DE569571C

DE569571C - Reserve steam turbine for fresh and storage steam

Info

Publication number: DE569571C
Application number: DE1930R0017830
Authority: DE
Original assignee: Ruthsaccumulator A B
Current assignee: Ruthsaccumulator A B
Priority date: 1930-04-06
Filing date: 1930-04-06
Publication date: 1933-02-04
Also published as: FR714796A

Description

Reservedampfturbine für Frisch- und Speicherdampf Es sind Wärmespeicher bekannt, die im Falle einer Unterbrechung der Kraftversorgung, z. B. von Elektrizitätswerken, augenblicklich die fehlende Leistung übernehmen. Bei länger andauernden Störungen wird der Betrieb in der Weise vorgenommen, daß die Leistung zunächst aus Speicherdampf und nach Inbetriebsetzung der Reservekessel aus Kesseldampf erzeugt wird. Wenn zur Krafterzeugung Turbinen verwendet werden, die mit einem gemeinsamen Einlaß für Frischdampf- und Speicherdampf für das erste Rad ersehen sind, entstehen hierbei Schwierigkeiten, die ein vollständig selbsttätiges Arbeiten der Anlage verhindern oder nur auf Kosten der Wirtschaftlichkeit ermöglichen. Ein derartiger Fall möge an Hand der Abb. i und 2 erläutert werden.Reserve steam turbine for fresh and storage steam These are heat stores known that in the event of an interruption in the power supply, z. B. from electricity companies, Immediately take over the missing service. For longer lasting disturbances the operation is carried out in such a way that the power initially from storage steam and after commissioning the reserve boiler is generated from boiler steam. When to Power generation turbines are used, which have a common inlet for live steam and storage steam for the first wheel can be seen, difficulties arise here, which prevent the system from working completely automatically or only at the expense enable profitability. Such a case is illustrated in Fig. I and 2 will be explained.

Die Abb. i zeigt eine Anlage für Momentanreserve, bestehend aus einer Turbine t, die entweder aus einem Kessel k oder aus einem Speicher s mit Dampf versorgt wird. Der Kessel ist durch ein Überströmventil ü an die Speicherleitung Z angeschlossen. Zwischen Speicher- und Kesselleitung ist ein Rückschlagventil r angeordnet, das ein Überströmen von Kesseldampf in den Speicher verhindern soll. Die Turbine ist beispielsweise mit drei getrennten Einlässen versehen, die in verschiedene Druckstufen führen.Fig. I shows a system for instantaneous reserve, consisting of one Turbine t, which is supplied with steam either from a boiler k or from a storage unit s will. The boiler is connected to the storage line Z through an overflow valve ü. A check valve r is arranged between the storage and boiler lines to prevent boiler steam from flowing over into the storage tank. The turbine is for example provided with three separate inlets, which are in different pressure levels to lead.

Bei einer Störung in der Krafterzeugung der Hauptanlage arbeitet die beschriebene Anlage in folgender Weise. Die Störung setzt beispielsweise im Zeitpunkt a (Abb. 2) ein. Der Kessel k ist zu dieser Zeit unbeheizt. Der Regler der Turbine öffnet nun die Dampfzufuhr und gibt zunächst die erste Druckstufe i frei. Es sei angenommen, daß der Speicherdruck bei Beginn der Entladung 13 at betrage. Mit sinkendem Speicherdruck öffnet der Regler zur Zeit b die Stufe 2 und bei Erreichung eines noch tieferen Speicherdruckes zur Zeit c auch die Stufe 3. Da bei sinkendem Speicherdruck das Wärmegefälle kleiner und damit der spezifische Dampfverbrauch der Turbine größer wird, so ergibt die Kurve de; Dampfverbrauches in Abhängigkeit der Zeit eine ansteigende Linie, wie dies in Abb. 2 durch die Kurve D, dargestellt ist.In the event of a fault in the power generation of the main system, the system described works in the following way. The disturbance starts, for example, at time a (Fig. 2). The boiler k is unheated at this time. The turbine controller now opens the steam supply and initially releases the first pressure stage i. It is assumed that the accumulator pressure amounts to 1 3 at at the beginning of the discharge. As the storage pressure falls, the controller opens stage 2 at time b and, when an even lower storage pressure is reached, also opens stage 3 at time c. Steam consumption as a function of time shows a rising line, as shown in Fig. 2 by curve D.

