DE405201C

DE405201C - Verfahren zum selbsttaetigen Messen, Anzeigen und Aufzeichnen des Wirkungsgrades von elektrischen Kraftwerken

Info

Publication number: DE405201C
Application number: DEG58602D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-03-10
Filing date: 1923-03-01
Publication date: 1924-10-31

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 31. OKTOBER 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 405201 KLASSE 42 k GRUPPE 7

(G 56602

Percival Charles Gilson in London.

Verfahren zum selbsttätigen Messen, Anzeigen und Aufzeichnen des Wirkungsgrades

von elektrischen Kraftwerken.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. März 1923 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in England vom 10. März 1922 beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum maß der Erfindung dienenden Einrichtungen selbsttätigen Messen, Anzeigen und Aufzeich- sind auf der Zeichnung in zwei Abbildungen

nen des Wirkungsgrades eines elektrischen Kraftwerkes.

dargestellt.

U ist ein Kesselraumkreis und V der Be-

Die zur Durchführung des Verfahrens ge- lastungskreis. Der Kesselraumkreis ist im

nachfolgenden der Kürze halber als Kohlekreis bezeichnet. Er wird durch einen Transformator T aus der Hauptwechselstromleitung gespeist, während die Sekundärwicklung des Transformators so gewickelt ist, daß sie eine konstante passende E. M. K. liefert, beispielsweise 4VoIt pro Feuerung. Erforderlichenfalls kann die Sekundärwicklung dieses Transformators mit einer einstellbaren Spannungsabzapfung R versehen sein. Die beiden x\usführungsbeispiele setzen eine Kraftstation mit fünf selbsttätigen Kesselfeuerungen M, N, O, P, Q voraus.

Jede Feuerung enthält eine Anzahl von Schiebewiderständen, deren Schieber F durch die Feuertür betätigt wird, derart, daß die Länge der im Kreis eingeschalteten Spulen proportional der Stärke der Feuerungsschicht ist. Ferner enthält jede Feuerung einen

ao Schalter, der durch das Handrad, mit dem die Geschwindigkeit der Teuerung geändert wird, gedreht oder durch die zu demselben Zwecke dienende Zahnstange hin und her verschoben werden kann.

Abb. ι zeigt drehbare Schalter E₁

Abb. 2 geradlinig bewegbare Schalter 7·¹. Bei beiden Ausführungsformen sind die Kontakte des Schalters so angeordnet und mit den obenerwähnten Widerständen verbunden, daß der durch die Feuertür in den Kreis eingeschaltete Widerstand mit der Rostgeschwindigkeit multipliziert wird und der in den Kreis eingeführte Gesamtwiderstand immer proportional dem Kohleverbrauch ist. Es soll angenommen werden, daß die Feuerungen mit vier Geschwindigkeitsstufen, von Null beginnend, arbeiten, und daß die Schalter E sich für jede Feuerung in einer anderen Lage befinden. Der Schalter der Feuerung M entspricht der ersten Geschwindigkeitsstufe der Feuerung, der Schalter der Feuerung Q entspricht dem Stillstand der Feuerung, während die Schalterstellungen der anderen Feuerungen der zweiten, dritten und vierten Geschwindigkeitsstufe entspricht.

Bei der Anordnung nach Abb. 1 enthält

jede Feuerung vier Widerstände A, B, C, D entsprechend den Geschwindigkeitsstufen, die mit Kontakten 1, 2, 3, 4 versehen sind, während der Schalthebel um den Punkt 7 drehbar angeordnet ist. Dieser Hebel ist mit dem Feuerungsgetriebe gekuppelt, während jede Feuerung mit einem Kontakt 5 versehen ist, auf den sich der Schalter E legt, wenn die Feuerung stillsteht oder außer Betrieb ist.

Erforderlichenfalls kann außerdem noch ein

selbsttätiger Schalter vorgesehen werden, 'der den Schalter E entsprechend verstellt, wenn eine Feuerung mit Absicht oder durch einen Unglücksfall stillsteht.

