es durch Schließen oder Öffnen von
nach, der nächsten Stufe führenden Düsen dder durch Veränderung des zum Dampfspeicher
führenden Rührquerschnittes. Hierbei können beide Regelungsarten zu gleicher Zeit
angewendet werden, und zwar in der Weise, daß der eine Dampfabschluß geöffnet, der
andere geschlossen wird und umgekehrt, was neben dem üblichen Maschinenregler unter
Mitwirkung eines für die Aufrechterhaltung einer unveränderten Kesselbelastung notwendigen
Kesseldruckreglers geschehen kann. Die Regelungsvorrichtung für die Entleerung des
Speichers kann gleichfalls unter Mitwirkung des Kesseldruckreglers erfolgen. Die
dem Speicher vorhergehende Stufe wäre für das mittlere auftretende Gefälle zu berechnen.
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Die Anordnung des Speichers zwischen den Stufen einer einzigen Frischdampfturbine,sei
es, daß dieselbe in einem oder mehreren Gehäusen untergebracht ist, hat den Vorteil,
daß die geringe Belastung, bei der der Speicher gefüllt wird, durch die der Anzapfstelle
für den Speicherdampf vorgehende Stufe (oder Stufen) allein aufgenommen wird, so
daß diese Stufe (oder Stufen) gegenüber solchen Maschinen, 'bei denen die gewünschte
geringe Belastung durch zwei verschiedene Frischdampfturbinen aufgenommen werden
muß, infolge höherer Belastung mit besserem Wirkungsgrad arbeitet.
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Außerdem kann bei Anwendung nur einer Frischdampfturbine die Regelung
vereinfacht werden, da ja die Turbine in der Regel bereits zur Aufrechterhaltung
eines gleichbleibenden Kesseldruckes bezüglich des Frischdampfeinlasses, der Dampfdurchgangsquerschnitte
an der Entnahmestelle für den Speicher und oder Zuführungsstelle des Speicherdampfes
zur Niederdruckturbine geregelt wird.
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Auf diese Weise können ohne Verschiebung der Anschlußstellen des Speichers
an die Stufen einer oder mehrerer Frischdampfturbinen die sonst auftretenden Drosselverluste
auf das geringste Maß beschränkt und zugleich unter Erfüllung der Forderung gleichmäßiger
Kesselbelastung gute Dampfverhältnisse innerhalb der Turbine oder Turbinen erreicht
werden.
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Die Zeichnung zeugt in Abb. I und z verschiedene Ausführungsbeispiele,
und zwar ist in Abb. I der Speicher zwischen zwei Stufen einer Kondensationsturbine,
in Abb.2 zwischen Stufen einer Gegendruckkondensationsmaschine geschaltet. Es bezeichnet
in Abb. I a eine Kondensationsturbine, der bei b Frischdampf zugeführt wird. Aus
einer Zwischenstufe c kann bei zu hohem Kesseldruck oder zu geringem Kraftbedarf,
um den Druck der Kesselbatterie unveränderlich zu erhalten, Dampf zu einem Speicher
d geführt werden, der von dort bei einer Belastung der Turbine, für die der Kesseldampf
ohne Druckabfall nicht ausreichen würde, wieder einer besonderen Stufe e zugeführt
wird, die von dem Abdampf der vorhergehenden Turbinenstufe durch die Leitung f umgangen
wird.
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Genügt die Menge des dem Speicher entnommenen Dampfes nicht, um die
gewünschte hohe Belastung der Turbine bei einem bestimmten Kesseldruck zu erreichen,
so kann durch die Leitung -weiterer Albdampf der Sammelstufe e zugeführt werden.
Durch dieselbe Leitung kann auch dem Speicher Dampf zugeführt werden, wenn zur Auffüllung
des Speichers Anzapfdrudk in genügender Menge nicht zur Verfügung steht. Aus .dem
Speicher d kann durch die Leibuni- la auch Dampf für andere Zwecke entnommen werden.
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In der .Abb.2 ist die erste Stufe einer Gegendruckturbine i und, einer
Kondensationsmaschine k mit,der Kesselleitung l verbunden. Eine Anzapfleitung m
der Gegenldruckmaschine steht mit einem .Speicher n in Verbindung, aus dem Dampf
durch eine Leitung o einer besonderen Zwischenstufe der Kondensationsmaschine, wie
sie in A:bb. t bei e dargestellt ist, zugeführt werden kann, wenn die. unveränderlich
zu haltende Kesselbelastung zur Aufrechterhaltung einer von der Maschine k verlangten
hohen Leistung nicht ausreicht. Diel Anzapfleitung m ist ferner .mit einem Drosselorgan
p versehen, das durch einen .Druckregler q betätigt wird, der mit -der Gegendruckleitung
r in Verbindung steht, so daß abhängig von dem verlangten Gegendruck mehr oder weniger
Anzapfdampf
aus der Gegendruckmaschine dem Speicher zugeführt wird.
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In beiden Ausführungsbeispielen wird unter Beibehaltung einer normalen
Kesselbelastung auch bei steigender Belastung der Turbine oder Turbinen eine größere
Drosselung infolge des Druckunterschiedes zwischen dem allmählich sinkenden Speicherdruck
beim Entleeren des Speichers und dem an der Zuführungsstelle der Turbine bei einer
bestimmten Belastung vorhandenen Druck vermieden, so daß eine günstige Ausnutzung
des Wärmegefälles trotz wechselnden Speicherdruckes ermöglicht wird.
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Die Drosselverluste zwischen der Stufe, von der dem Speicher Dampf
zugeführt wird und dem Speicher selbst sind gemäß Abb. z durch die dort vorgesehene
Einstellung des Drosselorgans p möglichst gering gehalten.