Bei Annahme einer Leistung von i o ooo kW sind zur Zeit a. etwa 70 000 kg Speicherdampf pro Stunde erforderlich, zur Zeit d dagegen etwa i to ooo kg/h. Zur Zeit d setzt der Kessel mit der Dampfabgabe ein. Bei Annahme eines Kesseldruckes von i3 at und einer Dampftemperatur von 35o° beträgt der Dampfverbrauch für Frischdampf etwa 5o ooo l;gth für to ooo kW. Dies ist in der Abb. 2 durch die Linie Dk dargestellt.Assuming an output of 100,000 kW, a. about 70,000 kg of storage steam per hour is required, at time d, however, about i to ooo kg / h. At time d, the boiler starts to release steam. Assuming a boiler pressure of i3 at and a steam temperature of 35o °, the steam consumption for live steam is about 50,000 l; gth for to,000 kW. This is shown in Fig. 2 by the line Dk.

Zur Zeit d wird also das überströtnventil ü zu öffnen beginnen, und es wird Frischdampf gemeinsam mit Speicherdampf in die zu dieser Zeit geöffnete Turbinenstufe niedrigen Druckes 3 einströmen. Da für diese Stufe eine Dampftnenge von i to ooo kgjh erforderlich ist und der Kessel ohne Überbeanspruchung nur 50 ooo kg @h abgeben kann, so ergibt sich, daß aus dem Speicher ständig noch i io ooo minus 5o ooo = 6o ooo kg(h Dampf entnommen werden muß, so daß also das Rückschlagventil r nicht schließen kann und der Speicher immer weiter entladen wird. Der hochwertige Kesseldampf wird also auf den Druck der Stufe 3 herabgedrosselt, was eine Vermehrung der Entropie und eine Vernichtung eines großen Teiles der dem Kessel durch die Feuerung zugeführten Wärmemenge zur Folge hat. Außerdem wird der Speicher bis zu unzulässig tiefen Drücken entladen werden.At time d, the overflow valve will begin to open, and it is live steam together with storage steam in the open at this time Flow in turbine stage of low pressure 3. There is a quantity of steam for this stage of i to ooo kgjh is required and the boiler only 50 ooo kg @h, the result is that there is still i io ooo from the memory minus 5o ooo = 6o ooo kg (h of steam must be removed, so that the Check valve r cannot close and the accumulator continues to discharge. The high-quality boiler steam is therefore throttled down to the pressure of level 3, what an increase in entropy and a destruction of a large part of that Boiler results in the amount of heat supplied by the furnace. In addition, the Storage tanks can be discharged to impermissibly low pressures.

Die Erfindung will diese Übelstände beseitigen und Mittel zu ihrer Vermeidung angeben. Es ergibt sich die Aufgabe, in dem-Augenblick, in dem die Dampfabgabe des Kessels einsetzt, die Turbinenstufen niedrigen Druckes abzuschließen, um den Kesseldampf der seinem Druck entsprechenden Stufe zuführen zu können, wodurch er einerseits voll ausgenutzt und andererseits der Speicher infolge des Druckanstieges - vor der Turbine selbsttätig durch das Rückschlagventil-abgeschaltet wird.The invention aims to remedy these evils and to remedy them Specify avoidance. The task arises in the moment in which the steam is released of the boiler begins to complete the low pressure turbine stages to reduce the To be able to supply boiler steam to the stage corresponding to its pressure, whereby it on the one hand it is fully utilized and on the other hand the memory is due to the pressure increase - is automatically switched off by the check valve in front of the turbine.

Es ließe sich denken, daß diese Aufgabe dadurch gelöst würde. daß zur Zeit d die Leistungsabgabe so lange unterbrochen wird, bis die Regelorgane die tieferen Stufen abgeschlossen haben. Dies wäre aber keineswegs eine befriedigende Lösung. Man könnte .die Unterbrechung durch Einbau eines Schwungrades ermöglichen, was aber wieder die Anlagekosten erhöhen würde.One might think that this would solve the problem. that at time d the power output is interrupted until the control organs the have completed lower levels. But this would by no means be a satisfactory one Solution. The interruption could be made possible by installing a flywheel, but this would again increase the investment costs.

