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Regelungsvorrichtung für die Frischdampfzufuhr zu einer Kraftmaschine
bei einer Höchstdruckdampfkraftanlage. Die Erfindung besteht in einer Regelvorrichtung
zur selbsttätigen Aufrechterhaltung von Druck und Temperatur in den Verdampferrohren
eines Höchstdruckdampferzeugers bei wechselnder Belastung und zur Regelung der Menge
des Arbeitsmittels, das durch die Verdampferrohre strömt, und des Brennstoffes und
der Luftmenge in der Feuerung, und zwar wird die #1vIenge des Arbeitsmittels, des
Brennstoffes und der Luft in Abhängigkeit von der Leistung der Kraftmaschine geregelt.
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Erfindungsgemäß ist im Dampfauslaß des Dampferzeugers ein Zweiwegeventil
angeordnet, welches selbsttätig die Arbeitsflüssigkeit zu dem Kondensator der Kraftmaschine
überströmen läßt, wenn der Zustand des Arbeitsmittels in der Dampfleitung des Dampferzeugers
nicht für die Kraftmaschine geeignet ist. Umgekehrt wird dieses Zw eiwegeventil
den Weg nach dem Kondensator zu schließen und den nach der Kraftmaschine hin freigeben,
wenn das Arbeitsmittel den für die Kraftinaschine geeigneten Zustand erreicht hat.
Die Anordnung eines solchen selbsttätigen Zweiwegeventils ist besonders zweckmäßig
in allen Dampferzeugeranlagen, die destilliertes Wasser als Arbeitsmittel benutzen,
um eine Verschwendung des destillierten Wassers durch Abblasen zu vermeiden mit
Rücksicht darauf, daß die Wiederbeschaffung dieses Arbeitsmittels mit beträchtlichen
Unkosten verknüpft ist.
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Die Erfindung ist anwendbar bei allen Arten von Röhrenkesseln, die
bei normalem Druck arbeiten und bei denen das Arbeitsmittel auf einen geringeren
Druck gedrosselt wird, nachdem es durch einen Teil des Kessels gegangen ist und
wobei weitere Wärme in einem anderen Teil des Kessels hinzugefügt wird.
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Die Erfindung ist jedoch vorzugsweise bestimmt für Höchstdruckdampferzeuger,
die bei oder nahezu bei dem kritischen Druck des Wassers, nämlich 324 Atm.,
arbeiten und wobei der Dampf von diesem Druck auf einen niedrigeren Druck gedrosselt
wird, von beispielsweise 14o Atm., bevor er überhitzt wird. Da die Erfindung hauptsächlich
für solche Dampferzeuger gedacht ist, so nimmt die nachstehende Beschreibung allein
Bezug auf einen Dampferzeuger dieser Art. Solche Dampferzeuger bestehen gewöhnlich
aus engrohrigen Erhitzergliedern. Die Form dieser Glieder ist jedoch unwesentlich
für die vorliegende Erfindung. Dampfsammler oder
Trommeln sind nicht
notwendig, da das ZVasser, ohne zu sieden, in Dampf verwandelt wird, sobald der
kritische Zustand erreicht ist. Daraus folgt, daß bei dem geringen Wasserinhalt
eines solchen Dampferzeugers. eine selbsttätige Speisevorrichtung vorzusehen ist,
die in Abhängigkeit von der Belastung der Kraftmaschine arbeitet. Die vorliegende
Erfindung sieht daher Hilfsvorrichtungen für die Lieferung des Arbeitsmittels, des
Brennstoffes und der Verbrennungsluftmenge vor, die von der Drehzahl und somit der
Leistung der Maschine beeinflußt werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der Beschreibung sei Wasser als Arbeitsmittel
und öl als Brennstoff verwendet. Die Hilfsmaschine zum Fördern des Arbeitsmittels
und des Brennstoffes wie auch der Verbrennungsluft seien durch Motoren betrieben.
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf den Gebrauch von Wasser
als Arbeitsmittel und von öl als Brennstoff noch auf motorisch angetriebene Hilfsmaschinen,
vielmehr kann jedes beliebige Arbeitsmittel in Verbindung mit jedem beliebigen festen,
flüssigen oder gasförmigen Brennstoff gebraucht werden, und die Hilfseinrichtungen
können elektrisch oder auch anders betrieben werden. Wie auch immer der Antrieb
der Hilfsmaschine sei, es wird vorgeschlagen, den an irgendeiner geeigneten Stufe,
vorzugsweise dem Niederdruckteil der Turbine, herrschenden Druck auszunutzen, da
sich bekanntlich der Druck in jeder Stufe mehr oder weniger mit der Belastung der
Kraftmaschine ändert.
