DE4314390C2

DE4314390C2 - Method for operating a hydraulic system

Info

Publication number: DE4314390C2
Application number: DE4314390A
Authority: DE
Inventors: Velimir Dipl Ing Bakran
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2013-05-01
Also published as: EP0622586A1; EP0622586B1; ATE170966T1; DE4314390A1; DE59406860D1

Abstract

The invention relates to a method and an arrangement for operating a pipeline (12) for flowing media, preferably for water, deionised water or condensate, which media flow at least partially through an apparatus (14) arranged in the pipeline (12) and provided with a bypass line (16), a change in the distribution of the partial flows being effected by a change in the flow resistance of the bypass line (16) when a reduction in the volumetric flow of the flowing medium leads to increased flow resistance or stoppage of flow. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines eine Zuflußleitung, einen mit einer Bypassleitung versehenen Apparat, z. B. Wärmetauscher, und eine Abflußleitung enthalten den hydraulischen Systems für strömende Medien, vorzugsweise für Wasser, Deionat oder Kondensat, welche Medien zumindest im Teilstrom den von der Zuflußleitung gespeisten, mit der Bypassleitung versehenen Apparat durchströmen, wobei die Verringerung des Volumen stromes des Mediums zu einer Änderung des Strömungswiderstands im Apparat führt sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an inflow line, an apparatus provided with a bypass line, e.g. B. heat exchanger, and a drain line contain the hydraulic system for flowing media, preferably for water, deionized water or condensate, which media at least in the partial flow that is fed by the inflow line, with the bypass line flow through the apparatus provided, reducing the volume flow of the medium to a change in the flow resistance in the Apparatus leads and an apparatus for performing the method.

Im Anlagenbau ist allgemein bekannt, einen in einem Rohrleitungsstrang angeordneten Wärmetauscher mit einer Bypassleitung zu versehen. Dabei ist das Verhältnis der Teilströme, welche den Wärmetauscher und die Bypassleitung durchströmen, üblicherweise mittels einer Blende in der By passleitung fest vorgegeben.It is generally known in plant engineering, one in a pipeline arranged heat exchanger to be provided with a bypass line. It is the ratio of the partial flows, which the heat exchanger and Flow through the bypass line, usually by means of an orifice in the by-pass pass line fixed.

Unter bestimmten Umständen, z. B. bei Teillast, kommt es zu einer Verringerung des Volumenstroms des durchströmenden Mediums. Aufgrund der Verringerung des Durchflusses durch den Wärmetauscher kann es hier infolge der unveränderten Einspeisung des Heizmediums, z. B. Dampf, zu einer spontanen Aufheizung des Strömungsmediums mit anschließender Dampfbildung in den Wärmetauscherrohren kommen, so daß diese schließlich nur noch mit Dampf gefüllt sind. Der hierdurch stark erhöhte Strömungswiderstand ist dabei deutlich größer als der Widerstand der Blende in der Bypassleitung, so daß es zu einem Strömungsstillstand in dem Wärme tauscher kommen kann und aufgrund dessen das strömende Medium ausschließlich über die Bypassleitung geführt wird.Under certain circumstances, e.g. B. at partial load, there is a Reduction of the volume flow of the medium flowing through. Because of reducing the flow through the heat exchanger can be here due to the unchanged supply of the heating medium, e.g. B. steam to one spontaneous heating of the flow medium with subsequent Vapor formation in the heat exchanger tubes come, so that these eventually are only filled with steam. The hereby greatly increased Flow resistance is significantly greater than the resistance of the orifice in the bypass line so that there is a stall in the heat exchanger can come and because of that the flowing medium is routed exclusively via the bypass line.

Das zuvor geschilderte Problem kann auch auftreten, wenn infolge störfallbedingter Unterbrechung des Volumenstroms, z. B. infolge Pumpenausfall oder Fehlfunktion einer Rohrleitungsabsperrung im vorangehenden Rohrleitungsabschnitt, die Förderung des Medium zeitweise unterbleibt. Beim Wiederanfahren, d. h. nach Beseitigung der Störung, kann aus den zuvor geschilderten Gründen das im Wärmetauscher befindliche Medium verdampft sein, was zur Folge hat, daß durch die Dampfblasenbildung im Wärmetauscher dessen Widerstand für die Strömung so groß ist, daß es hier zu einem Stillstand der Strömung kommt.The problem outlined above can also occur if as a result accident-related interruption of the volume flow, e.g. B. as a result Pump failure or malfunction of a pipe shut-off in the preceding pipe section, the promotion of the medium temporarily is omitted. When starting again, d. H. after eliminating the fault, may for the reasons described above, the one in the heat exchanger Medium evaporated, which has the consequence that through the formation of vapor bubbles in the heat exchanger whose resistance to the flow is so great that it here the flow comes to a standstill.