Der angestrebte Zweck könnte ferner dadurch erreicht werden, daß an Stelle des Überströmventils ein Abschlußorgan in die Kesselleitung eingebaut wird, welches beispielsweise von Hand aus bei Erreichung des normalen Kesseldruckes plötzlich ganz geöffnet wird, so daß der Kessel unter Ausnutzung seines Speichervermögens augenblicklich eine Dampfmenge liefern kann, die für das oben angegebene Beispiel etwa i io ooo kg/h betragen würde. Eine derartige plötzliche Überlastung des Kessels ist aber nur bei Kesseln mit großem Wasserraum möglich. Bei modernen Kleinwasserraumkesseln kann u. U. ein Überkochen und Mitreißen von Wasser eintreten.The intended purpose could also be achieved by an A closing element is installed in the boiler line at the point of the overflow valve, which, for example, suddenly occurs manually when the normal boiler pressure is reached is fully opened so that the boiler utilizes its storage capacity can instantly deliver an amount of steam that is sufficient for the example given above would be about i io ooo kg / h. Such a sudden overload of the boiler but is only possible for boilers with a large water space. With modern small water space boilers This may result in boiling over and water being carried away.

Schließlich könnte man an Stelle eines Kessels. von So ooo kg/h Leistung mehrere Kessel aufstellen, um so eine größere Dampfmenge augenblicklich zu erhalten. Dies führt aber wieder zu einer Verteuerung der Anlage.After all, you could use a kettle in place of it. of so ooo kg / h output Set up several boilers in order to get a larger amount of steam instantly. But this again leads to an increase in the cost of the system.

Die Erfindung gibt nun einige Mittel an, durch welche bei Vermeidung eines gesonderten Speicherdampfeinlasses vor dem Ersten Rad in einfachster Weise die angegebene Aufgabe gelöst wird und die an Hand der schematischen Abb.3 bis 6 näher erläutert werden sollen. Die Erfindung besteht darin, daß beim Übergang von Speicher- auf Kesselbetrieb infolge Erhöhung der Drehzahl der Turbine die Dampfeinlässe niederen Druckes durch den Geschwindigkeitsregler abgeschaltet werden und der Frischdampf entsprechend seinem Druck, der höher als der Speicherdruck ist, ausgenutzt wird.The invention now provides some means by which to avoid it a separate storage steam inlet in front of the first wheel in the simplest way the specified problem is solved and the schematic Fig. 3 to 6 should be explained in more detail. The invention consists in that when transitioning from Storage to boiler operation as a result of increasing the speed of the turbine the steam inlets low pressure can be switched off by the speed controller and the live steam according to its pressure, which is higher than the storage pressure, is used.

In Abb. 3 wird eine plötzliche stoßweise Dampfabgabe dadurch erreicht, daß hinter dem Überströmventil ü ein Dampffaß f eingeschaltet ist, aus dem die zur Umstellung der Regelorgane erforderliche Dampfmenge ohne Rückwirkung auf.den Kessel entnommen werden kann. Wenn der Kessel seinen vollen Druck erreicht hat, öffnet das Überströmventil und läßt Dampf in das Dampfgefäß f strömen, bis daselbst ungefähr derselbe Druck wie im Kessel herrscht. Nach Öffnen des Absperrventils v, z. B. von Hand aus, kann das Dampfgefäß augenblicklich so viel Dampf abgeben, daß die Turbinenstufen niedrigen Druckes geschlossen werden .können und der Speicher durch. das; Rückschlagventil 7- abgeschaltet wird.In Fig. 3 a sudden burst of steam is achieved by that behind the overflow valve ü a steam barrel f is switched on, from which the for Adjustment of the regulating elements required amount of steam without affecting the boiler can be taken. When the boiler has reached its full pressure, it opens the overflow valve and allows steam to flow into the steam vessel f until about there the same pressure as in the boiler. After opening the shut-off valve v, z. B. from Hand off, the steam vessel can instantly emit so much steam that the turbine stages low pressure .can be closed and the memory through. the; check valve 7- is switched off.

