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Mehrstufiger Veirdichter mit Zwischenkühlung und nachgeschalteter
Überschußluftturbine Wenn der Druckluftbedarf des von einem Kreis,elverdichter gespeisten
Verbrauchernetzes so weit sinkt, daß der Verdichter unterhalb der Pumpgrenze arbeiten
müßte, nimmt man bekanntlich eine dem Verdichter nachges-chaltete Luftturbine in
Betrieb, die mit der zur Verrneidung der Unterschreitung der Pumpgrenze überschüssig
erzeugten Druckluft gespeist wird. Handelt es sich dabei um einen mehrstufigen Verdichter,
so muß die Luft innerhalb des Verdichters gekühlt werden. Zu diesem Zweck sieht
man zwischen mehreren Verdichterstufen mit Kühlwasser beschickte Zwischenkühler
vor. Demgegenüber zwingt jedoch die Vermeidung der Gefahr einer Eisbildung in der
Luftturbine zu einer Beheizung der dieser zuströmenden Druckluft oder zu
einer Beheizung der Turbinenstufen, beispielsweise, durch Anordnung besonderer Zwischenerhitzer,
die in der Regel mit Dampf beschickt werden.
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Um bei einem mehrstufigen Kreiselverdichter mit ZwischenkäMung und
nachgeschalteter Luftturbine die Verdichtungswärme selbst zur Erhöhung der Temperatur
der Betriebsluft für die Luftturbine auszunutzen und hiermit die Gefahr der Eisbildung
in derTurbine zu beseitigen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, mittels eines.
Absperrorgans die Kühlung der letzten Verdichterstufen ganz oder teilweise abzuschalten.
Hierdurch ist eine besondere Wärmequelle für die Beheizung der Luftturbine oder
der dieser zugeführten Druckluft entbehrlich, ohne daß die Gefahr einer unzulässigen
Erwärmung der Druckluft innerhalb des Verdichters entsteht, da die übrigen Zwischenkühler
eingeschaltet bleiben. Die Speisung der Luftturbine mit
erwärmter
Druckluft hat außerdem eine Leistungssteigerung der Luftturbine zur Folge. DieserLeistungsgewinn
übersteigt inderRegel, den Verlust, der durch die verminderte K-lung der letzten
Verdichterstufen entsteht.
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Die durch den Fortfall der Kühlung letzten Verdichterstufen bedingte
höhere Luft4 temperatur im Druckluftnetz ist zwar in der Regel nicht erwünscht,
jedoch kann diese in vielen Z, Fällen, insbesondere bei Verdichteranlagen für Bergwerke,
ohne weiteres in K-tuf genommen werden, da in diesem Fall hinter dem Verdichter
in der Regel noch ein Nachkühler zu dem Zweck geschaltet ist, das in der Druckluft
befindliche Wasser abzuscheiden. - Dieser hiernach ohnehin vorhandene Nachkühler
setzt dann gleichzeitig auch die Temperatur der Druckluft trotz des Fortfalles einer
Kühlung der letzten Verdichterstufen auf den gewünschten Wert herab.
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In Fällen, in den-en diese Nachkählung fehlt oder nicht ausreichen
sollte, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die kalte Ab-
luft der überschußluftturbine
durch einen zwischen dern Verdichter und dem Verbrauchernetz angeordneten Nachkühler
zu leiten. Hierdurch ist die Wirkung der Abschaltung 'der Kühlung der letzten Verdichterstufen
hinsichtlich des Verbrauchernetzes mit einfachen Mitteln wieder aufgehoben.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Kreiselverdichteranlage nach der Erfindung
ist auf der Zeichnung in einem schematischen Grundriß dargestellt.
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Der beispielsweise von einer Dampfturbine i angetriebene mehrstufige
Verdichter 2 fördert die erzeugte Druckluft in ein Netz 3, von dem eine Leitung
4 abgezweigt ist, durch welche die bei zu geringem Bedarf des Verbrauchernetzes
überschüssig erzeugte Druckluft über ein Ventil 5 einer Druckluftturbine6
zugeführt wird. Der Kreiselverdichter 2 ist mit drei Zwischenkühlern 7, 8, 9
ausgerästet. Bei der Annahme, daß es sich beispielsweise um einen elfstufigen Kreiselverdichter
handelt, seien der Zwischenkühler 7
hinter die dritte Stufe, der Zwischenkühler
8
hinter die sechste Stufe und der Zwischenkühler 9 hinter die neunte
Stufe geschaltet. Das Kühlwasser strömt diesen Zwischenkühlern durch eine Leitung
io zu, während es durch die Leitungii abgeleitet wird. In die Kühlwasserleitungen
sind Drosselventile 7',
8', g' eingeschaltet.