Bei Teillasten, d. h. bei kleinen Gesamtströmen ist der Strömungswiderstand der im folgenden als Schaltung bezeichneten Anordnung des Wärmetauschers mit Bypassleitung in der Rohrleitung niedriger. Hierbei kann geschehen, daß eine Schaltungsanordnung, die bei hohem Gesamtstrom stabil arbeitet, nunmehr instabil wird, d. h. daß die zuvor geschilderten Effekte auftreten.At partial loads, i.e. H. for small total flows, the flow resistance is the arrangement of the heat exchanger referred to below as the circuit with bypass line in the pipeline lower. It can happen that a circuit arrangement which operates stably at a high total current, now becomes unstable, d. H. that the effects described above occur.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, um so auf einfache Weise Instabilitäten beim Betrieb der Rohrleitung sicher auszuschließen.Starting from this prior art, it is therefore an object of the invention a method and an apparatus for performing the method create so easily instabilities in the operation of the pipeline sure to rule out.

Zur Lösung der Aufgabe dienen erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist vorgesehen, daß bei Verringerung des Gesamtvolumenstroms des Mediums, z. B. bei Teillast, die zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes im Apparat führt, der Strömungswiderstand in der Bypassleitung geändert wird und so die Durchflußmenge des strömenden Mediums durch den Apparat geregelt wird und eine Änderung der Aufteilung der Teilströme erfolgt. Das bedeutet, daß er findungsgemäß der Strömungswiderstand in der Bypassleitung veränderlich einstellbar ist, so daß er stets gleich ist dem Strömungswiderstand des Apparates. Hierdurch wird erreicht, daß der Apparat ausreichend mit Strömungsmedium gespeist wird, so daß es zu unerwünschten Teil- oder Vollverdampfungen, welche den Strömungswiderstand des Apparates heraufsetzen, vermieden oder zumindest überwunden werden.According to the invention, the characteristic ones serve to achieve the object Features of claim 1. It is provided that Reduction of the total volume flow of the medium, e.g. B. at part load, the leads to an increase in the flow resistance in the apparatus which Flow resistance in the bypass line is changed and so the Flow rate of the flowing medium is regulated by the apparatus and there is a change in the division of the partial flows. That means he according to the invention, the flow resistance in the bypass line is variable is adjustable so that it is always the same as the flow resistance of the Apparatus. This ensures that the apparatus is sufficient Flow medium is fed, so that it is too unwanted partial or Full evaporation, which is the flow resistance of the apparatus increase, be avoided or at least be overcome.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Teilstrom durch die Bypassleitung unterbrochen wird, sobald im Apparat ein erhöhter Strömungswiderstand auftritt. Diese Variante erfordert nur geringen schaltungstechnischen bzw. meß- und regelungstechnischen Aufwand und ist daher einfach und kostengünstig realisierbar.According to a preferred embodiment of the invention be provided that the partial flow is interrupted by the bypass line as soon as an increased flow resistance occurs in the apparatus. This Variant requires only low circuit or measurement and control engineering effort and is therefore simple and inexpensive realizable.

