-
Einrichtung zum Parallelbetrieb von Gasmaschinen mit Dampfmaschinen.
13ei Parallelbetrieb von Gasmaschinen mit Dampfmaschinen, beispielsweise zur Erzengung
elektrischer Energie in Hüttenwerken, ist man im allgemeinen bestrebt, einen möglichst
großen Teil der verfügbaren Gasenergie in den Gasmaschinen auszunutzen und außerflein
Sie letzteren möglichst bei Vollast zu betreilwn, da ihr Wirkungsgrad bei Teillasten
stark sinkt. Die Dampfmaschinen nutzen dann ,len Rest des von den Gasmaschinen nicht
verbrauchten Gases aus, indem dieser unter den Kesseln verbrannt wird, una liefern
meist noch mit einer zusätzlichen Kohlenfeaerung die Spitzenbelastung.
-
Die Regelung Mieses Parallelbetriebes, bei dein die Gasmaschinen die
Grundlast. die Dainpfinaschinen die Spitzenlast übernehmen, macht so lange keine
Schwierigkeiten, als für i - ersteren st,-, 'i- ändig genügend Gas zur Verfü-"un-
steht. Die Regler beider Maschinenarten werden dann durch die zugehörige Einrichtung
zur Drehzahlveränderung so eingestellt, claß, solange der Leistungsbedarf mit der
Voll-Z, der Gasmaschinen übereinstimmt, die Dampfmaschinen die Ventile vollkommen
abgeschlossen haben und .die Gasmaschinen voll eröffnet sind. Wir!1 die Last kleiner,
so bleiben die Ventile der Dampfmaschinen geschlossen, und die Gasmaschinen beginnen
bei steigender Drehzahl abzuschließen. Wächst die Last, so bleiben die Gasmaschinen
voll eröffnet, während die Dampfmaschinen bei sinkender Drehzahl ihre Leistung steigern.
-
In Abb. r sind diese Verhältnisse graphisch veranschaulicht. Die Linie
G stellt beispielsweise die Änderung der Drehzahl einer Gasmaschine in Abhängigkeit
von der Belastung dar; D ist die entsprechende Kurve für die parallel betriebene
Dampfmaschine. Bei Nulllast arbeitet die erstere mit der Drehzahl cr, bei Vollast
mit der geringeren Drehzahl b; diese stimmt überein mit der Drehzahl c, bei welcher
das Abschlußorgan der bis dahin leer mitlaufenden, Dampfmaschine geöffnet wird,
deren Drehzahl bei Vollast auf den Wert d sinken möge. Die Linien G und D sind also
zugleich eint Darstellung für den Ungleichförmigkeitsgraa der zii leiden :Maschinen
gehörigen Regler.
-
Die in Abb. r dargestellte Regelweise, ],ei der die Regler hinsichtlich
ihrer Ungleichförmigkeit nicht besonders abgestimmt zu sein, d. h. die Neigungswinkel
der Linien D und (; in keinem bestimmten Verhältnis ztt stehen brauchen, ist so
lange durchführbar, als ständig genügend Gas für die augenblickliche Kraftleistung
zur Verfügung steht. Ist dies nicht der Fall, so muß die Gasmaschine durch die Drehzahlverstellvorrichtung
entlastet werden. Das Zusammenarbeiten der beiden 'Maschinen erfolgt dann nach dein
Diagramm der Abb. a. Die Dampfmaschine öffnet ihre Ventile bei einer Drehzahl c,
die z. B. dem Punkte c auf G, also einer geringeren Belastung der Gasmaschine entspricht.
Dies hat äber zur Folge, daß bei einer solchen Einstellung die Belastungsschwankungen
innerhalb eines bestimmten Bereiches nicht nur die Dampfmaschinen, sondern auch
dieGasmaschinen beeinflußen. Handelt* es sich, wie meist üblich, um eine Drehstromanlage,
so wird die Gasmaschine von der Periodenzahl des :Netzes in ihrer Leistung beeinflußt,
die ihrerseits von den Belastungsschwankungen der Dampfmaschine abhängig ist. Aber
auch bei Gleichstrombetrieb erfolgt eine Rückwirkung von der elektrischen Maschine
aus, so daß in jedem Falle die Belastungsschwankungen von beiden Maschinen übernommen
werden und die Gasmaschine nicht mehr mit konstanter Grundbelastung läuft. Dies
ist nachteilig für den Wirkungsgrad der Gasmaschine.