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Eine Ausführungsform der vorerwähnten Regelanordnung und der Hilfsapparate
für eine Dampfkraftanlage, die bei dem kritischen Zustande des Dampfes arbeitet,
ist in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, welche wohlverstanden nur schematisch
und nur herangezogen ist, um die Beschreibung klarzustellen, und auch nur in einer
Ausführungsform.
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In dem Dampferzeuger A stehen die ersten Erhitzerrohre B in Verbindung
mit dem überhitzer C durch das Druckminderventil D. Die Speisepumpe E, welche eine
Kolben- oder Umlaufpumpe sein kann, liefert destilliertes Wasser in die Rohrschlange
B. Ei ist die Austrittsöffnung der Pumpe, E2 ein Druckspeicher, der Druckschwankungen
ausgleicht, und ein kleines Sicherheitsventil, das den überdruck 'abläßt. Das Druckminderventil
D hält in dem Erhitzer B einen Druck von ungefähr aas Atm. aufrecht, und die Temperatur
der Arbeitsflüssigkeit wird in B auf ungefähr 38a° C gebracht. Die überhitzerrohre
steigern die Temperatur des Dampfes bei vermindertem Druck auf ungefähr ¢82° C,
wobei der verminderte Druck in C ungefähr- io5 bis i 4.o Atm. beträgt, also geeignet
ist für eine moderne Höchstdruckmaschine F, die in gewöhnlicher Weise mit oder ohne
Zwischengetriebe mit einer normalen Turbine H gekuppelt ist. Der Abdampf F, aus
der Turbine F wird entweder unmittelbar durch das Absperrventil Hl entnommen oder
wird erst in dem Dampferzeuger A oder auch durch eire besondere Feuerung nochmals
überhitzt. Bei konstanter Belastung würde der verminderte Druck in C konstant gehalten
werden durch die entsprechende Dampfaufnahme der in der Hochdruckturbine vorhandenen
Düsen. Um Druckschwankungen zu vermeiden, wird zweckmäßig ein zweites Druckminderventil
J am Auslaß des überhitzers C vorgesehen, welches in C einen etwas höheren Druck
aufrechterhält als den am Eintritt der Höchstdruckturbine F erforderlichen. Ein
SicherheitsventillC ist an der Dampfaustrittsseite der Verdampferrohre B vorgesehen
und ein weiteres Sicherheitsventil L an der Austrittsseite der überhitzerrohre C.
Diese beiden Sicherheitsventile blasen vorzugsweise ins Freie ab.
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Erfindungsgemäß ist am Auslaß des Überhitzers C ein Zweiwegeventil
:ff angeordnet. Dieses Ventil ist besonders wichtig für das Anfahren zu dem Zweck,
das Wasser im Rohrsystem umlaufen zu lassen, bis die gewünschte Temperatur erreicht
ist. Dieses Zweiwegeventil ist daher mit einem Einlaß und zwei Auslässen versehen,
wobei ein Auslaß Ml mit der Hochdruckturbine F durch das Rohr a verbunden ist, während
der andere Auslaß M; mit dem Kondensator O der Kraftmaschine durch das Rohr h verbunden
ist. Dieses Zweiwegeventil, das von irgendeiner geeigneten Bauart sein kann, kann
entweder elektrisch durch eine Spule betätigt werden, die von der Temperatur, dem
Druck oder irgendeiner anderen Betriebsgröße beeinflußt wird, oder durch ein Wasser-
oder Dampfrelais, das durch einen Thermostaten beeinflußt wird. Das Zweiwegeventil
M wird vorzugsweise nur von. der Temperatur üb&-wacht und ist eingerichtet,
den Auslaß zu der Turbine F selbsttätig zu öffnen, wenn die gewünschte Temperatur
erreicht ist. Wenn umgekehrt die Temperatur unter das erforderliche Maß sinkt, schließt
das Ventil M selbsttätig den Auslaß M, zur Turbine F und öffnet den Auslaß M2 zum
Kondensator O. Die Hauptspeisewasserpumpe E wird durch einen Elektromotor
P angetrieben, der wiederum von einem Regler Q überwacht wird. Das Saugrohr R der
Speisepumpe versorgt die Speisepumpe F aus dem Warmwasserbehä'Iter S. Ein ähnlicher
Regler Q, überwacht den Motor T für das Gebläse Ti, welches die Feuerung U durch
eine Doppelleitung
M, versorgt, und ein weiterer Regler Q.. überwacht
die Geschwindigkeit des Motors V, der die Brennstoffpumpe W antreibt, die die Brenner
W, mit öl versorgt. Ein gemeinsames Druckrohr X aus einer geeigneten Stufe X1 der
Hauptturbine überträgt den Überdruck im Turbinengehäuse auf die Regler Q, Q1 und
Q2 der Elektromotoren, die die Hilfsmaschinen antreiben, und dieser Druck, der auf
einen kleinen Kolben Y entgegen dem Gegendruck einer Feder oder eines Gewichtes
Z wirkt, bewegt durch geeignete Zwischenglieder den Hebel des elektrischen Reglers
Z1 in die gewünschte Stellung und- regelt so die Geschwindigkeit des Elektromotors
und demgemäß auch die Leistung der Hilfsmaschine in Abhängigkeit von der Belastung,
die von der Kraftmaschine, wie bereits beschrieben, aufgenommen wird.
