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Regelung des Dampfeintritts einer Dampfkraftmaschine Der Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist eine Dampfkraftanlage, bei der der Ab- oder Anzapfdampf
einerGegendruck-oderEntnahmemaschine Wärme zu Heiz- oder Fabrikationszwecken abgibt.
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Dabei wird in bekannter Weise zur Rückgewinnung des Dampfkondensates
der Dampf nach Verlassen der Maschine nicht unmittelbar der Verwendungsstelle zugeführt,
sondern in einem Oberflächenwärmeaustauscber (Verdampfer) niedergeschlagen, in dem
aus Rohwasser Zweitdampf erzeugt wird. Dieser wird dann der gewünschten Verwendungsstelle
zugeführt, während das Kondensat des Kraftdampfes aus dem Wärmeaustauscher rein
anfällt und als Kesselspeisewasser wieder Verwendung findet.
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Bisher wurde der Dampfeintritt der betreffenden Kraftmaschine beispielsweise
durch Verstellung der Beaufschlagungsdüsen oder durch Regelung des Dampfeintrittsventiles
derart gesteuert, daB unabhängig von der für Heiz- oder Fabrikationszwecke abgegebenen
Dampfmenge der Druck am Gegendruckstutzen oder an einer Anzapfstelle der Kraftmaschine
oder vor dem Verbraucher des Ab- oder Anzapfdampfes konstant bleibt.
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Dabei mußte dann die Heizfläche des Wärmeaustauschers so bemessen
werden, daß sie auch bei einer gewissen Verschmutzung zur Übertragung der erforderlichen
Wärmemenge in der Lage ist. Solange also die Heizfläche noch rein ist, kann die
gleiche Wärmemenge bei kleinerer Heizfläche -oder bei einer kleineren Temperaturdifferenz
zwischen dem Ab- oder Gegendruckdampf und dem wärmebeeinflußten Mittel übertragen
werden, da bei gleicher Heizfläche und gleichem Wärmeübergangskoeffizienten die
Leistung des Wärmeaustauschers bekanntlich proportional der Temperaturdifferenz
ist. Anderseits muß mit Rücksicht auf die zunehmende Verschmutzung des Wärmeaustauschers
die Heizfläche von vornherein größer bemessen werden, oder die Temperaturdifferenz
muß größer gewählt werden. Da diese aber- neben dem unvermeidlichen Rohrleitungsverlust
einen Gefälleverlust für die Kraftmaschine darstellt, anderseits eine von vornherein
sehr groß bemessene Wärmeübertragungsfläche beim Wärmeaustauscher einen großen Kostenaufwand
bedeutet, so ergeben sich hierdurch unwirtschaftliche Verhältnisse. Um daher den
Dampf in der Kraftmaschine zwecks größerer spezifischer Leistungsabgabe stets so
weit expandieren zu lassen, wie es zur Abgabe der notwendigen Wärmemenge für den
Wärmeaustauscher möglich ist, soll nach der Erfindung der Dampfeintritt der -Kraftmaschine
ohne jede weitere Gegendrucksteuerung nur in Abhängigkeit von dem Zustand des aus
dem Wärmeaustauscher austretenden wärmebeeinfluBten Mittels geregelt werden. Es
sind zwar schon Anlagen bekanntgeworden, bei denen auch das Dampfeintrittsorgan
der
Kraftmaschine in Abhängigkeit von dem aus dem Wärmeaustauscher austretenden vorgewärmten
Mittel gesteuert wird. Aber es ist dabei außerdem noch eine Gegendrucksteuerung
angewandt worden. Damit können aber die angegebenen Nachteile bei Verwendung von
Oberflächenwärmeaustauschern, insbesondere der nachteilige Einfluß des verschiedenen
Grades der Reinheit der Wärmeübertragungsfläche, auf den Dampfbedarf der Kraftmaschine
nicht vermieden werden.
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Eine Anordnung nach der Erfindung ist beispielsweise in der beiliegenden
Zeichnung veranschaulicht.
