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Verfahren zum Betriebe von Dampfturbinen mit Wärmespeicher. Die Erfindung
bezieht sich auf Dampfturbinenanlagen, die zum Ausgleich von Belastungsschwankungen
mit Wärmespeichern verbunden sind. Bei den bisher bekannt gewordenen derartigen
Anlagen war die Einrichtung so getroffen worden, daß der Speicher geladen wurde,
wenn die Turbinenbelastung unter den Mittelwert sank, und entladen wurde, wenn sie
über den Mittelwert stieg. Bei Turbinen, bei denen der Speicher an Zwischenstufen
angeschlossen ist, hat dies den Nachteil, daß im Innern der Turbine Überströmventile
angeordnet sein müssen, die Druckverluste erzeugen und eine unzweckmäßige Gefällverteilung
verursachen; außerdem ändert sich die Leistung des Niederdruckteils hierbei in weiten
Grenzen. Dies hat zur Folge, daß der Wirkungsgrad der Turbine verringert wird.
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Gemäß der Erfindung sollen diese Nachteile dadurch vermieden werden,
daß der Speicher derartig an eine Zwischenstufe der Turbine angeschlossen ist, daß
er entladen wird, wenn die Belastung unter den derzeitigen Mittelwert sinkt, und
geladen wird, wenn sie über ihn steigt.
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In der Zeichnung ist Abb. i ein Ausführungsbeispiel einer derartigen
Anlage, Abb. z ein zugehöriges Belastungsschaubild. Vom Dampferzeuger d fließt Dampf
in mit der Belastung veränderlicher Menge durch Rohr a und Ventile v zu den Hochdruckdüsen
der Turbine t. Nach Durchströmen der Hochdruckstufe, die hier als zweikränzige Curtisstufe
dargestellt ist, fließt der Dampf von der Kammer e durch den Niederdruckteil der
Turbine t in den Kondensator c, von wo aus das Kondensat dem Kaltwasserbehälter
w zugeführt wird.
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Die Kammer e ist mit dem Wasserraum des Speichers s durch das Rohr
b und mit dem Dampfraum des Speichers s durch das Rohr f verbunden. In diesen Rohren
befinden sich Rückschlagventile r, und rz, die ein Eindringen :von Speicherwasser
in die Turbine oder von Turbinendampf in den Dampfraum des Speichers verhindern
sollen. Es ist natürlich auch möglich, den Turbinendampf nicht in den Wasserraum,
sondern in den Dampfraum des Speichers eintreten zu lassen, wobei dann nur ein Verbindungsrohr
zwischen Speicher und Turbine vorhanden zu sein braucht und die Rückschlagventile
wegfallen können. Außerdem befindet sich in Rohr b ein Absperrventil y, das in der
Regel ganz offen ist und nur bei Stillstand oder Beschädigung des Speichers geschlossen
wird; ferner ein Sicherheitsventil x, das erst dann allmählich schließt, wenn alle
Ventile v geschlossen sind und die Belastung der Turbine noch «-eiter sinkt; in
der Regel ist es ebenfalls ganz offen. Die Ventile v und x können
in bekannter Weise voni Geschwindigkeitsregler oder von Druckreglern oder anderen
Reglern beeinflußt werden.
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In Abb. a ist als Abszisse die Zeit aufgetragen. Von den Kurven bedeutet
L die Leistung der Turbine, H die durch den Hochdruckteil und N die durch den Niederdruckteil
fließende Dampfmenge. Zur Zeit o sei
Gleichgewicht vorhanden, d.
h. die Belastung I. sei gleich dem derzeitigen Mittelwert und H sei gleich N; es
fließt also die vom Kessel d kommende Dampfmenge vollständig durch die Turbine,
wobei der an die Kammer e angeschlossene Speicher weder geladen noch entladen werde.
In der Zeit o bis 2 sei die Belastung L kleiner als ihr Mittelwert; infolgedessen
schließt das Ventil oder schließen die Ventile v mehr, und die zur Turbine
t strömende Dampfmenge H wird "geringer. Dies hat zur Folge, daß der Druck
in der Kammer e der Turbine sinkt.
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Infolge ,des unter den Mittelwert sinkenden Druckes in der Kammer
e sinkt auch der Speicherdruck, es entwickelt sich Dampf im Speicher s, der durch
die Leitung f--in die Kammer e und durch den Niederdruckteil der Turbine fließt.
Dieser zusätzliche Dampf ruft eine Steigerung der Umlaufzahl -hervor, die zur Folge
hat, daß die Ventile v weiter schließen. Die durch den Niederdruckteil der Turbine
fließende Dampfmenge N ist während derZeit o bis 2 also größer als die vömKessel
d zur Turbine fließende Dampfmenge H. Die -Wärmezufuhr im Kessel ist während der
Zeit o bis 2 größer, als zur Erzeugung der Dampfmenge H nötig ist. Infolgedessen
steigt der Druck in der Leitung a. Um .dies zu ver= hindern, wird kaltes Wasser
aus dem Behälter w durch die Leitung g- in den Kessel d und heißes Wasser aus dem
Kessel d durch die Leitung h in den Speicher s gefördert. Hierdurch wird erreicht,
daß der Druck im Kessel d und in der Leitung a nur wenig steigt.
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In der Zeit 2 bis 4 steige die Belastung L über den Mittelwert. Infolgedessen
öffnen sich mehr Ventile v, so daß mehr Dampf H zur Turbine strömt. Hierdurch steigt
der Druck in der Kammer e, und es tritt Dampf aus der Kammer e in den Speichers,
wo er sich ganz oder teilweise niederschlägt und den Speicherdruck erhöht. Während
der Zeit :2 bis q. fließt jetzt weniger Dampf N durch den Niederdruck-teil der Turbine,
als vom Kessel der Turbine zugeführt wird. Da die vorn Kessel d gelieferte Dampfmenge
hierbei größer ist, als derWärmezufuhr entspricht, sinkt der Kesseldruck. Zum Ausgleich
wird kaltes Wasser aus dem Behälter w durch die Leitung i. in den Speichers und
heißes Wasser aus dem Speichers durch die Leitung l in den Kessel gedrückt. Dadurch,
daß dem Kessel heißes Wasser zugeführt wird, ist er auch bei annähernd gleichbleibender
Feuerung imstande, mehr Dampf zu erzeugen und der Turbine zuzuführen.
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Die Turbine arbeitet bei niedriger Belastung als Zweidruckturbine
und bei höherer Belastung als An.zapfturbine, während es bei den bekannten Speicherturbinen
umgekehrt ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Druck in der Kammer
e nur wenig schwankt, so daß ,der Niederdruckteil der Turbine mit nur wenig veränderlichem
Gefälle und wenig veränderlicher Dampfmenge, also auch mit gleichbleibendem Wirkungsgrad,
arbeitet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß meistens vorhandene Turbinen ohne
Umbau verwendet werden können, und zwar stets dann, wenn an einer Stelle zwischen
zwei Stufen eine Dampfzuführungsöffnung vorhanden ist, die für die Zufuhr von Frischdampf
bei Überlastung oder von Hilfsturbinenabdampf bestimmt war.