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Einrichtung zur Regelung von Gegendruckdampfturbinen mit Speichern.
Gegenstand der Erfindung ist die Regelung von Gegendruckdampfturbinen für hohen
Gegendruck, die ihren Abdampf einer, mit Dampfspeicher versehenen Dampfturbinenanlage
zuführen, und hat den Zweck, die Dampferzeugung möglichst gleichmäßig zu halten.
Wollte man für die nachgeschaltete Turbinenanlage einen Ausgleich für die gesamte
Betriebszeit schaffen, so müßte man einen großen und teuren Dampfspeicher verwenden,
wobei aber die Gegendruckturbine nur eine einfache Regelung benötigte. Um einen
kleinen und billigen Speicher zu erhalten, ist vorgeschlagen worden, die Dampferzeugungsanlage
zu verschiedenen Zeiten verschieden, aber jeweils gleichmäßig, zu belasten. Bei
Vorschaltung einer Gegendruckturbine stellt sich dann die Notwendigkeit heraus,
die Dampfzufuhr zu dieser entsprechend der jeweiligen Dampferzeugung zu regeln.
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Gemäß der Erfindung erfolgt diese Regelung in der Weise, daß die Einlaßorgane
der Gegendruckturbine vom Speicherdruck unter Einschaltung eines toten Ganges derart
beeinflußt werden, daß ihre Einstellung dem jeweiligen mittleren Dampfverbrauch
entspricht. Vom Dampfkessel k (Abb. i) fließt der Gegendruckturbine g während längerer
Zeit eine nahezu unveränderliche Dampfmenge zu; ihr Abdampf fließt der nachgeschalteten
Turbine t in bekannter Weise teils unmittelbar, teils durch den Dampfspeicher s
zu. Sinkt die Belastung der Anlage, z. B. während des Nachtbetriebes, sehr stark,
so daß sich ein neuer, wesentlich geringerer Mittelwert ergibt, so würde zunächst
der überschüssige Abdampf der Gegendruckturbine g in den Speicher s strömen und
dessen Druck erhöhen. Erreicht der Speicherdruck einen bestimmten einstellbaren
Höchstwert, so veranlaßt er die Schließung 'von so viel Einlaßventilen x zur Gegendruckturbine
g nacheinander, bis wieder der Gleichgewichtszustand zwischen Dampferzeugung und
mittlerem Dampfverbrauch erreicht ist. Umgekehrt veranlaßt der Speicherdruck bei
Erreichung eines bestimmten Mindestwertes die Offnung der der neuen mittleren Belastung
entsprechenden Einlaßventile x zur Gegendruckturbine g. Die Regelung der nachgeschalteten
Turbine t kann in bekannter Weise wie bei gewöhnlichen Speicherturbinen erfolgen,
da es für ihre Wirkungsweise gleichgültig ist, ob sie ihren Frischdampf unmittelbar
vom Kessel oder von einer zwischen sie und den Kanal geschalteten Gegendruckturbine
erhält. Erhält die nachgeschaltete Turbine t auch noch_ Frischdampf von einem Dampfkessel
niedigeren Druckes, so ist der Gegendruck der Gegendruckturbine g dadurch bestimmt..
Andernfalls ist es zweckmäßig, die offenen Düsenquerschnitte der Einlaßventile x
zur Gegendruckturbine g angenähert proportional zu denen v der nachgeschalteten
Turbine t einzustellen; es wird dann der Einlaßdruck zu letzterer angenähert proportional
zu dem der ersteren. Man erreicht dadurch den Vorteil, daß eine weitere Beeinflussung
der Regelorgane durch den Zuführungsdruck nicht erforderlich ist. Zur Sicherheit
ist es zweckmäßig, die Einlaßventile x zur Gegendruckturbine g auch durch den Geschwindigkeitsregler
derart beeinflussen zu lassen, daß sie bei Überschreitung einer bestimmten Höchstdrehzahl
schließen.
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In Abb. 2 ist das Darnpfverbrauchsschaubild einer Anlage beispielsweise
wiedergegeben. `'Während der Zeit T1 sei der mittlere Dampfverbrauch G1, wobei der
wirkliche Dampfverbrauch um diesen Wert pendelt. Während der Zeit T2 sei der mittlere
Dampfverbrauch wesentlich kleiner, und zwar gleich G2, wobei der wirkliche Dampfverbrauch
ebenfalls um diesen Wert pendelt. Während der Zeit Tl.wird vom Kessel K die nahezu
konstante Dampfmenge G,. erzeugt und der Gegendruckturbine g zugeführt, die demnach
eine nahezu konstante Leistung erzeugt. Die nachgeschaltete Turbinet verbraucht
wegen ihrer veränderlichen Belastung eine um den Wert G1 pendelnde Dampfmenge, wobei
in bekannter Weise der von ihr gerade nicht verbrauchte Dampf dem Speicher s zugeführt
und ihr gelegentlicher Mehrdampfbedarf über G1 aus dem Speicher s gedeckt wird.