Die Drehachse 7 der ersten Feuerung M ist an der einen Klemme der Sekundärwicklung des Transformators T angeschlossen, während der Kontakt 5 der letzten Feuerung mit der beweglichen Spule Y eines Wattmeters W verbunden ist, welch letztere gleichzeitig an I die andere Klemme der Sekundärwicklung angeschlossen ist. Der Kontakt 5 der ersten ; Feuerung JIi ist mit der Drehachse 7 des

Schalters E der zweiten Feuerung verbunden : usw. Ferner sind die Kontakte auch mit den Schiebern der Schiebewiderstände durch eine ; Leitung 6 verbunden.

Wie man aus Abb. 1 erkennt, entspricht der ersten Geschwindigkeit jeder Feuerung die Einschaltung des Widerstandes A in den Kreis (s. Feuerung M), der zweiten Geschwindigkeit die Einschaltung von B (s. JV), der dritten von C (s. O) und der vierten . von D (s.P). Sobald der Schalter £ auf Kontakt 5 liegt, sind die Widerstände allein kurzgeschlossen (s. Q).

Die Widerstandswerte für die Längeneinheit der Spulen A, B, C, D sollen nun zueinander dieselben Verhältnisse haben, wie sie zwischen den verschiedenen Geschwindigkeitsstufen der Feuerung bestehen. Wenn ; z. B. die zweite Geschwindigkeit zweimal, , die dritte dreimal und die vierte viermal so groß ist als die erste Geschwindigkeit, ver- go halten sich die Werte der Widerstände A, B, C, D pro Längeneinheit wie 1:2:3:4.

Man erkennt aus dem Obigen, daß die Feuerhöhe die Länge des Widerstandes in jedem Feuerungskreis bestimmt, während die Betriebsgeschwindigkeit der Feuerung den Widerstandswert der Länge bestimmt, wobei sich als Resultat ein Kohlekreis ergibt, bei dem der Gesamtwiderstand sich direkt mit dem Kohleverbrauch ändert. Infolgedessen ändert sich bei konstanter E. M. K. der Strom J₁ in- diesem Kreis umgekehrt gegenüber dem Kohleverbrauch.

Für den Belastungskreis V ist in der Hauptleitung ein Umformer 5 vorgesehen, der einen Strom J₂ proportional der Haupt-Kilo-Volt-Ampereleistung ergibt; dieser Kreis ist mit der festen Spule X des Wattmeters W verbunden.

Da der Strom Z₁ im Kohlekreis sich im di- no rekten Verhältnis zum reziproken Kohleverbrauchswert ändert und der Strom J₂ im Belastungskreis sich mit K. V. A. ändert, ändert sich die Ablesung am Wattmeter im geraden Verhältnis von K. V. A. zum Kohleverbrauch.

Da der Kohlekreis mit der Hauptspannung und der Belastungskreis mit dem Hauptstrom in Phase ist, korrigiert sich das Instrument selbsttätig auf den Kraftfaktor und ergibt infolgedessen die Ablesung »Kilogramm Kohle pro Kilowattstunde« den Hauptwirkungsgrad der Anlage.

Wo mehr als ein Stromumformer notwendig ist, um einen Strom entsprechend der Gesamtbelastung zu erzeugen, kann die Spule des Wattmeters unterteilt werden, derart, daß jeder Teil in einem besonderen Transformatorkreis liegt, um die Drosselwirkung der Serientransformatoren zu vermeiden. Naturgemäß braucht die Anzahl der Widerstände im Kohlekreis für jede Feuerung nicht gleich ίο der Zahl der Arbeitsgeschwindigkeiten zu sein. Man kann jede gewünschte Anzahl von Widerstandsspulen bei jeder Feuerung verwenden, solange die Anordnung so ist, daß der Gesamtwiderstand im Kreise immer proportional dem Kohleverbrauch ist.

