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Dampfkraftanlage mit Hochdruckkessel Das bei Dampfkraftanlagen der
gewöhnlichen Bauart bekannte Betriebsverfahren ist allgemein folgendes Eine Änderung
des Leistungsbedarfes der Hauptkraft maschinen wird durch Änderung der Dampfzufuhr
zu diesen Maschinen erzielt. Die Änderung des Dampfverbrauches bleibt zunächst ohne
Ein$uß auf die Dampferzeugung, da eine Erhöhung des Dampfverbrauches den im Kessel
aufgespeicherten bzw. bei :einer Verminderung der Dampfentnahme die Überproduktion
im Kessel aufgespeichert werden kann. Erst im weiteren Anschluß an die Änderung
der Dampfentnahme aus dem Kessel wird durch Änderung der Brennstoff-, Verbrennungsluft-und
Speisewasserzufuhr die Dampferzeugung den neuen Betriebsverhältnissen angepaßt,
wobei kleine Lastschwankungen überhaupt ohne Einfiuß auf die Dampferzeugung bleiben
können. Je geringer nun die Speicherfähigkeit eines Kessels ist, desto empfindlicher
ist er gegenüber Leistungsschwankungen, d. h. bei plötzlicher Mehrentnahme ,an Dampf
wird der Druck im Speicherraum des Kessels rasch abfallen, bei plötzlicher Minderentnahme
rasch ansteigen und die Sicherheitsventile zum Abblasen bringen. Würde man bei einer
Hoch-oder Höchstdruckanlage, deren Kessel ,nur geringe Speicherfähigkeit besitzt,
das gleiche Betriebsverfahren anwenden, wie es bei normalen Kesseln üblich ist,
so wird das bei; schwankender Leistungsabgabe zu einem unwirtschaftlichen Betrieb
führen. Da sich infolge des geringen Speichervermögens der Hocb;druckkessel Drucksenkungen
bei plötzlicher Dampfentnahme viel rascher bemerkbar machen als bei normalen Speicherraumkesseln,
wird der Heizer dazu neigen, den Druck stets möglichst nahe an der höchstzulässigen
Grenze zu halten, so daß schon bei geringer Minderung der Dampfentnahme die Sicherheitsventile
abblasen werden.
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Bei einer Dampfkraftanlage, bestehend aus einer Hauptkraftmaschine,
-einem Hochdruckkessel mit geringem Speichervermögen, einem Gefällespeicher und
Hilfsmaschinen zur Kesselspeisung und zum Betrieb der Feuerung wird daher die Regelung
der Speisewassermenge, dann der Brennstoffmenge und Luftmenge in der Weise zu erfolgen
haben, daß bei zunehmender Leistung der Ha'uptkraftmaschin:e und dadurch bedingter
zunehmender Speisewassermenge der vermehrte Bedarf an Leistung der Hilfsmaschinen
und der Hauptkraftmaschine so lange durch gesonderte Zuführung von Speicherdampf
gedeckt wird, bis ein neuer Gleichgewichtszustand besteht und daß bei abnehmender
Leistung der Hauptkraftmaschine die Speisewassermenge verringert und die Dampfzufuhr
vom Hochdruckkessel zur Hauptkraftmaschine so lange gedrosselt
und
abgesperrt wird, bis die Dampferzeugung des Hochdruckkessels der verringerten Leistung
entspricht, wobei der im Hochdruckkessel bis zur Erreichung des Gleichgewichtszustandes
erzeugte Übers:chußdampf in den Gefällespeicher geleitet wird.
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Ein derartiger Betrieb kann nun gemäß der Erfindung durch nachstehend
beschriebene selbsttätige Regelung mit einem Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit aufrechterhalten
werden. Hierfür ist ein von der Hauptkraftmaschine angetriebener Fliehkraftregler
mit zwei um j e einen gewissen Betrag unter oder über der rin Beharrungszustand
eingestellten Normaldrehzahl. liegenden Geschwindigkeitsbereichen vorgesehen, der
bei Zunahme der Leistung durch Absinken der Drehzahl von der Normaldrehzahl in den
unteren Geschwindigkeitsbereich zugleich die Dampfzufuhr aus dem Gefällespeicher
zur Hauptmaschine öffnet und ,einen Impuls auf höhere Leistung der Hilfsmaschinen
einschaltet und beim Abfallen der Leistung durch Ansteigen der Drehzahl der Hauptkraftmaschine
von der Normaldrehzahl in den oberen Geschwindigkeitsbereich zugleich den Frischdampfeintritt
zur Hauptkraftmaschine verringert und einen Impuls auf geringere Leistung der Hilfsmaschinen
einschaltet, wobei der Überschußdampf der Frischdampfleitung durch ein überströmventil
zum Gefällespeicher abströmt.