Für das oben gerechnete Beispiel würde sich bei Annahme, einer Dauer des Regelvorganges von 2o Sekunden und bei einer Zulassung eines Druckabfalles im Dampfgefäß von 13 auf i o at ein Dampfgefäß von etwa 110 m3 Inhalt ergeben, was keine wesentliche Verteuerung der Anlage darstellt. Selbstverständlich kann das Dampfgefäß auch im Nebenschluß zur Kesselleitung geschaltet werden, was an der Wirkungsweise nichts ändert. - Zweckmäßigerweise.wird man- die Anordnung so treffen, daß das Dampfgefäß möglichst nahe an die Turbine kommt. um an Leitungskosten zu sparen.For the example calculated above, assuming a duration of the control process of 20 seconds and allowing a pressure drop in the steam vessel from 13 to 10 atm, a steam vessel with a volume of about 110 m3 would result, which does not represent a significant increase in the cost of the system. Of course, the steam vessel can also be shunted to the boiler line, which does not change the way it works. - Expediently, the arrangement will be made so that the steam vessel comes as close as possible to the turbine. to save on line costs.

In Abb. q. wird der Kesseldampf der Turbine zwischen der Abzweigung für die Stufen niedrigen Druckes und dem Einlaßorgan der ersten Stufe zugeführt, wobei das Rückschlagventil r nunmehr zwischen der Abzweigung für die Stufen niedrigen Druckes und der Kesseldampfzuleitung angeordnet ist. Öffnet nun das Überströmventil ü die Dampfzufuhr aus dem Kessel, so kann der Kesseldampf infolge des Rückschlagventils r nur in die erste Stufe eintreten, also in ein Druckgebiet, für welches die abgegebene Kesseldampfinenge zur Leistungserzeugung genügt. Da zu dieser Zeit auch die Stufen niedrigen Druckes der Turbine offen sind und mit Speicherdampf gespeist werden, wird eine Zunahme der Drehzahl eintreten, wodurch der -Geschwindigkeitsregler g die Stufen niedrigen Druckes und damit auch die Speicherdampfzufuhr absperrt, so daß der weitere Betrieb -nur mit Kesseldampf erfolgt. -In Abb. ä ist der Erfindungsgegenstand bei einer düsengeregelten Turbine dargestellt. Bei Beginn einer Störung_ gibt der Geschwindigkeitsregler g zunächst ie Zuführung t zur ersten Düsengruppe frei. Der Speicherdampf tritt also über die Rückschlagventile r, r= und r1 in die Zuleitung 1. Bei fortschreitender Abnahme des Speicherdruckes öffnet der Geschwindigkeitsregler auch die Zuführung zur zweiten und später auch die Zuführung 3 zti den weiteren Düsengruppen.In Fig.q. is the boiler steam of the turbine between the branch for the stages of low pressure and fed to the inlet element of the first stage, with the check valve r now between the branch for the stages low Pressure and the boiler steam supply line is arranged. Now open the overflow valve ü the steam supply from the boiler, so the boiler steam can as a result of the check valve r only enter the first stage, i.e. a pressure area for which the The amount of steam required to generate power is sufficient. There at that time the stairs too low pressure of the turbine are open and are fed with storage steam, the speed will increase, causing the speed controller g the stages of low pressure and thus also the storage steam supply shut off, see above that the further operation takes place -only with boiler steam. -In Fig. Ä is the subject of the invention shown with a nozzle-regulated turbine. When a fault starts, the Speed controller g first the feed t to first nozzle group free. The storage steam enters the non-return valves r, r = and r1 Feed line 1. As the accumulator pressure decreases, the speed regulator opens also the feed to the second and later also the feed 3 zti the other Nozzle groups.

In der Kesseldampfzuführung zu den einzelnen Düsengruppen sind druckgesteuerte Ventile vorhanden, die in Abhängigkeit vorn Kesseldruck nacheinander geöffnet werden können. Zunächst tritt der Kesseldampf in die Leitung l und veranlaßt ein Schließen des Rückschlagventils r, Da der Kesseldampf ein größeres Wärmegefälle besitzt als der zuletzt in die erste Düsengruppe eingeströmte Speicherdampf, wird die Drehzahl der Maschine zunehmen, und der Regler wird die Zuführung zur dritten Düsengruppe zu schließen beginnen. Bei weiterem Ansteigen des Kesseldruckes gibt der Regler d auch die Zuführungsleitung zur zweiten Düsengruppe frei. Die Folge davon ist, daß der Geschwindigkeitsregler die Zufuhr von Speicherdampf weiter absperrt. Dies setzt sich so lange fort, bis schließlich die Maschine nur mehr mit Kesseldampf betrieben wird.In the boiler steam supply to the individual nozzle groups are pressure-controlled Valves are available, which are opened one after the other depending on the boiler pressure can. First, the boiler steam enters line 1 and causes it to close of the check valve r, Since the boiler steam has a greater heat gradient than the last stored steam that flowed into the first group of nozzles is the speed of the machine and the regulator will feed to the third group of nozzles begin to close. If the boiler pressure rises further, the regulator gives d also free the supply line to the second group of nozzles. The consequence of this is that the speed regulator further shuts off the supply of storage steam. this continues until finally the machine only works with boiler steam is operated.