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Entsprechend wird, wenn mit Dampf betriebene Hilfseinrichtungen verwendet
werden, der in irgendeiner passenden Stufe X1 der Hauptturbine herrschende Druck
auf diese übertragen und wirkt auf ein Regelventil, um die Geschwindigkeit und dementsprechend
die Leistung der Hilfseinrichtung zu regeln. Die Druckminderventile D und I, die
zu dem Zweck vorgesehen sind, einen konstanten Druck in den Verdampferrohren B und
C aufrechtzuerhalten, unabhängig von der Menge der hindurchgehenden Arbeitsflüssigkeit,
können von beliebiger Bauart sein, vorzugsweise jedoch sollen ein oder mehrere Nadelventile
verwendet werden, die in genau bemessenen Durchgangsöffnungen arbeiten und von einem
Ausgleichgewicht oder einer Feder überwacht werden, die normalerweise das Bestreben
hat, die Nadel auf die Durchlaßöffnung des Ventils zu drücken. Dieses Gewicht oder
diese Feder wirken auf die Ventilspindel, die sich vorzugsweise durch eine Halbdrehung
durch eine reibungslose Stopfbuchse hindurchbewegt und dadurch der Nadel eine axiale
Bewegung erteilt und verschiedene Durchlässe öffnet, um versehiedene Durchflußmengen
durch die Ventilöffnungen hindurchzulassen, wobei der reduzierte Druck mehr oder
weniger in den Erhitzerelementen B und C konstant gehalten wird. Handeinstellvorrichtungen
D, und 11 sind an diesen Reduzierventilen vorgesehen, um das Ausgleichgewicht oder
die Feder zu unterstützen. Diese Handeinstellvorrichtungen sind vorgesehen, -um
den Gegendruck in den Erhitzerrohren B und C innerhalb gewisser Grenzen verändern
zu können.
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Gewöhnlich wird einige Zeit verstreichen, bevor Druckänderungen in
dem Turbinengehäuse die Leistung der Hilfsmaschinen ändern. -Dabei wird sich bei
sinkender Belastung der Kraftmaschine der Druck in der Frischdampfleitung a steigern.
Ein weiteres Entlastungs- oder Sicherheitsventil b ist daher im- Rohr a vorgesehen,
und der Abdampf aus dem überstromventil b wird durch -das Rohr c in den Heißwasserbehälter
S übergeführt, um das Speisewasser zu erwärmen. Die Kondensatorpumpe d fördert das
Kondensat aus dem Kondensator der Kraftmaschine O durch einen Speisewassererhitzer
oder Vorwärmer e, indem sie vorzugsweise Entnahmedampf aus einer oder mehreren Stufen
der Hauptturbine F verwendet, und das vorgewärmte Speisewasser geht dann in den
Heißwasserbehälter S durch das Rohr g zurück, so den Kreislauf vollendend. In dem
Verbindungsrohr h des Zweiwegeventils M, das den Auslaß M: mit dem
Kondensator 0 der Hauptmaschine verbindet, ist eine Expansionsdüse tz eingeschaltet
und ein Kühler oder Injektor j, der aus dem Grunde vorgesehen ist, weil das Arbeitsmittel,
das zu dem Kondensator O durch lt fließt, zeitweise eine sehr hohe Temperatur und
hohen Wärmeinhalt haben kann, wodurch eine unerwünschte Ausdehnung und Formänderung
der Haupt-Z> und des Gehäuses eintreten kann. Da destilliertes Wasser gewöhnlich
als Arbeitsflüssigkeit dient, ist es nicht möglich, dieses Arbeitsmittel unmittelbar
durch die Einführung von kaltem Leitungswasser zu kühlen. Daher ist ein Abzweig
k an der Auslaßseite der Kondensatorpumpe d vorgesehen. Es wird kaltes, destilliertes
Wasser in die heiße Arbeitsflüssigkeit gespritzt und setzt durch unmittelbare Wärmeübertragung
die Temperatur auf ein zulässiges Maß herab. Ein Ventil m ist vorgesehen, um die
Wassermenge, die in den Kühlapparat hineingeschickt wird, abzumessen.