-
Der ungünstige Einfluß der Belastungsschwankungen auf den Gasverbrauch
der Gasmaschine könnte nun allerdings dadurch gemildert wer:.len, daß der Dampfmaschinenregler
eine erheblich flachere Federkraftkurve erhält als -leg Gasmaschinenregler. Dieser
Fall ist in Abb.3 veranschaulicht. Aber auch bei einer Ungleichförmigkeit der Gasmaschine,
die fünfmal größer ist als die der Dampfmaschine, werden noch bei Änderungen der
Dampfmaschinenlast
zwischen Leerlauf und Volfast an der Gasmaschine
entsprechende Belastungsänderungen von 2o Prozent auftreten, welche die Wirtschaftlichkeit
des Gasverbrauchs unnötig verschlechtern.
-
Diese Nachteile werden nun gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß bei parallel geschalteten Gruppen von Gas- und Dampfmaschinen die Belastung
der Gasmaschinen dauernd selbsttätig der zur Verfügung stehenden Gasmenge angepaßt
wird. Die Gasmaschinen werden durch selbsttätig wirkende Vorrichtungen nur dann
entlastet, wenn nicht genügend Gas vorhanden ist, während bei ausreichender Gaszufuhr
eine ständige Vollbelastung entsprechend der Grundbelastung der Gasmaschinen sichergestellt
ist. Diese Wirkung wird überdies erzielt, ohne daß eine Abstimmung der LTngleichförmigkeit
der Regler nötig ist. Als selbsttätig wirkende Vorrichtung dient ein von der Spannung
in der Gaszufuhrleitung beeinflußter Gasdruckregler. Dieser wirkt beispielsweise
bei Gasmangel, der durch sinkenden Gasdruck bemerkbar wird, auf die Regelung der
Gasmaschinen derart ein, daß diese ihre Leistung verringern, bis der N-i):ndestgasdruck,
auf den der Gasdruckregler eingestellt ist, sich wieder herstellt. Dies führt dann
dazu, daß die Maschinen so stark entlastet werden, als der augenblicklich verfügbaren
Gasmenge entspricht, während sie sonst ständig bei Vollast oder der dem gesamten
Kraftl-edarf der Anlage entsprechenden Belastung unter bestem Wirkungsgrad arbeiten
können. Diese Verhältnisse gelten für Parallelhetrieb bei Drehstrom.
-
Abb. .l veranschaulicht ein Beispiel einer solchen Anlage in schematischer
Darstellung. Von der Gasleitung a' wird einerseits die eine Dynamomaschine c antreibende
Gasmaschine b, anderseits die Feuerung -ler Dampfkesselanlage d gespeist, die Dampf
der Rohrleitung e zuführt, an welche die Dampfkraftmaschine f angeschlossen ist.
Letztere treibt die Dynamomaschine g an, welche auf das gleiche Netz 1a wie die
Dynamomaschine c arbeitet. Die Dampfmaschine ist mit einer Füllunas- oder Düsenregelung
i versehen, die in gewöhnlicher Weise durch einen Geschwindigkeitsregler h bewirkt
wird. Das Einlaßorgan L :der Gasmaschine steht einerseits unter der Einwirkung des
Geschwindigkeitsreglers m, anderseits unter der Ein,virkung eines Druckreglers st,
der sich in Abhängigkeit von dem im Netz a herrschenden Druck verstellt. Wie die
Zeichnung andeutet, wirkt der Druckregler bei abnehmendem Druck in der Leitung a
in gleicher Weise auf das Einlaßorgan wie der Fliehkraftreglerm bei zunehmender
Geschwindigkeit der Maschine, d. h. er schließt den Gaseinlaß.
-
Bei Gleichstrom kann der Eingriff des Gasdruckreglers derart erfolgen,
daß bei sinkendem Gasdruck die Erregung der Gasdynamo vermindert wird, wodurch eine
Entlastung der .1Taschine stattfindet.
-
Umgekehrt kann der Eingriff des Gasdruckreglers bei sinkendem Gasdruck
auch in der Weise erfolgen, daß durch Öffnung der Ventile oder Steigerung der Erregung
die Dampfmaschine stärker belastet wird, wodurch die Leistungsregelung auf die Gasmaschine
übergeht, die dann entsprechend entlastet wird.
-
Abb. 5 veranschaulicht den ersteren Fall gleichfalls in schematischer
Darstellung. Hier wirkt der Gasdruckregler n mit der Düsenregelung iderDampfkraftmaschine
f zusammen, während das Einlaßorgan l der Gasmaschine b
nur von dem
Fliehkraftregler in beherrscht wird. Bei sinkendem Gasdruck in der Leitung a wird
der Dampfeinlaß weiter geöffnet.