DE536555C

DE536555C - Dampfkraftanlage

Info

Publication number: DE536555C
Application number: DEA58022D
Authority: DE
Original assignee: Goetaverken AB
Current assignee: Goetaverken AB
Priority date: 1928-06-05
Filing date: 1929-06-04
Publication date: 1931-11-06

Description

Dampfkraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf Dampfkraftanlagen mit drei- oder mehrstufigen Kolbendampfmaschinen und einer durch einen Teil ihres Abdampfes betriebenen Abdampfturbine. In der Regel wird die Abdampfturbine mittelbar oder unmittelbar zur Unterstützung der Kolbendampfmaschine benutzt, namentlich bei Schiffsanlagen. Es ist aber auch vorgeschlagen worden, die Abdampfturbine zum Antrieb eines Kompressors zu verwenden, der einen Teil des Abdampfes auf den Einlaßdrucl: der Kolbenmaschine verdichtet und dem Einlaßdampf zuführt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, claß die Verdichtung; des Dampfes auf den 1?inlaßdrtick und "Zuführung zum l;iiilalidaml>f Nachteile aufweist. Gemäß der Erfindung weist deshalb der Verdichter zwei oder mehrere Verdichtungsstufen auf, von denen jede den Abdampf eines Mittel- oder Niederdruckzylitiders der Kolbendampfmaschine auf den :lnfangsdruck der betreffenden Stufe verdichtet. Der verdichtete Dampf wird <tann dein 7,utrönidanilif der entsprechenden Stufe der Kolli; ndanilifinitscliine -zugeführt. Dadurch wird der in den Aufnehmern befindliche Dampf auf eine höhere Pressung gebracht und gleichzeitig überhitzt oder wenigsten, getrocknet, und dadurch wird der «'irkungsgrad des auf den Aufnehmer folgenden Zylinders erhöht und bei gleichem Wärmeaufwand eine erhöhte Leistung erzielt.
Die Zeichnung veranschaulicht eine Anlage gemäß der Erfindung.
Abb. i zeigt schematisch eine Ausführungsform in Aufsicht, während Abb. 2 in der Form eines Schemas den Weg des Dampfes in der Maschine und seine Abzweigung für verschiedene Zwecke andeutet.
Abb. 3 ist ein an eineue der Zylinder genommenes Indikatordiagrainni.

In Abb. i und 2 bezeichnet i eine Kolbendampfmaschine finit Dreifachexpansion in den Zylindern 2, 3 und .l. Der Kolbendarnpfinaschine wird Hochdruckdampf durch eine Rohrleitung 5 zugeführt. Der ini Hochdruckzylinder 2 expandierte Dampf wird nach dein Aufnehmer des Zylinders 3 durch die Rohrleitung 6 geleitet, worauf er nach Expansion in den Zylindern 3 und .g durch eine Rohrleitung ; zu einer Dampfturbine S gelangt, deren Auslaß durch die Leitung 9 mit dem Kondensator io in Verbindung steht. Die Turbine S treibt mittels eines Getriebes i i einen finit einem \icderdrticl:zvlincler 12 und einem IIochdruckzylinder 13 versehenrn Verdichter. Die Auslatl,ileittnig 7 ist finit den' Saugraum des Verdichterzvlinders 12 durch eine Rohrleitung i.[ verbunden, sind eine

Rohrleitung; i; verbindet den Druckraum des

Verdichterzyliliders 1 2 mit dem zwischen den

Mittel- und \iec(erdrtick((aiii()fzvlindern 3

und 4. befindlichen'Aufnehiner. Dieser steht

ferner durch eine Rohrleitung iä finit dein

Saugraum des Verdichterhochdruckzylinders

13 in Verbindung, und schließlich verbindet

eine Rohrleitung 1; den Druckrauen des Ver-

dichterzylinc(ers 13 mit dein zwischen den

Hoch- und llitteldruckzvlinderil : und 3 der

Kolbenmaschine liegenden Aufnehmer, zweck-

mäßig durch einen Anschluß der Rohrleitung

1; an Glas Rohr 6. Diese Leitung kann fer-

ner mit einem in den Rauchkanälen der

Dampfkessel liegenden L'berhitzer 1 8 verbun-

den sein, so daß der Danipf überhitzt wird,

ehe er zu diesem Aufnehmer zurückgeleitet

wird.

Ferner sind in der Zeichnung an verschie-

denen Stellen Anschliistze an Vorwärmer icg

für (las Speisewasser der Dampfkessel gezeigt,

und zwar ein Anschluli durch die Rohrleitung

:zo für den von dein \ iederdruckzvlinder 4.

entweichenden Abdampf. ein zweiter durch

die Rohrleitung 2 1 mit dem zwischen den Zy-

lindern 3 und 4. befindlichen Aufnehmer und

schließlich ein dritter durch die Rohrleitung

22 mit dein zwischen den Zvliildern 2 und 3

befindlichen Aufnehmer.