Während dieser Zeit schwankt der Speicherdruck z-"vischen zwei bestimmten Grenzen.
Sinkt der Dampfverbrauch der Anlage erheblich, beispielsweise auf den Mittelwert
G2 während der Zeit T2, so füllt si^h, da der Kessel zunächst immer noch die Dampfmenge
G1
erzeugt, der Speicher s, so daß sein Druck stark ansteigt. Sobald dieser einen bestimmten
Höchstwert erreicht oder etwas überschreitet, veranlaßt er die Ventile x der Reihe
nach zu schließen, wodurch die dem Kessel k entnommene Dampfmenge sinkt. Das Schließen
der Ventile x geht so lange vor sich, bis die vom Kessel entnommene Dampfmenge kleiner
wird als der augenblickliche Dampfverbrauch der Anlage (Punkt A). Alsdann wird wieder
Dampf dem Speicher entnommen, so däß sein Druck unter den bestimmten Höchstdruck
sinkt und das Schließen der Ventile x aufhört. Nach einigen Schwankungen stellt
sich dann ein neuer Gleichgewichtszustand ein, bei dem die Zahl der offenen Ventile
x dem neuen mittleren Dampfverbrauch G, entspricht. Das Umgekehrte ist der Fall,
wenn der mittlere Dampfverbrauch wieder größer wird. Hierbei sinkt der Speicherdruck
erheblich und v eranlaßt, wenn er einen bestimmten Mindestdruck erreicht oder überschritten
hat, die Ventile x der Reihe nach wieder zu öffnen, bis die Summe der von ihnen
geöffneten Düsen dem neuen höheren Mittelwert der Dampfmenge entspricht. Die Steuerung
der Ventile x arbeitet also erst nach Überschreitung eines bestimmten #,peicherhöchstdruckes,
gewissermaßen mit einem »toten Gang«.
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Demnach hat die Steuerung der Ventile x durch den Speicherdruck den
Zweck, diese Ventile entsprechend den jeweiligen Mittelwerten des Dampfverbrauchs
für längere Zeit fest einzustellen, so daß die Gegendruckturbine g längere Zeit
mit nahezu unveränderlicher Dampfmenge betrieben wird, während die Steuerung der
Ventile v und u, die in bekannter Weise erfolgen kann, den Zweck hat, die Abweichungen
des wirklichen Dampfverbrauches vom Mittelwert entweder dem Speicher s zuzuführen
oder aus ihm zu entnehmen.
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Das Einstellen der offenen Düsenquerschnitte der Einlaßventile x angenähert
proportional zu deren der Ventile v kann beispielsweise in folgender Weise erfolgen.
Die Gegendruckturbine g habe z. B. fünf gleiche Ventile mit je gleichen Düsen; dasselbe
sei bei "Turbine t der Fall, wobei natürlich dem größeren Volumen des Dampfes entsprechend
Ventile und Düsen der Turbine t größer sein müssen. Hat der Speicherdruck zur Zeit
7',. vier Ventile ganz geöffnet, so schließt er das erste Ventil v, so daß ebenfalls
vier Ventile v ganz offen sind, während der Geschwindigkeitsregler, wenn der Dampfverbrauch
etwas unter den Mittelwert G1 sinkt, das vierte Ventil v etwas drosselt und das
Überströmventil ii etwas öffnet, so daß der überschüssige Dampf in den Speicher
s übertreten kann; steigt jedoch der Dampfverbrauch über den mittleren Wert Gi,
so kann der Geschwindigkeitsregler kein weiteres Ventil v mehr öffnen, sondern er
öffnet ein zwischen Speicher s und Turbine t befindliches Düsenventil ze!, so daß
der Mehrdampfbedarf über G, vom Spei--her der Turbine t zugeführt wird. Zur Zeit
T'., seien zwei Düsenventile ganz offen; dann schließt der Speicherdruckregler die
ersten drei Ventile v ganz, so daß zwei Ventile v ganz offen sind. Auch hier drosselt
der Geschwindigkeitsregler entweder das zweite der offenen Ventile v oder er öffnet
das Ventil d etwas. Diese Art der Regelung hat zur Folge, daß der Einlaßdampfdruck
zur Turbinet annähernd proportional dem zur Turbine g ist. Turbine g arbeitet also
mit nahezu gleichbleibendem Druckverhältnis und Gefälle. Dies hat, namentlich wenn
Turbine g als einstufige Gleichdruckturbine mit Geschwindigkeitsabstufung (Curtisstufe)
ausgeführt wird, den Vorteil, daß die Turbine g bei allen Belastungen mit nahezu
demselben Wirkungsgrad arbeitet.
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Es ist an sich gleichgültig, ob die Gegendruckturbine mit der ihr
nachgeschalteten Turbine auf einer Welle oder auf verschiedenen Wellen sitzt.