-
Kreiselverdichteranlage mit Antrieb durch eine Kond#-,nsationsdampfinaschine
Es ist bei Kreiselverdichteranlagen mit Antrieb durch eine Kondensationsdampfmaschine
bekannt, hinter den Verdichter eine Luftturbine zu schalten, die den Kondensationspumpensatz
der Dampfmaschine antreibt. Dabei ist sowohl der Einlaß- als auch der Auslaßstutzen
der Luftturbine an eine Stufe des Verdichters angeschlossen, so daß ein Teil der
vom Verdichter erzeugten Druckluft einen Kreislauf ausführt, der eine Druckstufe
des Verdichters und die Luftturbine umfaßt. Der Betrieb des Verdichters ist also
an den gleichzeitigen Betrieb der Luftturbine gebunden, die dann die- Hauptantriebsmaschine
des Kondensationspljrnpensatzes darstellen muß. Es ist jedoch unwirtschaftlich,
den Pumpensatz durch die einen geringen Wirkungsgrad aufweisende Luftturbine ständig
anzutreiben, zumal die doppelte Energieumformung in dem Verdichter und der Luftturbine
ohnehin bereits verlustreich ist. Ein völliger Verzicht auf den Antrieb des Kondensationspumpensatzes
durch eine Luftturbine wäre jedoch ebenfalls un-' wirtschaftlich. Es darf nämlich
bei Kreiselverdichteranlagen die Leistung des Verdichters inAnpassung an denverringertenDruck-Inftbedarf
nicht so weit herabgesetzt werden, daß eine bestimmte Förderleistung - unterschritten
wird, die durch die Purnpgrenze ge-
geben ist. Unterhalb dieser Grenze darf
der Verdichter nicht arbeiten. Bei unterhalb der Pumpgrenze liegendem Druckluftbedarf
muß daher eine bestimmte Überschußdruckluftmenge erzeugt werden, die infolge des
fehlenden Bedarfg abgeblasen werden müßte, wenn man keine Luftturbine hätte, der
diese Cberschußluft nutzbringend zugeführt werden könnte.
-
Um nun einerseits zur Verwertung der Überschußluft eine Luftturbine
zur Verfügung zu haben, andererseits jedoch den Antrieb des Kondensationspumpensatzes
wirtschaftlicher als bisher zu,gestalten, ist nach der Erfindung die Einrichtung
getroffen, daß die Luftturbine als Hilfsantriebsmaschine den Kon#densationspumpensatz
antreibt, sobald die Förderleistung des Verdichtern unterhalb der Pumpgrenze liegt.
Infolge der Verwendung der Luftturbine als Hilfsantriebsmaschine
für
den Pumpensatz und infolge des Umstandes, daß die Luftturbine im wesentlichen nur
unterhalb der Pumpgrenze des Verdichters, also verhältnismäßig selten *,n", Betrieb
genommen wird, ist einerseits Wirtschaftlichkeit des Pumpenantriebes sichert, andererseits
erreicht, daß auch d e, mit Rücksicht auf die Pumpgrenze des Kreiselver,dichters
erzeugte Überschußleistung wirtschaftlich ausgenutzt wird. Es sei noch erwähnt,
daß ein Doppelantrieb für einen Kondensationspumpensatz an sich bekannt ist; man
hat hierfür gewöhnlich einen Elektromotor und eine Dampfturbine verwendet.
-
Wenn man auch bei der Anlage der Erfindung als Hauptantriebsmaschine
für den Pumpensatz einen Elektromotor verwendet, so besteht in einfacher Weise die
Möglichkeit, die von dem Kreiselverdichter über den Bedarf hinaus erzeugte Druckluftmenge
weiter dadurch wirtschaftlich auszunutzen, daß man gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag
die Einrichtung trifft, daß die Luftturbine bei einer etwa vorhandenen Überschußleistung
den Motor als Stromerzeuger antreibt. Es kann dann die von der Luftturbine etwa
gelieferte mechanische Überschußleistung in Form elektrischer Energie zurückgewonnen
werden. SolcheEnergierückgewinnung einer elektrischen Maschine, die sowohl als Stromerzeuger
wie auch als Motor laufen kann, ist an sich bekannt.
-
Um zu verhindern, daß man zur Vermeidung der Vereisungsgefahr der
Luftturbine genötigt ist, auf das gesamte zur Verfügung stehende Druckgefälle zu
verzichten, könnte man die Luftturbine zweigehäusig mit einem Zwischenerhitzer bauen.