Gemäß einer weiteren Variante kann es aber zweckmäßig sein, eine stufenlose Änderung der Aufteilung der Teilströme und damit eine Änderung des Strömungswiderstandes vorzunehmen, um auf diese Weise die geforderten Verfahrensparameter bestmöglich einzuhalten, d. h. die Durchflußmenge des strömenden Mediums durch den Apparat zu regeln. Eine derartige stufenlose Änderung des Durchflußquerschnitts der Bypassleitung ist im Vergleich zur ersten Variante aufwendiger, dafür aber auch im Hinblick auf den Betrieb der Schaltungsanordnung günstiger. Dabei wird der Strömungswiderstand der Bypassleitung bei Erhöhung des Strömungswiderstands des Apparats ebenfalls erhöht.According to a further variant, however, it can be expedient to use a stepless one Change in the division of the partial streams and thus a change in Flow resistance to make the required in this way Adhere to process parameters as best as possible, d. H. the flow rate of the to regulate flowing medium through the apparatus. Such a stepless Change in the flow cross section of the bypass line is compared to first variant more complex, but also with regard to the operation of the Circuit arrangement cheaper. The flow resistance of the Bypass line when the flow resistance of the apparatus is increased also increased.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens an kreuzgeschalteten Enthitzern bei Dampfkraftanlagen ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil daraus, daß bei Teillasten der Teilstrom des Speisewassers durch den Enthitzer erhöht wird, als Folge die Austrittstemperatur des Speisewassers erhöht wird und der thermische Wirkungsgrad des Prozesses verbessert wird.When using this method on cross-connected desuperheaters Steam power plants have an additional advantage from the fact that Partial loads the partial flow of feed water is increased by the desuperheater, as a result, the outlet temperature of the feed water is increased and the thermal efficiency of the process is improved.

Ein hydraulisches System für die Durchführung des eingangs genannten Verfahrens enthält einen Apparat, vorzugsweise einen Wärmetauscher, der mit einer Bypassleitung versehen ist, in welcher eine Blende angeordnet ist. Eine Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 4 ge kennzeichnet. Danach ist vorgesehen, daß in der Bypassleitung zusätzlich oder anstelle der Blende ein Stellglied angeordnet ist, mittels welcher der Strömungswiderstand in der Bypassleitung veränderlich einstellbar ist, so daß er stets gleich ist dem Strömungswiderstand des Apparates. A hydraulic system for performing the above Method contains an apparatus, preferably a heat exchanger, with a bypass line is provided, in which an aperture is arranged. A The object underlying the invention is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 4 ge indicates. Thereafter it is provided that in the bypass line in addition or an actuator is arranged instead of the diaphragm, by means of which the Flow resistance in the bypass line is variably adjustable so that it is always the same as the flow resistance of the apparatus.

Eine Rohrleitung für die Durchführung des eingangs genann ten Verfahrens besitzt einen Apparat, vorzugsweise einen Wärmetauscher, der mit einer Bypassleitung versehen ist, in welcher eine Blende angeordnet ist. Eine Lösung der der Er findung zugrundeliegenden Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 3 ge kennzeichnet. Danach ist vorgesehen, daß in der Bypasslei tung zusätzlich oder anstelle der Blende ein Stellglied an geordnet ist.A pipeline for the implementation of the entrance called The method has an apparatus, preferably one Heat exchanger with a bypass line in which is arranged an aperture. A solution of the he invention is the object of the invention the features of the characterizing part of claim 3 ge indicates. After that it is provided that in the bypass an actuator in addition to or instead of the cover is ordered.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellglied als Regelventil ausgebildet. Dieses gestattet eine stufen lose Einstellung des Durchlaufquerschnitts der Bypasslei tung und damit deren Strömungswiderstand.According to a preferred embodiment, the actuator designed as a control valve. This allows one level loose adjustment of the flow cross section of the bypass line device and thus their flow resistance.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, das Stellglied als Absperrschieber auszubilden.According to another embodiment, it can be useful be to design the actuator as a gate valve.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, das Stellglied als von Hand betätigbar auszubilden.In a further embodiment of the invention, it can be advantageous be to train the actuator as operable by hand.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Stellglied fernbetätigbar ist. Zu diesem Zweck ist das Stellglied mit einem Stellantrieb versehen, der je nach Be darf manuell fernbetätigbar ist oder in eine Meß- und Re gelstrecke eingebunden ist, welche seine Betätigung vor nimmt.A preferred embodiment of the invention provides that the actuator can be operated remotely. For that purpose it is Provide actuator with an actuator that depending on the Be may be operated manually or in a measuring and re Geleage is involved, which its operation before takes.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegen stand der Unteransprüche.These and other advantageous configurations are opposed stood the subclaims.

Anhand eines Ausführungsbeispieles sollen die Erfindung und ihre besondere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.Using an exemplary embodiment, the invention and their particular advantages explained and described in more detail will.

