DE711713C

DE711713C - Device for the automatic regulation of the supply of forced circulation steam generators

Info

Publication number: DE711713C
Application number: DEB170182D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Hingst
Original assignee: HERPEN CO KG LA MONT KESSEL; La Mont Kessel Herpen and Co KG
Current assignee: HERPEN CO KG LA MONT KESSEL; La Mont Kessel Herpen and Co KG
Priority date: 1935-06-25
Filing date: 1935-06-25
Publication date: 1941-10-06

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Speisung bei Zwangumlaufdampferzeugern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der in einen Zwangumlaufdampferzeuger eingespeisten Frischwassermenge, die durch eine mehrstufige Kreiselpumpe gefördert wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine einstufige, zur Abscheidung des Wassers aus dem Dampf-Wasser-Gemisch dienende Wasserringumwälzpumpe mit einer größten Förderhöhe gleich dem Förderhöhenunterschied der mehrstufigen Speisepumpe zwischen Leerlauf und Vollast oder größer als dieser m einem besonderen Gehäuse zugeschaltet und mit der Speisepumpe gekuppelt ist und daß außerdem in an sich bekannter Weise die Druckleitung der Wasserringpumpe in die Druckleitung der mehrstufigen Speisepumpe mündet. Die veränderliche Umwälzung durch den Dampferzeuger soll hierbei die eingespeiste Frischwassermenge selbsttätig regeln.Device for the automatic control of the feed in forced circulation steam generators The invention relates to a device for automatically regulating the in a forced circulation steam generator Fresh water fed in, which is conveyed by a multistage centrifugal pump will. It is characterized in that a single-stage, to separate the water from the steam-water mixture serving water ring circulating pump with a maximum delivery head equal to the difference in delivery head of the multistage feed pump between idling and full load or greater than this m connected to a special housing and with the feed pump is coupled and that also the pressure line in a manner known per se the water ring pump opens into the pressure line of the multistage feed pump. the Variable circulation through the steam generator should be the amount of fresh water fed in regulate automatically.

Für Dampferzeuger mit kleiner Trommel ist eine Einrichtung bekannt, die .eine besondere Regelpumpe benutzt, um bei üb.erschreitung eines bestimmten Flüssigkeitsstandes in der Trommel durch den Förderdruck der dann beaufschlagten Regelpumpe mittels einer besonderen Einrichtung die Speisepumpe zu drosseln. Bei dieser Einrichtung hat die Regelpumpe keinen anderen Nutzen als den der Regelung, Ferner ist bei einem anderen bekannten Vorschlag eine einstufige Speisepumpe mit einer einstufigen Umwälzpumpe in besonderer Art zusammengebaut und regelt dann ebenfalls selbsttätig die Speisung. Darüber hinaus sind dabei noch weitere Einrichtungen nötig, um die Regelung zu bewirken, die wie die Regelpumpe selbst zu Störungen Anlaß geben können. Dieser Vorschlag geht von einer Sonderbauart der Speisepumpe und Umwälzpumpe aus, die nicht immer ausführbar ist. Sie braucht keine besonderen Regelvorrichtungen. Ihre Eigenart kann jedoch unter Umständen für die freie Wahl des Kesseldruckes usw. hinderlich sein. Ein weiterer Vorschlag führt das Speisewasser einer zweistufigen Wasserringumwälzpumpe zu, die mit einem inneren überlauf versehen ist, so daß die zweite Stufe ebenfalls als Regelpumpe wirksam wird und eine Drosselvorrichtung - in der Speiseleitung betätigt.A device is known for steam generators with a small drum, which uses a special regulating pump to prevent a certain Liquid level in the drum by the delivery pressure of the then applied Regulating pump to throttle the feed pump by means of a special device. at With this device, the regulating pump has no other use than that of the control system, Furthermore, in another known proposal, a single-stage feed pump is included a single-stage circulation pump assembled in a special way and then also regulates automatically the supply. In addition, further facilities are required, in order to effect the regulation which, like the regulating pump itself, give rise to malfunctions can. This proposal is based on a special design of the feed pump and circulation pump that is not always executable. It does not need any special regulating devices. However, their peculiarity may, under certain circumstances, be responsible for the free choice of the boiler pressure, etc. be a hindrance. Another proposal leads the feed water to a two-stage Water ring circulation pump, which is provided with an internal overflow, so that the second stage also acts as a regulating pump and a throttle device - actuated in the feed line.