Ein anderer einfacherer Weg zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Ausnutzung
der von dem Kreiselverdichter über den Bedarf des Druckluftnetzes hinaus erzeugten
Druckluftmenge wird gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag dadurch beschritten,
daß der Abluftstutzen der Luftturbine über einen in an sich bekannter Weise im Ansaugraum
des Verdichters angeordneten Strahlsatiger an den Verdichter angeschlossen ist.
Diese Maßnahrne erhöhtdie Wirtschaftlichkeit der Verwendung einer Luftturbine so
wesentlich, daß auch die oberhalb der Pur£ipgrenze überschüssig erzeugteDruckluftmenge
wirtschaftlich ausgenutzt is ' t, wenn man sie in eine LuftturbinezurEnergierückgewinnungschickt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Kreiselverdichteranlage nach der Erfindung
ist auf der Zeichnung dargestellt.
-
Der Kreiselverdichter i wird durch eine Kondensationsdampfturbine
2 angetrieben und liefert die erzeugte Druckluft in das Netz 3. An die Dampfturbine
2 ist ein Kondensator 4 angeschlossen, dessen Kondensat mittels der Pumpe
5, beispielsweise als Speisewasser, dem nicht dargestellten Dampf-.%"""etl
zuge'ührt wird. Die Kondensatpumpe 5
Isw ise als Kreiselpumpe ausgederen eispie
Drelle über Kupplungen eineran die Ankerwelle einer elektrischen Maschine6, andererseits
an die Welle einer Luftturbine 7 angeschlossen ist. Außer der Kondensatpumpe
5 sind noch weitere Pumpen zum Betrieb der Kondensationsanlage vorhanden,
beispielsweise noch die Kühlwasserpumpe 8. Die Luftturbine 7 ist durch
eine Leitung 9 mit dem Druckluftnetz 3 des Verdichters verbunden.
Die. elektrische Maschine 6 ist so ausgebildet, daß sie sowohl als Motor
wie auch als Stromerzeuger laufen kann.
-
Beim normalen Betrieb der Kreiselverdichteranlage, d. h. also
solange der Verdichter i oberhalb der Purnpgrenze arbeitet, wird der Kondensationspumpensatz
5, 8 von der elektrischen Maschine angetrieben, die dann als Motor läuft.
Die elektrische Maschine 6 stellt also die Hauptantriebsmaschine für den
Pumpensatz dar. Sobald die Fördermenge des Verdichters so weit sinkt, daß die Gefahr
der Unterschreitung der Pumpgrenze_ besteht, wird die Luftturbine 7 mittels
selbsttätig oder von Hand betriebener, nicht dargestellter Ventile in Be'trieb genommen.
Die Luftturbine setzt dann die vom Kreiselverdichter i zur Verhinderung des Pumpens
über den Bedarf hinaus erzeugte Energie in mechanische Energie um, die zum Antrieb
des Pumpensatzes 5, 8 benutzt wird. Erzeugt dabei die Luftturbine ihrerseits
eine Überschußenergie, so wird die elektrische Maschine 6
von der Luftturbine
als Stromerzeuger angetrieben und- gibt den erzeugten Strom an das Netz ab. Die
Luftturbine stellt also eine Hilfsantriebsmaschine für den Pumpensatz dar.
-
Wie auf der Zeichnung angedeutet ist, verbindet eine Leitung io den
Abluftstutzen der Luftturbin,e 7 mit dem Verdichter i, und zwar befindet
sich die Anschlußstelle im Ansaugraum des Verdichters. In diesem Ansaugraum ist
in an sich bekannter Weise ein Strahlsauger angeordnet, in den die Leitung io mündet.
Dies.hat folgenden Zweck: Wenn das zur Verfügung stehende Druckgefälle so groß ist,
daß dessen restlose Ausnutzung in der Luftturbine 7 die Gefahr einer Vereisung
der Turbine herbeiführen würde, inüßte die Abluft der Turbine ins Freie abgeblasen
werden, obgleich diese Abluft noch ein wirtschaftlich ausnutzbares Druckgefälle
hat. Um auch dieses Druckgefälle noch ausnutzen zu können, wird die Abluft der Turbine
über die Leitung io in den Saugraum des Verdichters
i über den
erwähnten Strahlsauger geleitet.
-
Die voneinander abhängige Inbetriebsetzung der Luftturbine und der
elektrii#hen Maschine kann unter Verwendung bek«nnter Mittel von Hand oder selbsttätig
erfolgen. Beispielsweise kann bei Ausfall des Elektrornotors infolge von Betriebsstörungen
im Netz das Einlaßventil der Luftturbine selbsttätig geöffnet werden, so daß dann
die Luftturbine den Pumpensatz als Hilfsantriebsmaschine antreibt.