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Anordnung zur Regelung von kombinierten Gefälle-Gleichdruckspeichern
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Regelung von kombinierten Gefälle-Z,
Sie besteht darin, daß bei einem konstanten mittleren Dampfverbrauch der an die
Kesselanlage angeschlossenen Dampfverbraucher eine konstante Dampfmenge in den Speicher
eingeführt wird, die bei Änderungen des Dampfbedarfes der Verbraucher entsprechend
eingeschränkt oder vermehrt wird. während die Wasserzufuhr zum Speicher nach dem
Dampfzufluß eingeregelt wird, derart, daß in Zeiten konstanter Dampfzufuhr auch
eine konstante Wassermenge in den Speicher gespeist wird.
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Der Vorteil der neuen Anordnung besteht vor allein darin, daß die
Speicherfähigkeit des Speichers in erhöhtem Maße zur Deckung von Belastungsspitzen
herangezogen werden kann. Bei älteren Anordnungen fließt denn Speicher nur Dampf
zu, wenn 'Cberscliußdanipf vorhanden ist. während bei einem mittleren Dampfbedarf
der an die Kesselanlage angeschlossenen Dampfverbraucher keine Speicherladung stattfindet.
Da aber bei annähernd gleichbleibender Feuerführung die Speisewasserentnahme aus
dem Speicher ini wesentlichen gleichbleibt, so wird der Speicherinhalt während der
Abschaltung des Speichers verringert, und es steht demnach bei Spitzen mir eine
geringere Menge vorgewärmten Wassers zur Verfügung. Bei dein neuen Verfahren dagegen
wird dauernd eine konstante Wassermenge vorgewärmt, solange die Kesselbelastung
auf einem mittleren Werte bleibt. Verringert sich die Kesselbelastung, so wird der
Speicher aufgeladen, d. h. die konstante vorgewärmte Wassermenge gewissermaßen durch
eine Zusatzmenge überlagert. In Zeiten erhöhten Dampfbedarfes dagegen wird die Zufuhr
von Dampf verringert und die Speicherladung vermindert. Soweit es sich uni nicht
allzu große Belastungsschwankungen handelt, pendelt also die Speicherladung und
-entladung gewissermaßen um einen konstanten Mittelwert, im Gegensatz zu älteren
Anordnungen, bei denen Ladung und Entladung durch eine Abschaltzeit bei mittleren
Belastungen unterbrochen sind.
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Das Schema einer derart arbeitenden Anlage ist in der Abb. i dargestellt.
Die Abb. 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Regelanordnung. An dem Kessel i ist über
die Frischdampfleitung 2 die Kraftmaschine 3 mit dem durch einen Leistungsregler
d. gesteuerten Einlaßventil 5 angeschlossen. 6 ist der kombinierte Gleichdruckgefällespeicher.
Der Speicher dient dazu, Dampf aufzunehinen, der in Zeiten erhöhter Belastung der
Maschine 3 wieder als Dampf abgegeben wird, und gleichzeitig dazu, erhitztes Wasser
ztt speichern. das an Verbraucher abgegeben
werden kann und das
in erster Linie zur Speisung des Kessels i dient. Eine Pumpe 7 saugt vorgewärmtes
Wasser aus dem Speicher 6 an und führt es durch die Leitung 8 dem Kessel i zu. Die
Kesselspeisung wird in bekannter Weise durch einen Schwimmer 9 in Abhängigkeit vom
Wasserstand geregelt. io ist die Dampfladeleitung des Speichers, i i die Dampfentladeleitung,
12 die Leitung für die Wasserzufuhr zum Speicher 6. Mit 13 ist die zur Speisung
des Speichers dienende Pumpe bezeichnet, die das im Kondensator 14 anfallende Kondensat,
das in einem Behälter 15 gesammelt wird, ansaugt und wexterfördert. Die Ladung des
Speichers mit Dampf erfolgt über ein Ventil 16, die Dampfentladung über ein Ventil
17.