Die Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung ist gegenüber den bereits bekannten Vorschlägen dadurch- besonders leicht möglich, weil ohne weiteres die sonst üblichen Kreiselpumpen verwendet werden können, deren Betriebssicherheit feststeht. Ebenso bestehen für die Umwälzpumpe trotz der besonderen Auslegung keine erheblichen Abweichungen von der bereits erprobtenAusfübrung, zumindest nicht in Bezug auf die am meisten störenden Stopfbuchsen, die längst durchaus betriebssicher gebaut Werden können.The use of the device according to the invention is particularly easy compared to the already known proposals because the otherwise conventional centrifugal pumps can be used without further ado, the operational reliability of which is certain. Likewise, despite the special design, there are no significant deviations from the already tried and tested version of the circulation pump, at least not with regard to the most troublesome stuffing boxes, which have long since been built to be operationally reliable.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, bei einem bereits bestehenden Zwangumlaufdampferzeuger unter Belassu:ng der vorhandenen mehrstufigen Speisepumpe eine für die selbattätige Regelung geeignete Umwälzpumpe nachträglich einzubauen. wobei unter Umständen selbst der besondere Antrieb der vorherigen Umwälzpumpe benutzt werden kann oder durch Getriebe u. dgl. eine Anpassung an die bestellende Anlage möglich ist.Another advantage is the option of using an existing one Forced circulation steam generator leaving the existing multi-stage feed pump to retrofit a suitable circulation pump for the automatic control. where even the special drive of the previous circulation pump may be used can be or an adaptation to the ordering system by means of gears and the like is possible.

Die Regelwirkung tritt durch die Heraufsetzung oder Herabsetzung der Förderhöhe der Speisepumpe ein, wobei die Fördermenge entsprechend der Kennlinie der Speisepumpe absinkt oder steigt. Die Änderung der Förderhöhe kommt selbsttätig dadurch zustande, daß bei fallender Dampfentnahme die zunächst gleichbleibende Fördermenge infolge der teilweisen Überspeisung eine Auffüllung des Wasserinhaltes des Rohrsystems und auch der Umwälzpumpe bewirkt. Die Umwälzpumpe steigert dadurch ihre U mwälzmenge und damit auch ihre Förderhöhe entsprechend dem bei größerer Gesamtwassermenge größeren Durchlaufwiderstand des Rohrsystems, der ,als Druckabfall zu dem Entnahmedampfdruck hinzugefügt den Frischspeisedruck der Speisepumpe vorschreibt.The rule effect occurs through the raising or lowering of the Delivery head of the feed pump, with the delivery rate corresponding to the characteristic the feed pump falls or rises. The change in the funding amount comes automatically comes about that with decreasing steam withdrawal the initially constant flow rate as a result of the partial overfeeding, the water content of the pipe system is replenished and also the circulation pump. The circulation pump thereby increases its circulation volume and thus also their delivery head corresponding to the greater with a larger total amount of water Flow resistance of the pipe system, which, as a pressure drop to the extraction steam pressure added prescribes the fresh feed pressure of the feed pump.