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Eine der möglichen Ausführungsformen einer derartigen Kraftanlage
ist in der beiliegenden Abbildung dargestellt. Die aus Hochdruckbeild, Mittel- und
Niederdruckteil f bestehende Hauptkraftmaschine, welche als Kolbenmaschine oder
Turbine ausgebildet sein kann, dient zum Antrieb eines Generators. Der von der Hauptkraftmaschine
d, f angetriebene Fliehkraftregler E steuert über ein Ventil p dem zum Mittel- oder
Niederdruckteil f der Hauptmaschine gehenden Speicherdampf des Speichers und über
ein Ventil p1 den vom Hochdruckkessela zum Hochdruckteil d strömenden Hochdruckdampf.
Die Steuerung ist dabei so eingerichtet, daß bei der normalen Betriebsdrehzahl Ventile
vollständig geschlossen und Ventil p1 vollständig geöffnet ist. Bei Drehzahlsenkung
öffnet p, während p1 offen bleibt, bei Drehzahlerhöhung schließt p1, während p geschlossen
bleibt. Die Kesselspeisepumpe L wird durch den Motor B angetrieben. Die Feuerung
ist als Kohlenstaubfeuerung dargestellt; das Gebläses wird dabei vom Motor C, die
Förderschnecke t vom Motor D angetrieben. Es ist möglich, für die Betriebsführung
nach vorliegender Erfindung statt Kohlenstaubfeuerung auch jede andere regulierbare
Feuerung für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe zu verwenden. Die Antriebsmotoren
B, C, D für die Hilfsmaschinen L, s, t sind als Elektromotoren
gezeichnet; sie können aber auch als Dampfmaschinen, welche mit Hochdruckdampf,
Speicherdampf oder Anzapfdampf gespeist werden, ausgebildet sein. Bei Dampfantrieb
der Hilfsmaschinen kann es zweckmäßig sein, die Antriebsmaschine der Feuerungshilfsmaschinen
mit Abdampf der Antriebsmaschine der Speisepumpe zu betreiben.
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Der Abdampf der Niederdruckmaschine kann in bekannter Weise in einem
Kondensator niedergeschlagen und sodann als Speisewasser wieder dem Hochdruckkessel
zugeführt werden. Überschüssiger Hochdruckdampf geht über :ein Sicherheitsventil
in den Speichern.
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Der Reguliervorgang ist folgendermaßen: Im Beharrungszustand läuft
das Aggregat mit der normalen Betriebsdrehzahl, Ventile ist vollständig geschlossen,
der Speicherdampf ist damit abgeschaltet, und die Maschine arbeitet ausschließlich
mit Dampf aus dem Hochdruckkessel a. Soll nun die Maschine mehr Leistung abgeben,
weil an irgendeiner Stelle des Betriebes mehr Leistung benötigt wird, so wird durch
die vergrößerte Lastaufnahme zunächst die Drehzahl der H.auptmaschinend und f sinken
auf eine Drehzahl, welche um Beinen gewissen Betrag unterhalb der normalen Betriebsdrehzahl
liegt. Durch die Verminderung der Drehzahl öffnet der Regler E das Ventil p und
deckt zunächst während der Regulierperiode den Mehrbedarf an Leistung durch Beaufschlagen
der Mittel-oder Niederdrucldkraftmaschinen f mit Speicherdampf. Zugleich mit dem
Öffnen des Ventils p wird von dem Fliehkraftregler E mittels einer geeigneten Vorrichtung,
z. B. durch Schließen eines Kontaktes oder durch öffnen einer ölsteuerung, ein Impuls
ausgelöst, welcher die Antriebsmaschinen B, C, D der Hilfsmaschinen für die
Speisung und Feuerung des Hochdruckkesselsa auf Mehrleistung steuert. Infolge der
nun einsetzenden Mehrproduktion des Hochdruckkesselsa sind die Hauptantriebsmaschinend
und f imstande, mehr Leistung abzugeben. Die Folge hiervon ist ein Ansteigen der
Drehzahl, was wiederum bewirkt, daß der Speicherdampfdüsensatz allmählich geschlossen
wird. Gegebenenfalls kann in dem gleichen Maße, wie die Drehzahl der Hauptmaschine
ansteigt und sich der normalen Betriebsdrehzahl nähert, der Impuls zur Mehrregulierung
der Hilfsmaschinen für die Hochdruckdampferzeugung oder der Antriebsmaschinen für
diese Hilfsmaschinen geschwächt werden. Ist die normale Drehzahl wieder erreicht,
dann ist Ventil p vollständig geschlossen, die vermehrte Leistung wird also .ausschließlich
durch Hochdruckdampf erzeugt. Außerdem wird auch der Impuls, welcher
die
Antriebsmaschinen zur Hochdruckspeisepumpe t und zu den Feuerungshilfsmaschinen
s und t oder diese Hilfsmaschinen selbst auf vergrößerte Leistung steuerte, abgeschaltet.