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Es sei angenommen, daß der Dampfbedarf der Maschine 3 konstant auf
einem mittleren Wert bleibe. Dann ist das Ventil 16 so eingestellt, daß dem Speicher
6 eine konstante Dampfmenge zuströmt, während Ventil 17 geschlossen ist und Ventil
18 in der Leitung 12 eine entsprechende Menge kalten Wassers zuströmen läßt, das
den in den Speicher gelangenden Dampf niederschlägt. Die Summe aus Wassermenge und
Dampfmenge ist gleich .der von der Pumpe 7 nachdem Kessel 1 geförderten Wassermenge,
die, da die Dampferzeugung im Kessel i auf annähernd gleicher Höhe gehalten werden
soll, ebenfalls annähernd konstant ist. Der Speicher 6 wird also gewissermaßen von
einem gleichbleibenden Speisewasserstrom durchflossen, ohne daß die Flüssigkeitshöhe
in ihm sich ändert.
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Zur Einstellung der bei einer mittleren Belastung der Maschine 3 dem
Speicher 6 zuströmenden Dampfmenge dient eine Spindel i9, die über das Gestänge
2o, 21, 22 mit dem Steuerkolben 23 einer Hilfssteuerung für den Verstellkolben 24.
gekuppelt ist.
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Zur Verstellung des Entladeventils 17 dient ein Kraftkolben 25, dessen
Bewegungen durch eine Hilfssteuerung 26 mit dem Steuerkolben 27 hervorgerufen werden.
Zur Verstellung des Steuerkolbens 27 dient ein Drucktaktgeber 28. Ein entsprechender
Drucktaktgeber 2g ist mit dem Steuerkolben 23 des Dampfladeventils gekuppelt.
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Das die Wasserzufuhr zurr Speicher regelnde Ventil i8 wird mit Hilfe
eines Verstellkolbens 30 und der Hilfssteuerung 31 verstellt, und zwar in
Abhängigkeit vom Speicherdruck durch einen Drucktaktgeber 32.
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Die Drucktaktgeber 28 und 29 stehen unter der Wirkung des in der Frischdampfleitung
2 herrschenden Druckes.
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Es sei angenommen, die Belastung der Maschine 3 verringere sich und
der Leistungsregler d. drossele infolgedessen das Ventil 5. Dann steigt, da sich
die aus dem Kessel i abströmende Dampfmenge verringert, der Druck in der Leitung
:2 an. Dieser Druckanstieg übt auf den Drucktaktgeber 28 des Ventils 17 keine Wirkung
aus, da dieses Ventil bereits geschlossen war. Dagegen wird das Ventil 16 verstellt.
Der Druck unterhalb des Kolbens 29 steigt an, und dieser hebt, da der Drehpunkt
34 als fest zu denken ist, den Steuerstift 23. Dem bei 35 zuströmenden Drucköl wird
der Weg über den Kolben 24 freigegeben und das Ventil 16 -weiter geöffnet. Es wird
also dem Speicher 6 eine vergrößerte Dampfmenge zugeführt. Eine Vergrößerung des
Dampfzuflusses äußert sich in einem Druckanstieg im Speicher. Dieser Druckanstieg
wirkt auf den Drucktaktgeber 32 und die Hilfssteuerung 31 im Sinne einer Offnungsbew
gung, .des Ventils 18, und zwar wird das Ventil 18 so weit geöffnet, daß die in
vermehrtem Maße zuströmende Wassermenge gerade zum Niederschlagen der vermehrten
Dampfmenge ausreicht. Bei dieser Regelung findet also ein Druckanstieg über den
vorherigen Wert im Speicher nicht statt, vielmehr ist dieser nur vorübergehend und
dauert nur so lange an, bis die Wasserzufuhr auf den entsprechenden Wert eingestellt
ist.
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Vergrößert sich die Dampfzufuhr zur Ma-. schine 3 dadurch, daß das
Ventil 5 weiter öffnet, so tritt eine Druckabsenkung in der Leitung :2 ein. Diese
Absenkung wirkt sich jetzt auf die beiden Ventile 16 und 17 aus, und zwar in der
Weise, daß das Ventil 16 weiter schließt, während -das Ventil 17 zu öffnen beginnt.
öffnet aber das Ventil 17, so beginnt gleichzeitig der Druck im Speicher 6 abzusinken.
Diese Druckabsenkung wirkt auf den Taktgeber 32, und zwar in der Weise, daß der
Wasserdurchfluß durch das Ventil 18 so weit verringert wird, daß die zufließende
verminderte Wassermenge der bei 16 zuströmenden Dampfmenge entspricht. Ist schließlich
der Punkt erreicht, daß das Ventil 16 völlig geschlossen ist, so ist auch die Wasserzufuhr
bei 18 völlig abgeschlossen, während das Ventil 17 offen ist. In diesem Betriebsfalle
tritt ein weiterer Druckabfall im Speicher 6 ein.