Die Turbine 8 und den Verdichter 12, 13

kann tnan dadurch ausschalten, daß d, -r Dampf

durch eine Rohrleituilgr 23' an der Turbine 8

vorbei ummittelbar nach dein Kondensator io

geleitet wird, die Leitung 23' wird mittels

eines darin vorgesehenen Ventil: 24 geöffnet

oder geschlossen.

NVirkungsweise t s. Abb.2). Von dein Ab-

Z, der \ iederdruckzylinder 4 wird ein

Teil zum Vorwärnier 1c), ein anderer Teil

durch die Leitung 14. zuin Saugrauen des

\iederdruckverdichters i2 und ein dritter

Teil durch die Leitung ; für den Antrieb des

Verdichters zur Dampfturbine ` geführt. Die

in den \iederdruckzylinder 12 des Verdich-

ters eingebrachte Danipfinenge wird auf einen

Druck verdichtet. welcher im wesentlichen

gleich dein ini Aufnehmer zwischen den 'Mit-

tel- und \iederdruckzylindern 3 und _l lic:rr-

#chenden ist. Diese (furch die Verdichtung

überhitzte Dainpfinenge wird durch die Rohr-

lvitung 13 zu diesem Aufnehmer zwecks wei-

terer Expansion ini \ ie (lerctruckzvlincler 4. ge-

leitet. Es ist klar, daß clie Leistung; des Nie-

clerdrucl<zylinders hierdurch wesentlich er-

höht wird. Ein Teil cler itn Abdampfe ent-

haltenen Energie koinnit in der ang;egclicucn

Weise dein \iederdruckzylind,#r iu l'orin

einer größeren hani(>fmen;@e eines für die Ar-

beitsleistung in diesem Zylinder geeigneten

Druckes zugute. Die in ähnlicher Weise finit

dein Hocliclrticlczvlind,r 13 des Verdichters

durch die Saugleitung 16 und die Druckleitun- 17 verbundenen, zu beiden Seiten des Zylinders 3 ' gelegenen Aufnehmer gestatten, claß auch hier ein für die Expansion im Zylinder 3 geeigneter Dampfdruck durch Verclichtung; des Dampfes im Hochdruckverdichterzylinder 13 erhalten werden kann, so dali die Leistung des Abdampfes teilweise auch ein Mitteldruckzylinder ausgenutzt wird. Die erhöhten Dampfmengen in den Zylindern 3 und 4 bewirken eine erhöhte Füllung oder eine Vergrößerung des Hubvolumens dieser Zylinder gegenüber einer entsprechenden gewöhnlichen Dreifachexpansionsdainpfmaschine. Die Zeichnung läßt erkennen, dalli ein Teil des Dampfes den beiden Aufnehmern zwecks Ausnutzung in den Vorwärmern i g entnommen wird.