Abb. 2 zeigt eine andere Anordnung der Widerstände und Schalterkontakte für den Kohlekreis. Hier werden die Schalter E¹ geradlinig bewegt, und jede Feuerung enthält drei Widerstandsspulen A¹, B¹, C¹. Eine dieser Spulen hat den halben Widerstandswert pro Längeneinheit von den beiden anderen; wenn z. B. A¹ 2,5 Ohm auf den Zoll hat, dann haben B¹, C¹ 5 Ohm auf den Zoll. Jede Feuerung hat ferner vier parallele Kontakte 11, 12, 13, 14, von denen die beiden mittleren 12 und 13 dauernd mit dem Schalter E¹ verbunden sind. Der Kontakt 11 ist in die Teile n" und ΐΐ^δ unterteilt, wobei der erste Teil mit dem Widerstände¹ und der zweite mit dem Kontaktschieber F verbunden ist. Der Kontakt 14 ist in fünf Teile 14⁰ bis 14* geteilt, von denen 14° und I4^C mit dem Widerstand B¹, 14¹' und i4^rf mit dem Widerstand A¹ und 14'' mit dem Kontaktstück 12 verbunden sind. Der Schalter E¹ gleitet auf den Kontaktstücken 12 und 13 und verbindet die Teile des Kontaktstückes 11 mit den verschiedenen Teilen des Kontakts,tückes 14, wodurch verschiedene Widerstände oder Widerstandskombinationen in den Kreis geschaltet werden. Das Kontaktstück 12 der Feuerung M ist mit der einen Klemme der Sekundärwicklung des Transformators T und das Kontaktstück 13 dieser Feuerung mit dem Kontakt 12 der nächsten Feuerung verbunden. Alle Kontaktstücke 12 und 13 liegen in Reihe, während das Kontaktstück 13 der. letzten Feuerung mit der beweglichen Spule eines Wattmeters W verbunden ist, die gleichzeitig an die andere : Klemme der Sekundärwicklung des Transformators T angeschlossen ist.

Wie man aus der Zeichnung erkennt, bewirkt die erste Feuerungsgeschwindigkeit die Verbindung des Schalters E¹ mit den Kontakten ii^s und 14⁰; hierdurch wird der Widerstand.·!¹ in den Kohlekreis eingeschaltet (s. Feuerung M); die zweite Geschwindigkeit bewirkt die Verbindung der Kontakte n^& und i4^e, wodurch der Widerstand B¹ in den Kreis eingeschaltet wird (s. Feuerung N); durch die dritte Geschwindigkeit werden die Kontakte 11° und 14* verbunden und hierdurch die beiden Widerstände A¹ und C¹ eingeschaltet (Feuerung 0); durch die vierte Geschwindigkeit werden die Kontakte 1 i^ffi und 14* verbunden und die beiden Widerstände B¹ und C¹ eingeschaltet (Feuerung P). Wenn eine Feuerung stillstehi oder außer Betrieb ist, verbindet deren betreffender Schalter E¹ die Kontakte ΐΐ^δ und 14*, wodurch alle Widerstände kurzgeschlossen werden (Feuerung O).

Auf diese Weise bestimmt wieder die Dicke der Feuerungsschicht die Länge des Wider-Standes in jedem Feuerungskreis und die Arbeitsgeschwindigkeit den Widerstandswert der Länge, so daß der Gesamtwiderstand im Kreise sich immer mit dem Maß des Kohleverbrauchs ändert. Der Belastungskreis ist mit der festen Spule X des Wattmeters W verbunden, das wieder in »Kilogramm Kohle für die Kilowattstunde« geeicht ist.

Wenn man den Wirkungsgrad mit größerer Genauigkeit bestimmen will, kann die bewegliehe Spule Y des Wattmeters mit einem parallel dazu geschalteten Nebenschlußwiderstand Z versehen sein.

Um den Wirkungsgrad in »Kilogramm Wasser für die Kilowattstunde« angeben zu können, ist ein zweites Wattmeter W¹ vorgesehen. Wie vorher sind zwei elektrische Kreise vorgesehen, von denen der eine mit der beweglichen Spule F¹ des Wattmeters und der andere mit der festen Spule X¹ verbunden. Die letztere wird durch eine Abzweigung vom Belastungskreis V gespeist, der durch den Transformator S gespeist wird, so daß sich der Strom in diesem Kreise direkt mit den K. V. A. ändert. Die bewegliche Spule Y¹ wird durch den Transformator T mittels eines Kreises gespeist, der als »Wasserkreis« bezeichnet werden soll und parallel zum Kohlekreis liegt. Dieser Wasserkreis hat einen Widerstand H, der so angeordnet ist, daß der davon in den Kreis eingeschaltete Wert durch einen Gleitschieber / verändert wird, · der irgendwie von einer Wasseruhr o.dgl. zwangläufigangetriebenwird. Der Wasserkreis setzt sich in Reihe zu jedem n₀ solchen Wassermesser fort, so daß ein Meßinstrument in diesem Kreise in »Kilogramm W'asser pro Stunde« geeicht werden kann. Da der Strom im Wasserkreis sich umgekehrt mit dem Dampfverbrauch ändert und der Strom im Belastungskreis sich direkt mit der Belastung ändert, kann das Wattmeter W¹ in »Kilogramm Wasser pro Kilowattstunde« geeicht werden.