Es zeigt die einzige Figur eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung. The sole figure shows a circuit arrangement according to the invention.

In der einzigen Figur ist eine Schaltungsanordnung 10 ge zeigt, die eine Rohrleitung 12 aufweist, in welcher ein als Wärmetauscher ausgebildeter Apparat 14 angeordnet ist, der mit einer Bypassleitung 16 versehen ist. In dieser By passleitung ist entsprechend der Erfindung ein Stellglied 18 angeordnet, das im gezeigten Beispiel als motorbetrie bene Absperrarmatur dargestellt ist und im konkreten Ein satzfall als Absperrschieber, Drosselklappe oder Regelven til ausgebildet sein kann.In the single figure, a circuit arrangement 10 is shown, which has a pipeline 12 , in which an apparatus 14 designed as a heat exchanger is arranged, which is provided with a bypass line 16 . In this by-pass line, an actuator 18 is arranged according to the invention, which is shown in the example shown as a motor-operated shut-off valve and can be designed as a gate valve, throttle valve or Regelven valve in concrete use.

Die Verfahrensweise dieser Schaltung soll nachstehend er läutert werden. Dabei sind zwei Fallunterscheidungen zu treffen.The procedure of this circuit should he below to be refined. There are two case distinctions to meet.

Fall 1:
Bei Teillastbetrieb teilt sich der Gesamtvolumenstrom ent sprechend der Einstellung des Stellgliedes 18 im gleichen Verhältnis ein wie bei Vollast. Dies kann zu Instabilitäten der Strömung führen, da der zur Aufheizung des strömenden Mediums dienende Apparat 14 zunächst unverändert mit Heiz medium gespeist wird, dessen Wärmemenge jedoch auf den bei Vollastbetrieb durchströmenden Volumenstrom abgestimmt ist. Aufgrund dieses Überangebots an Wärme kommt es im Apparat 14 zu einer raschen Aufheizung des strömenden Mediums und schließlich zu dessen Verdampfung. Die in den Wärmetau scherrohren des Apparats 14 befindlichen Dampfblasen bilden einen gegenüber Normalbetrieb stark erhöhten Widerstand für die Strömung oder Verschluß, so daß es zu einem Strömungs stillstand des strömenden Mediums kommen kann, solange die Bypassleitung 16 geöffnet ist, deren Strömungswiderstand in diesem Fall geringer ist als der des Apparats 14. An dieser Stelle setzt die Erfindung ein, indem der Strömungswider stand in der Bypassleitung durch Verstellen des Stellglie des 18 soweit erhöht wird, daß er den Strömungswiderstand im Apparat 14 übersteigt, so daß der anstehende Strömungs druck die im Apparat 14 befindlichen Dampfblasen austreibt und ein störungsfreier Teillastbetrieb möglich ist. Um letzteres sicherzustellen, kann es erforderlich sein, die Einstellung des Stellgliedes 18 erneut zu verändern.Case 1:
At part-load operation, the total volume flow is divided accordingly to the setting of the actuator 18 in the same ratio as at full load. This can lead to instabilities in the flow, since the apparatus 14 used to heat the flowing medium is initially fed unchanged with heating medium, but the amount of heat thereof is matched to the volume flow flowing through at full load. Because of this excess supply of heat, the flowing medium in the apparatus 14 heats up rapidly and ultimately evaporates. The shear tubes located in the heat exchanger tubes of the apparatus 14 form a resistance to the flow or closure that is greatly increased compared to normal operation, so that there can be a standstill of the flowing medium as long as the bypass line 16 is open, the flow resistance of which is lower in this case than that of the apparatus 14 . At this point, the invention begins by the flow resistance in the bypass line by adjusting the actuator of the 18 is increased so that it exceeds the flow resistance in the apparatus 14 , so that the current flow pressure drives out the vapor bubbles in the apparatus 14 and a trouble-free Part load operation is possible. To ensure the latter, it may be necessary to change the setting of the actuator 18 again.