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Die Steuerung des Ventilsg' des den letzten Verdichterstufen zugeordneten
Zwischenkühlers 9 sowie die Steuerung des Einlaßventils 5 für die
Druckluftturbine 6 erfolgt auf elektrischem Wege über eine Relaistafel 12,
durch die die Elektroantriebe 14, 15 für die Ventileg', 5 gleichzeitig
derart eingeschaltet werden,- daß das Ventil g' geschlossen und das Ventil
5 geöffnet wird. Die Bedienung -der Relaistafel 12 kann von Hand erfolgen,
'##obald die Druckluftturbine 6 bei zu geringem ' 'D kluftbedarf des
Netzes 3 in Betrieb ge->«o#%#5rm.en Werden soll. Diese Inbetriebsetzung 4E#nn
auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Pump-renze erfolgen. Zu diesem Zweck ist
beispielsweise an der Turbine i ein Hilfskontakt 13 vorgesehen, der bei Erreichung
der der Pumpgrenze des Verdichters entsprechenden Pumpdrehzahl der Dampfturbine
einen Kontakt schließt, durch den die Elektroantriebe 14, 15 über das Relais 12
selbsttätig eingeschaltet werden. In diesem Zusammenhang wird zur Erläuterung des
Begriffes Pumpdrehzahl darauf hingewiesen, daß die Regelung von mehrstufigen, mit
Kühlung ausgerüsteten Kreiselverdichtern ausschließlich dur,ch selbsttätige Gleichhaltung
des Enddruckes, z. B. auf 6 atü, erfolgt. Geht der Druckluftbedarf irn Netz
zurück, so wird sich dies durch ein Ansteigen des Enddruckes bemerkbar machen. Dann
wird durch den Regelvorgang der ursprüngliche Enddruck wiederhergestellt,
und zwar bei einem von einer Dampfturbine angetriebenen Kreiselverdichter
durch Herabsetzung,der Drehzahl der Turbine, dagegen bei einem elektromotorisch
an-getriebenen Kreiselverdichter durch Ver--stellung der Saugdrosselklappe im Schließungssinn,
weil im letzteren Fall die Drehzahl des Elektromotors konstant bleibt. Nach Beendigung
des Regelvorganges ist in beiden Fällen die Liefermenge gleich der Bed-arfsmenge
bei gleichemEnddruck. Damitverschiebt sich jedoch jedesmal die Druckmengenkennlinie
nach links, bis schließlich der Pumpgrenzpunkt erreicht ist. Bei gleichbleibendem
Enddruck gibt es also nur einen ganz bestimmten Pumpgrenzpunkt, der bei da
* mpfangetriebenen Kreiselverdichtern durch eine bestimmte Drehzahl und damit
durch eine entsprechende Stellung der Muffe des Drehzahlreglers, dagegen bei elek-tromotorisch
angetriebenen Kreiselverdichtern durch eine bestimmte Stellung der Drosselklappe
gekennzeichnet ist. Der Hilfskontakt 13, der bei dem beschriebenen und dargestellten
Ausführungsbeispiel, bei dem es sich um einen dampfangetriebenen Kreiselverdichter
handelt, am Drehzahlregler der Turbine i angeordnet ist, bewirkt also bei Erreichung
des Pumpgrenzpunktes, d. h. also bei der Pumpdrehzahl, die Einschaltung der
Luftturbine 6. Bei einem elektromotorisch an-,getriebenen Kreiselverdichter
würde man diesen Hilfskontakt 13 an der Saugdrosselklappe anordnen müssen.
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Die beschriebene Einrichtung bewirkt, daß bei Inbetriebnahrne der
Luftturbine 6, also beim öffnen des Ventils 5, gleichzeitig das
Ventil
g' geschlossen wird, so daß der die letzten Verdichterstufen kühlende Zwischenkühler
9 ganz oder teilweise abgeschaltet ist. Infolgedessen strömt der Druckluftturbine
6
heiße Druckluft zu, die sich während,des Entspannungsvorganges in der Turbine
6 nicht so weit abkühlen kann, daß es innerhalb der Turbine zu einer Eisbildung
kommt. Da die Zwischenkühler 7, 8 auch beim Betrieb der Luftturbine
6 eingeschaltet bleiben, ist dafür gesorgt, daß die Temperatur der Luft,
i-nnerhalb des VerdichterS 2 keine unzulässig hohen Werte erreicht.
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Die beim Betrieb der Luftturbine 6 in das Netz 3 strömende
geringere- Druckluftmenge strömt durch einen Nachkühler 16, der die infolge der
Abschaltung des Zwischenkühlersg erhöhte Temperatur der Druckluft herabmindert sowie
das Wasser ausscheidet.
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Wie auf der Zeichnung angedeutet ist, kann die kalte Abluft der Turbine
6 in diesem Nachkühler 16 in Wärmeaustausch mit der Netzluft treten, so daß
die Wirkung der Ab-
schaltung der Kühlung der letzten Verdichterstufe-n hinsichtlich
. des Verbrauchernetzes wieder aufgehoben ist. Die Einrichtung nach der Erfindung
ist auch bei Verdichtern mit Innenkühlung anwendbar.