Reicht also die größte Förderhöhe der U mwälzpumpe trotz der steigenden Umwälzmenge dazu aus, so wird der Druckabfall in dem Rohrsystem durch Verzögerung der Umwälzmenge so lange gesteigert, bis ein Frischspeisedruck - erreicht ist, bei dem die mit steigendem Druck geringer werdende Speisewassermenge genaue der Dampfentna,hume entspricht, d. h. der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Umgekehrt wird bei steigender Dampfentnahme durch Verringerung des Wasserinhaltes, durch geringere Füllung, Fördermenge und geringeren Förderdruck der Umwälzpumpe bzw. geringeren Druckabfall im Rohrsystem der Frischspeisedruck so lange herab- und die Speisewassermenge leeraufgesetzt, bis wieder der Beharrungszustand erreicht ist.So the greatest delivery head of the circulating pump is sufficient despite the increasing Circulation volume to do so, the pressure drop in the pipe system is delayed the circulation volume increased until a fresh feed pressure - is reached, at to which the amount of feed water, which decreases with increasing pressure, is the exact source of steam corresponds to, d. H. the state of equilibrium is reached. The opposite is true for increasing Steam extraction by reducing the water content, by lower filling, flow rate and lower delivery pressure of the circulation pump or lower pressure drop in the pipe system the fresh feed pressure is reduced for so long and the feed water quantity is empty, until the steady state is reached again.

Jeder Verdampfung entspricht also :ein bestimmter Wasserinhalt des Rohrsystems und eine bestimmte Umwälzmenge, wobei die Umwälzpumpe die bei Leerlauf des Dampferzeugers größte Umwälzmenge bei größter Förderhöhe schaffen muß.Each evaporation corresponds to: a certain water content of the Pipe system and a certain amount of circulation, with the circulation pump operating when idling the steam generator must create the largest amount of circulation at the highest delivery head.

Die weitere Erläuterung soll an Hand der Abb. i bis 4 erfolgen. Es zeigen Abb. i ein Q, p-Schaubild, Abb. z und 3 sinnbildliche Darstellungen der Anordnung der Pumpen, Abb. 4. eine Anordnung der Einrichtung bei einem trommellosen Zwangumlaufdampferzeuger.The further explanation should be made with reference to Figs. I to 4. It Fig. i shows a Q, p diagram, Fig. z and 3 symbolic representations of the arrangement of pumps, Fig. 4. an arrangement of the device in a drumless forced circulation steam generator.

In dem Q,p-Schaubild gemäß Abb. i sind in bekannter Weise die von der Speisepumpe erzeugte Druckhöhe p bei der Fördermenge Q und die zu überwindende Widerstandshöhe pw bei einem bestimmten Rohrleitungswiderstand des Dampferzeugerrohrsystems aufgetragen. Dabei entspricht pw der Widerstandshöhe, die bei dem gemeinsamen Durchlauf der Frischspeisewassermenge und der Umwälzwassermenge durch den Dampferzeuger auftritt. Der Schnittpunkt beider Linien ergibt den Arbeitspunkt der Speisepumpe, nämlich die bei dem Dampfdruck pK des Dampferzeugers und der Widerstandshöhe pw geförderte Frischspeisewassermenge Q für den Fall, daß die Umwälzung Null ist. Dieser Zustand, der hier nur der einfachen Darstellung wegen gewählt ist, kann nur bei Überlast kurzzeitig auftreten und wird meist durch entsprechende Auslegung vermieden. Sinkt die Verdampfung auf den kleineren Wert Q, so wird von der parallel geschalteten und unter dem Druck pK des erzeugten Dampfes stehenden Wasserringumwälzpumpe durch die Zuführung und Umwälzung des unverdampften bzw. zuviel geförderten Speisewassers die Widerstandshöhe um den Betrag p, ver-, größert. Entsprechend der gesamten Druckhöhe pK -j-- pw -f- pl, die nunmehr von der Speisepumpe überwunden werden muß, geht die Fördermenge auf Q, zurück und entspricht der durch die Feuerung oder anderweitig vorher auf Q, gebrachten Verdampfungsmenge. Die Steigerung der Widerstandshöhe um den Betrag p, wird von der Umwälzung der Menge Q2 durch die Wasserringumwälzpumpe hervorgerufen, die also mehr als die Menge Q bis Q, übernehmen muß, weil bei geringerer Verdampfung die Geschwindigkeit im Rohr abnimmt und der Widerstand geringer wird, leas die größere Wasserbeimengung notwendig macht. Beieinsetzender Vergrößerung der Verdampfung wird nun umgekehrt der Wasserinhalt des Rohrsystems und der Umwälzpumpe verkleinert, worauf Umwälzmenge und Widerstandshöhe pw so lange sinken und Q größer wird, bis wieder Gleichgewicht herrscht.In the Q, p diagram according to Fig. I, those of the pressure head p generated by the feed pump at the delivery rate Q and the pressure to be overcome Resistance level pw for a certain pipe resistance of the steam generator pipe system applied. Here, pw corresponds to the resistance level during the joint run the amount of fresh feed water and the amount of water circulating through the steam generator. The intersection of the two lines gives the working point of the feed pump, namely the conveyed at the steam pressure pK of the steam generator and the resistance level pw Fresh feed water quantity Q in the event that the circulation is zero. This state, which is only chosen here for the sake of simplicity, can only be used in the event of an overload occur briefly and is usually avoided by appropriate design. Sinks the evaporation to the smaller value Q, so is switched from the parallel and the water ring circulation pump under pressure pK of the generated steam the supply and circulation of the non-evaporated or too much pumped feed water the level of resistance is increased by the amount p. According to the total print height pK -j-- pw -f- pl, which must now be overcome by the feed pump, the Delivery rate to Q, back and corresponds to that through the furnace or otherwise previously set to Q, evaporation amount. The increase in resistance level by the amount p, is determined by the circulation of the amount Q2 through the water ring circulation pump caused, which must therefore take over more than the set Q to Q, because with less Evaporation the speed in the pipe decreases and the resistance decreases, leas which makes it necessary to add more water. At the start of magnification the evaporation is now reversed, the water content of the pipe system and the circulation pump reduced, whereupon the amount of circulation and the level of resistance pw decrease and Q increases until equilibrium is restored.