Die genannte Regelung läßt sich auch derart ausbilden, daß der Kesseldruck auf das Gestänge des Geschwindigkeitsreglers einwirkt. Beim Einsetzen der Dampfabgabe aus dein Kessel werden dann die Regelorgane für den Frischdampfeintritt durch ein vom Kesseldruck gesteuertes Organ von den vom Geschwindigkeitsregler beeinflußten Übertragutigsmitteln abgeschaltet.The aforementioned regulation can also be designed in such a way that the boiler pressure acts on the linkage of the cruise control. At the start of steam delivery Your boiler then becomes the regulating organs for the fresh steam entry through a organ controlled by the boiler pressure from those influenced by the speed regulator Transmitting means switched off.

Die Abb. 6 zeigt eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe. Hier wird in dem Augenblick, «-o der Kessel mit der Dampfabgabe einsetzt, eine zusätzliche Leistung außerhalb der Frischdampf-Speicherdampfturbine in einer Vorschaltinaschine oder Vorschaltstufe t. erzeugt. Die von diesem Vorschaltteil abgegebene Leistung wirkt sich in der Weise aus, daß der Geschwindigkeitsregler g die letzten Stufen des Niederdruckteiles abschließt, so daß der vom Vorschaltteil kommende Kesseldampf nur in die erste Stufe des Niederdruckteiles eintreten kann. Der Speicher wird wieder durch das Rückschlagventil r abgeschaltet. Selbstverständlich können die Maschinen t1 und t= auch auf einer gemeinsamen Welle sitzen.Fig. 6 shows another solution to the problem. here an additional one is added at the moment when the boiler starts to deliver steam Power outside the live steam storage steam turbine in an upstream machine or ballast t. generated. The power delivered by this ballast acts in such a way that the speed controller g the last steps of the low-pressure part closes, so that the boiler steam coming from the upstream part can only enter the first stage of the low-pressure part. The memory will be restored switched off by the check valve r. Of course the machines can t1 and t = also sit on the same shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Reserve steam turbine with common inlet box for fresh and storage steam, in which the storage steam in Stages of the turbine of low pressure is introduced, characterized in that when changing from storage to boiler operation due to an increase in the speed of the Turbine shut off the low pressure steam inlets by the speed regulator and the live steam according to its pressure, which is higher than the storage pressure is being exploited.

2. Reserve steam turbine according to claim i, characterized in that that the main steam line in the connector between the junction for the Turbine stages of low pressure and the control valve of the first turbine stages behind opens into a check valve of the storage line.

3. Reserve steam turbine according to claim i with a nozzle-regulated machine, characterized in that two or more inlets connected to both the main steam line and the storage steam line are, with pressure-controlled control valves in the live steam supply lines, which open one after the other as the boiler pressure rises, and in the storage steam supply lines check valves are arranged in front of each node.

4. Reserve steam turbine according to claim 3, characterized in that the regulating elements for the entry of live steam when the steam starts to be released from the boilers by means of a boiler pressure controlled Organ disconnected from the transmission means influenced by the speed controller will.

5. Reserve steam turbine according to claim i, characterized in that in the Steam extraction line of the boiler an overflow valve and behind this a steam buffer is switched on, which is switched on together with the boiler for the duration of the switchover the control valves from storage to boiler operation instantaneously a quantity of heat Able to deliver, which is greater than the last amount of heat supplied by the storage tank.

6. Reserve steam turbine according to claim i, characterized in that the live steam - Storage steam turbine upstream of a high pressure stage or a high pressure machine in which additional power is generated when switching to boiler operation requiring the cruise control to complete the low pressure stages causes.