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Würde man von diesem Punkte aus bei sich wieder verringernder Belastung
der Maschine 3 neben der erhöhten Dampfzufuhr zum Speicher 6 auch gleich wieder
die Wasserzufuhr anstellen, so würde der normale Speicherdruck nicht erreicht werden,
vielmehr würde sich das Druckniveau auf dem der tiefsten Entladung entsprechenden
Wert halten. Ein solcher Zustand wäre aber unerwünscht. Er kann bei der dargestellten
Anordnung nicht eintreten. Wird nämlich durch ansteigenden Druck in der Leitung
2 das Ventil 16 wieder geöffnet, so strömt wohl
Dampf dem Speicher
6 zu und heizt diesen auf. aber die Wassersteuerung bleibt zunächst noch abgeschaltet,
bis der Druck im Speicher so hoch angestiegen ist, daß der Drucktaktgeber 32 das
Ventil 18 wieder zu öffnen beginnt. Der Speicher 6 muß also erst bis auf seinen
Normaldruck gebracht sein, ehe die Speisung durch die Pumpe 13 einsetzen kann.
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Das Ventil 18 steht außer unter der Wirkung des Taktgebers 32 noch
unter der Wirkung eines Wasserstandsmessers 36, der unabhängig vom Speicherdampfdruck
die Wasserzufuhr absperrt, wenn der Wasserstand eine bestimmte obere Grenze erreicht
hat, und -sie anderseits unabhängig vom Druck freigibt, wenn der Wasserstand bis
zu einem bestimmten unteren Werte abgesunken ist.
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Es war bereits gesagt, daß das Ventil ici so eingestellt wird, daß
es bei einer bestimmten mittleren Belastung eine bestimmte Dampfmenge in den Speicher
strömen läßt und daß Ladung und Entladung gewissermaßen um diesen mittleren Wert
pendeln. Dieser mittlere Wert braucht jedoch nicht für die ganze Betriebsdauer des
Kessels derselbe zu sein, sondern er kann sich stufenweise ändern. Man wird den
Kessel vielleicht eine Zeitlang mit 3/4 Last fahren, eine andere Zeit vielleicht
mit 4/4 Last, eine andere Zeit mit i/2 Last, je nach dem Belastungsdiagramm. Auch
in solchen "Zeiten soll die Speicherregelung eingreifen. Um für solche Fälle die
Handeinstellung überflüssig zu machen, kann man statt dessen eine selbsttätige Einstellung
vorsehen, z. B. in Abhängigkeit von der Strömungsmenge. wie es die Abb. 3 zeigt.
Die Spindel ig ist in diesem Falle durch einen Mengentaktgeber 37 ersetzt, dessen
Impulse an einer Stauscheibe 38 in der Frischdampfleitung 2 abgenommen «erden. Da
die Kesselleistung innerhalb der betreffenden Betriebsperiode annähernd konstant
sein soll, so ändern sich auch die an der Stauscheibe 38 abgenommenen Drücke nicht,
und der Mengentaktgeber 37 behält während dieser Betriebsperiode seinen einmal eingestellten
Wert bei. Erst bei Einstellung eines neuen Beharrungszustandes der Kesselleistung
tritt er in Tätigkeit und stellt das Ventil 16 auf eine dem neuen mittleren Dampfbedarf
entsprechende Dampfmenge ein.
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Bei der Anordnung nach der Abb. 3 ist der Mengentaktgeber 37 und der
Drucktaktgeber 29 starr miteinander gekuppelt. Es kann zweckmäßig sein, zu dieser
starren Kupplung noch eine Rückführung für den Mengentaktgeber 37 hinzuzufügen,
wie es die Abb. 2 zeigt. In die zum Speicher führende Leitung io ist eine Stauscheibe
39 eingesetzt. Die an ihr abgenommenen Drücke wirken auf eineue Rückführer 4.o,
der mit dem Mengentaktgeber 37 gekuppelt ist, und zwar in der Weise, daß durch diese
Drücke die durch den Mengentaktgeber 37 hervorgerufene Regelbewegung wieder beendet
wird.