In der Abb. a der Zeichnung ist eine Anordnung der beiden Pumpen sinnbildlich dargestellt. Durch die Speisepumpe z, welche in mehreren Stufen arbeitet, wird das durch den Saugstutzen 3 einströmende Speisewasser auf Druck gebracht und durch die Druckleitung 4 in den Dampferzeuger gespeist. Mit der Speisepumpe 2 ist eine einstufige Wasserringumwälzpumpe 6 gekuppelt, die eine Zuführung 8 für das Dampf-Wasser-Gemisch besitzt. Infolge der Schleudelivirkung der Pumpe 6 wird das zugeführte Dampf-Wasser-Gemisch von urverdampften, flüssigen Bestandteilen befreit, so, daß sich in der Kammer 9 ein umlaufender Wasserring io bildet. Dieser Wasserring i o steht unter dem Dampferzeugerenddruck. Mit dem Anwachsen des Wasserringes io nimmt der Druck und die Fördermenge der Umwälzpumpe 6 zu. Übersteigt der Umwälzpumpendruck den Druck der Speisepumpe 2, so wird das die Drucksteigerung bewirkende Wasser ständig über die Zweigleitung 12 der Druckleitung q. und damit dem Dampferzeuger zugeführt und umgewälzt. In der Druckleitung 4, ist seine ",klappe 17 angeordnet, welche sich Rückschlag schließt, -sobald der Druck der Umwälzpumpe 6 höher als der größte Förderdruck der Speisepumpe 2 wird. In diesem Fall hört jegliche Förderung von Speisewasser in den Dampferzeuger auf. Das in der Speisepumpe 2 auf Druck gebrachte Arbeitsmittel fließt dann in der allgemein üblichen Weise über eine üherströmleitung in den Speisewasserbehälter zurück. Es wird also nur das durch die Wasserringpumpe 6 umgewälzte Arbeitsmittel dem Dampferzeuger wieder zugeführt. Der von den urverdampften Teilchen befreite Dampf kann durch einen besonderen Stutzen i i entnommen werden.In Fig. A of the drawing, an arrangement of the two pumps is symbolic shown. This is achieved by the feed pump z, which works in several stages feed water flowing in through the suction nozzle 3 put to pressure and fed through the pressure line 4 into the steam generator. With the feed pump 2, a single-stage water ring circulation pump 6 is coupled, which has a feed 8 for has the steam-water mixture. As a result of the centrifugal action of the pump 6 the supplied steam-water mixture is freed of originally vaporized, liquid components, so that a circumferential water ring io forms in the chamber 9. This water ring i o is under the steam generator end pressure. With the growth of the water ring io the pressure and the delivery rate of the circulation pump 6 increases. If the circulation pump pressure exceeds the pressure of the feed pump 2, the water causing the pressure increase is constant via the branch line 12 of the pressure line q. and thus fed to the steam generator and circulated. In the pressure line 4, its ", flap 17 is arranged, which Non-return closes as soon as the pressure of the circulation pump 6 is higher than the highest delivery pressure the feed pump 2 is. In this case, all feed water pumping stops in the steam generator. The working fluid brought to pressure in the feed pump 2 then flows in the usual manner via an overflow line into the feed water tank return. So it is only the working fluid circulated by the water ring pump 6 fed back to the steam generator. The one freed from the primordial vaporized particles Steam can be withdrawn through a special nozzle i i.