Bei der beschriebenen Anlage kann der Leistungsgewinn gesteigert werden, falls der durch die Verdichter verdichtete und überhitzte Dampf den betreffenden Iiraftzvlindern zwecks Expansion zugeführt wird, und der nach den Vorwärmern und den Verdichtern geführte Dampf aus soeben expandiertem Dampf eines höheren Feuchtigkeitsgehalts besteht. Dieses kann man beispielsw.:ise dadurch bewirken, daß man die Ein- und Auslässe der Aufnehmer in geeigneter U'eise im Verhältnis zueinander und im Verhältnis zu den ventil- oder schieberregelnden Zylinderöffnungen anordnet.
Um die Abmessungen der Verdichterzylinder herabzusetzen und um die Verdichtungsarbeit zu vermindern, müssen die Drücke des zugeführten Dampfes, wenn niölich, höher sein als die in den Zylindern während der Ausströniperioden 'herrschenden Drücke. Dieses kann bewirkt werden, wenn der während der Vorausströmungsperiode von den Zylindern entweichende Dampf höheren Druckes den Verdichtern zugeführt wird, während der in der eigentlichen Ausströinung;speriode entweichende Dampf zwecks weiterer Expansion in seiner Turbine bzw. in Kraftzylindern ausgenutzt wü-d. Wenn daht'r gemäß Abb. 3 die Voratisströinungs(ierioile i111 1'tinl:tc 23 anfängt, kann ein gesteigerter Mitteldruck des in den 'Verdichter eingeführten Dampfes erreicht werden, wenn zu diesem Zweck geeignete Vorkehrungen getroffen worden sind.
In Abb. i wird finit strich(iunktierten Linien eine derartige Ausführungsforen als lIeispiel gezeigt. Die (gen @anl(>t111@11@3 ; und doll Verdichterzylinder 1-a verbindende Sangleitung 14 ist finit einem oder mehreren lZückschlagV('utllen 24. versehen und an einen Behälter 25 angeschlossen. Da die Turbine 8 als Sperre für den hiilieren Druck wirkt, wird aus dieseln Grunde der Druck in der lZohrleitung 7 während der Vorausströmungsperiode steigen, das Rückschlagventil 2.l sich öffnen und Dampf -durch die Leitung 14. in den Behält*er 25 hineinströmen. Da während der Austrittsperiode der Druck in der Rohrleitung 7 sinkt, so wird das Rückschlagventil 24. infolge des im Behälter 25 herrschenden Überdruckes sich schließen und den im Behälter befindlichen Dampf verhindern, einen anderen Weg als zurr Verdichterzylinder 12 zu nehmen. Die beschriebene Anordnung kann auch für andere Saugleitungen des Verdichters, also z. B. auch für die in Abb. i gezeigte Saugleitung 16, angewandt werden.
Es ist auch möglich, während einer früheren Periode, d. h. während der Expansion in den Zylindern, Dampf nach dem Verdichter abzuleiten, falls ein besonderes, zwangsläufig gesteuertes Ventil o. dgl. 26 den Anschluß des betreffenden Zylinders 3. bzw. 4. an die entsprechende Saugleitung 14. bzw. 16 des Verdichters regelt. Der Verlauf wird näher in Abb. 3 dargestellt. Das Ventil 26 ist derart gesteuert zu denken, daß es im Punkte 27 öffnet, wodurch Dampf geeigneten Druckes durch die Einsaugleitung zum Verdichter geführt wird, bis das Ventil in einem beliebigen Punkt, beispielsweise dem Punkt 28, schließt. Infolge dieses Anzapfens von Dampf wird die Druckkurve etwas sinken, beispielsweise wie in Abb. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet. Für den Fall, daß die Saugleitung 14. bzw. 16 nicht das geeignete Volumen enthalten sollte, muß ein Zwischenbehälter 25 an die Leitung angeschlossen sein.
Mittels strichpunktierter Linien wird ferner in Abb. i gezeigt, daß die von dem Hochdruckzi-linder 13 des Verdichters gehende Druckleitung 17 wahlweise derart angeordnet sein kann, daß sie in die Rohrleitung 5 einmündet, durch welche der Hochdruckdampf der Kolbendampfmaschine i zugeführt wird. Es muß dann der dem Aufnehmer zwischen den Zylindern 3 und .I entnommene Dampf im Verdichterzy linder 13 auf den in der Leitung 5 herrschenden Druck verdichtet werden.
Kennzeichnend für die beschriebene Ausführungsform ist, daß irgendwelche besonderen mehr oder weniger verwickelten und schwer zu bedienenden Manövriervorrichtungen bei umsteuerbaren Antriebsmaschinen der fraglichen Art nicht erforderlich sind. Die Umsteuerorgane der Dampfmaschinen erfordern keine Veränderung, sondern können in üblicher Weise ausgeführt werden. Eine Leistungsverminderung beim Rückwärtsgang, die bei bekannten Anordnungen bei abgestellter Dampfturbine und Ableitung des Auslaßdampfes unmittelbar zum Kondensator vorkommt, tritt nicht ein. Da bei der Verdichtung dem Dampf Wärme zugeführt wird, wäre ein guter Leistungsgewinn auch zu erzielen, falls die zugeführte Wärme ausschließlich zu Heizzwecken verwendet werden würde, beispielsweise zum Erwärmen des für die Dampfkessel bestimmten Speisewassers. Es wurde aber gefunden, daß bei den beschriebenen Anlagen gute Ergebnisse erreicht werden konnten, wenn die Energie wenigstens teilweise zu Antriebszwecken verwendet und der Rest zum Erwärmen des Speisewassers für die Dampfkessel nutzbar gemacht wurde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfkraftanlage mit Kolbendampfmaschine mit drei oder mehr Stufen und einer durch einen Teil des Abdampfes der Kolbenmaschine getriebenen Abdampfturbine, die einen Kompressor zum Verdichten von Abdampf antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (12, 13) zwei oder mehrere Verdichtungsstufen (12 bzw.13) aufweist, von denen jede den Abdampf eines Mittel- oder Niederdruckzylinders (3, 4.) der Kolbendampfmaschine (i) auf den Anfangsdruck der betreffenden Stufe verdichtet, und daß der verdichtete Dampf dem Zuströmdampf der entsprechenden Stufe der Kolbendampfmaschine zugeführt wird.
2. Anlage nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß der verdichtete überhitzte Dampf so zu der betreffenden Stufe der Kolbendampfmaschine geleitet wird, daß er hauptsächlich in den Zylindern (3, ,4) der Dampfmaschine (i) ausgenutzt wird während der Dampf größeren Feuchtigkeitsgehalts aus den Aufnehmern der Dampfmaschine Wärmeaustauschern, vorzugsweise Speisewasservorwärmern (i9), zufließt.
3. Anlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine oder mehrere der zu den Verdichterzylindern (12, 13) führenden Abdampfleitungen (1.I, 16) ein Behälter (25) eingebaut ist, in dessen Zuleitungen ein nach dem Behälter zu sich öffnendes Rückschlagventil (24) eingebaut ist, wodurch der Dampf höheren Druckes in der Vorausströmperiode unter Öffnen des Rückschlagventils größtenteils dem Behälter (25) zuströmt.