Fall 2:
Es kann gelegentlich vorkommen, daß aufgrund unvorhersehba rer Störungen, z. B. Ausfall der Förderpumpe oder infolge Fehlbetätigung ein unbeabsichtigtes Schließen einer Ab sperrarmatur im vorangehenden Leitungsabschnitt, daß das im Apparat 14 befindliche strömende Medium ähnlich wie zuvor beschrieben rasch aufgeheizt und schließlich verdampft wird, weil kein Medium nachströmt. Auf diese Weise wird in folge Dampfblasenbildung im Apparat 14 dessen Widerstand für die Strömung stark erhöht, so daß er den Strömungswi derstand der Bypassleitung 16 erheblich übersteigt. Bei Wiederaufnahme des Betriebs, d. h., bei erneuter Förderung des Strömungsmediums kann es auf diese Weise geschehen, daß infolge der stark unterschiedlichen Strömungswiderstände im Apparat 14 weiterhin ein Strömungsstillstand vorherrscht, während die Bypassleitung 16 unter stark erhöhtem Druck durchströmt wird. Ist dies der Fall, so kommt auch hier die erfindungsgemäße Verfahrensweise zur Anwendung, indem der Strömungswiderstand in der Bypassleitung 16 durch Verändern der Einstellung des Stellgliedes 18 so weit erhöht wird, daß er den im Apparat 14 infolge Dampfblasenbildung vor herrschenden Strömungswiderstand übersteigt. Hierdurch wird erreicht, daß das strömende Medium nunmehr aufgrund des an stehenden Drucks die Dampfblasen aus dem Apparat 14 ver drängt und hierdurch dessen Strömungswiderstand wieder auf den Ausgangswert bringt. Sobald dies geschehen ist, wird der Einstellwert des Stellgliedes 18 erneut verändert und auf diese Betriebsbedingungen eingestellt.Case 2:
It may occasionally occur that due to unpredictable interference, e.g. B. failure of the feed pump or as a result of incorrect operation, an unintentional closing of a shut-off valve in the preceding line section, that the flowing medium in the apparatus 14, similar to that described above, is rapidly heated and finally evaporated because no medium flows in. In this way, in the formation of bubbles in the apparatus 14, its resistance to the flow is greatly increased, so that it significantly exceeds the resistance of the bypass line 16 to the flow. When operation is resumed, ie when the flow medium is pumped again, it can happen in this way that due to the greatly different flow resistances in the apparatus 14 there is still a standstill while the bypass line 16 is being flowed through under greatly increased pressure. If this is the case, the procedure according to the invention is also used here by increasing the flow resistance in the bypass line 16 by changing the setting of the actuator 18 to such an extent that it exceeds the flow resistance prevailing in the apparatus 14 due to the formation of vapor bubbles. This ensures that the flowing medium now due to the pressure at the steam bubbles from the apparatus 14 ver and thereby brings its flow resistance back to the initial value. As soon as this has happened, the setting value of the actuator 18 is changed again and set to these operating conditions.

Claims

1. Method for operating an inflow line, an apparatus provided with a bypass line, for. B. heat exchanger, and a Abflußlei device containing hydraulic system for flowing media, preferably for water, deionized water or condensate, which media flow at least in the partial flow fed by the inflow line, provided with the bypass line Appa rat, the reduction in the volume flow of the medium to leads to a change in the flow resistance in the apparatus, characterized in that when the volume flow of the medium is reduced the flow resistance in the bypass line is changed and that the flow rate of the flowing medium through the apparatus is regulated and the distribution of the partial flows is changed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the part current through the bypass line is interrupted if in the apparatus as a result of it high flow resistance, a flow standstill occurs.

3. Hydraulic system for flowing media for performing the method according to one of claims 1 or 2, with a heat exchanger ( 14 ) provided with a bypass line ( 16 ) in which an orifice is arranged, characterized in that in the bypass line ( 16 ) in addition or instead of the diaphragm an actuator ( 18 ) is arranged, by means of which the flow resistance in the bypass line can be variably adjusted.

4. Pipe according to claim 3, characterized in that the actuator ( 18 ) is a control valve.

5. Pipe according to claim 3, characterized in that the actuator ( 18 ) is a gate valve.

6. Pipe according to claim 3, characterized in that the actuator ( 18 ) is a throttle valve.

7. Pipe according to one of claims 3 to 6, characterized in that the actuator ( 18 ) is manually operable.

8. Pipe according to one of claims 3 to 7, characterized in that the actuator ( 18 ) is remotely operable.

9. Pipe according to one of claims 3 to 8, characterized in that the actuator ( 18 ) is integrated in a measuring and control system.