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14 ist eine - Gegendruckmaschine mit einem Verdampfer 15. Der Maschine
wird Frischdampf über eine Leitung 16 zugeführt. Der Abdampf strömt durch eine Leitung
17 zum Oberflächenwärmeaustauscher, der beispielsweise als Verdampfer aus Rohwasser
Zweitdampf erzeugt, welcher durch Leitung 18 zur Verwendungsstelle strömt.
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Nach der Erfindung wird von dem Zustand des Dampfes in der Leitung
iS aus durch einen Impuls icg das Dampfeintrittsorgan 2o der .Maschine derart beeinflußt,
daß, unabhängig von dem Dampfdurchsatz durch Kraftmaschine und Wärmeaustauscher,
der Druck in der Leitung 18 konstant bleibt.
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Die Regelung der .Anlage von der Leitung 18 aus vollzieht sich folgendermaßen:
Wird aus der Leitung 18 nach gewissem Dampfverbrauch weniger Dampf entnommen, so
wird durch die Regeleinrichtung ig, 2o die Dampfzufuhr der Leitung 16 verringert,
so daß durch die Leitung 17 dem Verdampfer 15 eine der Entnahme durch die
Leitung 18 entsprechende geringere Heizdampimenge zufließt, und zwar sinkt gleichzeitig
der Druck in der Leitung 17, der durch die Heizfläche des Verdampfers 15 angestaut
war, da jetzt diese gleiche Heizfläche eine geringere Wärmemenge übertragen muß,
wozu sie ein entsprechend geringeres Temperatur- (oder Druck-) Gefälle benötigt.
Hierbei tritt auch eine Vergrößerung des spezifischen Volumens des aus der Turbine
14 in die Leitung 17 strömenden Dampfes ein, wodurch die bei Teillast einer Gegendruckturbine
bekanntlich eintretende, auf Beendigung der Expansion vor vollständigem Durchtritt
durch die Beschaufelung der Turbine beruhende starke Wirkungsgradverschlechterung
zum Teil wieder aufgehoben wird. Eine-entsprechende Schaltung läßt sich naturgemäß
auch bei einer Anzapfmaschine beispielsweise durch Steuerung des Dampfeintrittsorgans
des Niederdruckteils nach der zur Beheizung des Wärmeaustauschers dienenden Entnahme
anwenden.
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Durch die Erfindung wird der Erfolg erzielt, bei Betrieb einer Gegendruck-
oder Anzapfmaschine mit einem Oberflächenwärmeaustauscher eine spezifisch höhere
Leistung aus der durchgesetzten Dampfmenge zu erzeugen, da in der Regel der Heizdampf
des Oberflächenwärmeaustauschers weiter expandieren kann als bei den bisher angewandten
Schaltungen. Dies hat seinen Grund in der Ausnutzung der in der Heizfläche selbst
bestehenden Reserve zur Senkung der erforderlichen Temperaturdifferenz für die Wärmeübertragung,
ferner in der automatischen Anpassung dieser Temperaturdifferenz an den Dampfdurchsatz
des Oberflächenwärmeaustauschers und in der. in der Regel besseren Anpassung des
Austrittsvolumens der Gegendruck- bzw. Anzapfdampfmenge an die Beschaufelungsquerschnitte
bei teilweiser Belastung.
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Für die Anwendung der Erfindung ist es naturgemäß unwesentlich, ob
die Steuerung der Maschine unmittelbar von dem aus dem Oberflächenwärmeaustauscher
austretenden Mittel, beispielsweise dem Druck des Zweitdampfes eines Verdampfers,
aus erfolgt oder ob die Steuerung mittelbar beispielsweise in der Form vorgenommen
wird, daß vom Zustand des aus dem Oberflächenwärmeaustauscher austretenden wärmebeeinflußten
Mittels zunächst der Gegendruck- oder Anzapfregler der Maschine verstellt und dann
erst von diesem ein Dampfeintrittsorgan der Maschine gesteuert wird.