Die Schleuderpumpe 6 kann auch, wie Abb.3 zeigt, der letzten Stufe der Speisepumpe 2 angegliedert sein; die Wirkungsweise dieser Pumpenanordnung bleibt im übrigen die gleiche.The centrifugal pump 6 can also, as Figure 3 shows, the last stage be attached to the feed pump 2; the mode of operation of this pump arrangement remains otherwise the same.

Die Abb. q. zeigt die Anordnung der selbsttätigen Speiseeinrichtung im Zusammenhang mit dem Zwangumlaufdampferzeuger, der hier sinnbildlich nur- durch je eine Rohrschlange für den Verdampfer- und überhitzerteil dargestellt ist. Das von der Speisepumpe 2 geförderte Wasser wird durch die Druckleitung q. der Verdampferschlange 15 zugeführt und ganz oder teilweise verdampft. Das erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch wird darauf durch eine Leitung 16 dem Stutzen 8 der Wasserringurnwälzpumpe 6 zugeleitet. In der Umwälzpumpe 6 werden, wie bereits dargelegt, die flüssigen Bestandteile des Gemisches ausgeschleudert und, sobald der Druck in der Schleuderpumpe 6 den Druck der Speisepumpe 2 übersteigt, durch die Zweigleitung 12 in die Druckleitung q. bzw. in den Verdampferteil15 wieder eingespeist. Der von den flüssigen Teilchen getrennte Dampf strömt durch den Stutzen i i und die Leitung 18 einer Rohrschlange 2o zu, in der er vor seiner Verwendung zur Arbeitsleistung überhitzt wird.Fig.q. shows the arrangement of the automatic feeder in connection with the forced circulation steam generator, which is symbolically just by One coil each for the evaporator and superheater part is shown. That Water conveyed by the feed pump 2 is passed through the pressure line q. the evaporator coil 15 supplied and completely or partially evaporated. The generated steam-water mixture is then fed through a line 16 to the nozzle 8 of the water ring circulation pump 6. In the circulation pump 6, as already explained, the liquid components of the Mixture centrifuged and, as soon as the pressure in the centrifugal pump 6, the pressure the feed pump 2 exceeds, through the branch line 12 into the pressure line q. respectively. fed back into the evaporator part 15. The one separated from the liquid particles Steam flows through the nozzle i i and the line 18 to a pipe coil 2o, in which it becomes overheated before being used for work.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for automatic regulation of the means a multistage centrifugal pump fed into a forced circulation steam generator Fresh water quantity, characterized in that a single-stage, for separation The water ring circulating pump (6) serving the water from the steam-water mixture a greatest delivery head equal to the delivery head difference of the multi-stage feed pump (2) between idle and full load or greater than this in: a special housing is switched on and coupled to the feed pump and that the pressure line (12) the water ring pump (6) in the pressure line (4.) of the multi-stage feed pump (2) flows out.

2. Device according to claim i, characterized in that in the pressure line (4.) the feed pump (2) before the confluence of the pressure line (12) of the circulation pump (6) a non-return valve (17) is installed.