Erforderlichenfalls kann die Anordnung noch so eingerichtet werden, daß sie den Wirkungsgrad des Kessels anzeigt. Diese Anzeige

kann mit Hilfe eines Wattmeters erhalten werden, dessen eine Spule mit einem Kohlekreis und dessen andere Spule mit einem Wasserkreis verbunden ist, wobei beide Kreise mit Widerständen versehen sind, die in den Kreis derart eingeschaltet werden können, daß der Strom im einen Kreise sich umgekehrt mit dem Kohle- (oder Wasser-) Verbrauch und der Strom im anderen Kreise ίο sich direkt mit dem Wasser- (oder Kohle-) Verbrauch ändert.

Claims

P ATENT-AN SPRÜCHE:

i. Verfahren zum selbsttätigen Messen,

Anzeigen und Aufzeichnen des Wirkungsgrades von elektrischen Kraftwerken, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ströme in zwei elektrischen Kreisen sich zwangläufig derart verändern läßt, daß der Strom in dem einen Kreise stets unmittelbar abhängig ist von einer der beiden Größen, die zur Bestimmung des Wirkungsgrades verglichen werden sollen, und der Strom in dem anderen Kreise stets abhängig ist von der anderen dieser beiden Größen, deren Verhältnis zueinander mittels eines Wattmeters oder einer ähnlichen multiplizierenden Vorrichtung angezeigt wird, die das Produkt der Stromwerte in den beiden Kreisen zu bilden vermag.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Widerstände derart in einen der beiden Kreise eingeführt werden, daß der in diesen Kreisen fließende Strom stets umgekehrt proportional dem Kohle- oder dem Wasserverbrauch ist.
3. Einrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^:

das Wattmeter (2) entgegengesetzt gewickelte Spulen enthält, von denen die, eine in dem mit den Widerständen versehenen Kreis angeordnet ist, während die . andere in einem Kreis des elektrischen Generators liegt, so daß sie auf die Änderungen anspricht, die von den Belastungsänderungen des Generators erzeugtwerden.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Widerstände enthaltende Kreis durch eine Stromquelle von konstanter E. M. K. oder durch eine E. M. K. mit Energie versehen wird, die der durch die Kraftanlage erzeugten Spannung direkt proportional ist, während der andere Kreis durch eine E. M. K. mit Energie versehen ist, die der elektrischen Belastung der Kraftanlage direkt proportional ist, so daß der in diesem letzteren Kreise fließende Strom stets direkt proportional der elektrischen Belastung an der Kraftstation ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unabhängige Widerstände in den Kohlekreis entsprechend der Betriebsgeschwindigkeit einer mechanischen Kesselfeuerung eingeschaltet sind, deren letztere Antriebsgeschwindigkeit die Einschaltung des oder der Widerstände in den Kohlekreis steuert.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine von dem Feuerungsgetriebe betätigte Vorrichtung in Verbindung mit mehreren voneinander unabhängigen Widerständen, derart, daß die Dicke der zugeführten Kohleschicht den Teil des Widerstandes bestimmt, der in den Kohlekreis eingeführt wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktstück durch das Feuerungsgetriebe in eine Anzahl von verschiedenen Lagen gebracht wird zum Zwecke, in verschiedenen Lagen in Kontakt mit Gegenkontakten gebracht zu werden, wodurch ein oder mehrere Widerstände in den Kohlekreis eingeschaltet werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die\¥iderstände so angeordnet sind, daß sie in den Kohlekreis nur dann mechanisch einschaltbar sind, wenn die Feuerung in Betrieb ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Widerstände der Zahl der Geschwindigkeitsstufen der mechanischen Feuerung entspricht.
10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander unabhängigen Widerstände verschiedenen Widerstahdswert für die Längeneinheit besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.