Es laufen nun sowohl die. Hilfsmaschinen als auch die Hauptkraftmaschinen mit der
vergrößerten Leistung im neuen Beharrungszustand weiter.
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Wird umgekehrt Belastung weggenommen, so steigt die Drehzahl der Hauptantriebsmaschinen
von der normalen Drehzahl auf eine um einen gewissen Betrag darüberliegende Drehzahl.
Dies bewirkt einen größeren Ausschlag am Fliehkraftregler E und dadurch einerseits
ein Schließen des Ventils p" also eine Verminderung der Dampfzufuhr zu .den Hauptmaschinen,
und anderseits das Einschalten eines geeigneten Steuerimpulses, welcher die Antriebsmaschinen
zur Hochdrucksp.eisepumpe L und zu den Feuerungshilfsmaschinen oder die Hilfsmaschinen
selbst auf geringere Leistung reguliert. Bis der Kessel a auf die verringerte Dampfproduktion
eingestellt ist, wird die noch vorhandene überschußproduktion über sein Sicherheitsventil
th den Speichern geleitet. Wird nun durch die Steuerungseinrichtung an den. Hilfsmaschinen
die Dampferzeugung des Hochdruckkessels a allmählich verringert, so wird in dem
gleichen Maße auch die Drehzahl der Hauptkraftmaschinen sinken. Durch dieses Absinken
der Drehzahl wird Ventil p, stetig ;geöffnet; gegebenenfalls kann dabei der Impuls
zur Wenigerregulierung der Hilfsmaschinen für die Hochdruckdampferzeugung oder der
Antriebsmaschinen für diese Hilfsmaschinen stetig, geschwächt werden. Ist die normale
Betriebsdrehzahl wieder erreicht, dann ist Ventil p1 wieder vollständig geöffnet.
Zu gleicher Zeit ist aber auch der Steuerimpuls, welcher die Hilfsmaschinen auf
geringere Leistung einstellte, abgeschaltet. Es ist also ein neuer Gleichgewichtszustand
bei geringerer Leistung vorhanden.
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Das Ventil c kann dabei so ausgebildet sein, daß @es den Druck im
Hochdruckkessel konstant hält: Im einfachsten Falle wird man es als überströmventil
ausführen. Es ist aber auch denkbar, vom Ventil c aus eine Einrichtung zu steuern,
die entsprechend der steigenden oder fallenden Dampferzeugung im Hochdruckkess-el
eine größere Anzahl von Düsensätzen der Hauptturbine d nacheinander öffnet oder
schließt. Soll der Hochdruckkessel mit veränderlichem Druck betrieben werden, dann
kann das Ventil c ein einfaches Absperrventil sein, welches bei Inbetriehnahme der
Anlage vollständig geöffnet wird.
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Das Ventil c kann, in Dampfströmung gesehen, vor oder hinter das Ventil
p1 geschaltet sein. Die Steuerung des Speicherdampfdüsensatzes des Mittel- ,oder
Niederdruckteils der Hauptkraftmaschinen d und f kann als reine Drosselregelung
ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, durch Anordnung mehrerer Düsenventile
diese Regulierungseinrichtung als Düsienregelung zu bauen.
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Zu erwähnen ist noch, daß sowohl die Hochdruck- als auch die Speicherdampfzufuhr
zu den Turbinen d und f durch einen nicht gezeichneten Schnellschlußregler zu schützen
ist, welcher bei plötzlichem Wegfallen der Last bei einer bestimmten Übertourenzahl
die entsprechenden Leitungen vollständig von den Turbinen abschließt.