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Dampfturbolokomotive mit Hochleistungskessel und Kohlenstaubmahlanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbolokomotive mit einem mit einer Kohlenstaubfeuerung
ausgerüsteten Hochleistungskessel und einer auf der Lokomotive mitgeführten Kohlenstaubmahlanlage,
die aus mehreren von einem gemeinsamen Antriebsmotor betriebenen Einzelmühlen oder
Mühlengruppen besteht. Die Erfindung kennzeichnet sich durch preßluftbetriebene
Prallmühlen und durch lastabhängige Regelungsvorrichtungen, mittels deren einzelne
Mühlen oder Mühlengruppen zu- und abschaltbar sind und außerdem die Drehzahl des
elektrischen Antriebsmotors innerhalb festgelegter Drehzahlgr..enzen einstellbar
ist.
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Die Zu- und Abschaltung der einzelnen Mühlen oder Mühlengruppen ergibt
dabei eine stufenförmige Grobregelung, wogegen die Drehzahlregelung des Antriebsmotors
eine Feinregelung innerhalb jeder Stufe bewirkt. Auf diese Weise wird dem geringen
Speichervermögen des Hochleistungskessels Rechnung getragen. Die Preßluftzufuhr
kann sich den im Lokomotivbetrieb auftretenden starken Lastschwankungen schnell
anpassen, zumal Prallmiihlen vorgesehen sind, ,die sich an sich durch schnelle Regelfähigkeit
auszeichnen.
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Eine Ausführungsform einer kohlenstaubbefeuerten Dampfkesselanlage
nach der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
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Abb. z zeigt den die Kesselanlage und Kohlenstaubmahlanlage enthaltenden
Teil eines turboelektrischen Triebfahrzeuges in einem schematischen Seitenriß.
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Abb. z ist ein Grundriß der Abb. r.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Abb. z.
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Abb. 4 ist ein Regeldiagramm.
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Abb. 5 ist ein Schaltschema der elektrischen Regeleinrichtunz selbst.
Hinter
dem Führerstand i des Fahrzeuges, dessen Räder 2 von der nicht dargestellten Dampfkraftanlage
mittels elektrischer oder hydraulischer Kraftübertragung angetrieben werden, befindet
sich der Kessel 3 und hinter diesem der Kohlenbunker 4 mit den an ihn angeschlossenen
sechs Kohlenstaubmühlen 5 bis io, die als druckluftbetriebene Prallmühlen ausgebildet
sind. Die zweckmäßig vorgewärmte Druckluft wird durch eine Hauptleitung i i mit
angeschlossenen Zweigleitungen über Ventile 12 unten den einzelnen Mühlentrichtern
zugeführt. Durch Öffnen und Schließen dieser Ventile werden die zugehörigen Mühlen
zu- und abgeschaltet. Die Steuerung der Ventile erfolgt selbsttätig auf elektrischem
Wege mittels einer weiter unten beschriebenen elektrischen Steuereinrichtung. Die
Druckluft liefert ein Kompressor 13, der von einem Elektromotor 14 angetrieben wird.
An den Feuerraum 15 des Kessels sind zwei Kohlenstaubbrenner 16, 17 angeschlossen.
Die Verbrennungs- und Rauchgase durchströmen den Kessel in der gezeichneten Pfeilrichtung
sie werden im Sinne des Pfeiles 18 umgelenkt und durchstreichen in der Richtung
des Pfeiles i9 die Kesselzüge, den Überhitzer und den Speisewasservorwärmer. Von
dort strömen sie über den Rauchgasventilafor 2o durch den Schornsteinei ins Freie.
Der Rauchgasventilator wird über das Getriebe 22 von einem Motor 23 angetrieben.
Die beiden Kohlenstaubbrenner erhalten das Brennstoffluftgemisch durch die Leitungen
24, 25.
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Die lastabhängige Regelung der Dampfkesselanlage durch Regelung der
Kohlenstaubmahlanlage und der Kohlenstaubbrenner soll nachstehend an Hand des Diagramms
nach Abb. 4 beschrieben werden.
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Auf der Abszisse ist eine der Belastung entsprechende Größe, z. B.
der Dampfverbrauch D oder die Turbinenleistung N aufgetragen. Die
Turbinenleistung kann entweder durch die Summe der Leistungen des Hauptgenerators
und des Hilfsgenerators oder allein durch die Leistung des Hauptgenerators dargestellt
sein. An die Stelle dieser Größen kann auch eine Größe Pk treten, welche die Abweichung
des Kesseldruckes nach unten oder oben von dessen Sollwert darstellt. Auf der Ordinate
ist nach oben die Zahl ZAT;i bzw. ZB, der jeweils eingeschalteten Mühlen und Brenner,
dagegen nach unten der Drehzahlverlauf st des Motors 14 aufgetragen, der
den die Betriebsdruckluft für die Mühlen 5 bis io liefernden Kompressor 13 antreibt.
Es kann auch eine von der Drehzahl dieses Motors abhängige Größe, z. B. der veränderliche
Abstand der Druckluftdüse von der Prallfläche in der Prallmühle gewählt werden.
Die Drehzahl des Kompressormotors 14 soll innerhalb der Grenze iao sa"t regelbar
sein. Bei einem dem Leerlaufbetrieb entsprechenden Dampfverbrauch der Lokomotive
von o bis i soll nur eine einzige Mühlengruppe zugeschaltet sein, deren Leistung
der Strecke a, -a" entspricht. Ebenso soll dabei nur ein einziger Brenner
in Betrieb sein, der dem Leistungsbereich gemäß der Strecke bö bi" entspricht. Die
Drehzahl ei des Kompressormotors wird dabei von n, nach nol geregelt. Steigt nun
die Generatorleistung, so wird die nächste Mühlengruppe gemäß der Strecke a,-a"2
zugeschaltet. Die ;Motordrehzahl wird beim Zuschalten dieser Mühlengruppe zunächst
von %i auf den Betrag ?a, herabgesetzt und dann wieder von ial auf za, im Punkt
:2 des Leistungsmaßstabes langsam hochgeregelt. Inzwischen wird z. B. beim Punkt
i, der zweite Brenner oder die zweite Brennergruppe zugeschaltet. Dies kommt durch
die Strecke bl2 und b3 zum Ausdruck. Im Punkt :2 des Leistungsmaßstabes wird die
letzte übriggebliebene Mühlengruppe entsprechend der Strecke a.= a.3 zugeschaltet.
Die Drehzahl des Motors 14 wird dabei zunächst auf den Betrag itz herabgesetzt und
wieder langsam auf den Betrag 3a3 hochgeregelt. Die beschriebene Regelung kann gleichzeitig
mit einer entsprechenden Regelung des Rauchgasventilators 2o bzw. dessen Antriebsmotors
23 zwangsläufig verbunden werden.
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Zur selbsttätigen Durchführung der beschriebenen Regelvorgänge dient
eine elektrische Steuereinrichtung gemäß Abb. 5. 11i Abb. 5 ist die bereits erwähnte
Hauptdruckluftleitung il mit den Zu- und Abschaltventilen 12 für die Kohlenmühlen
erkennbar. Das gruppenweise Zu- und Abschalten der einzelnen Mühlen bewirken Strotnrelais
26 bis 29. Die Stromrelais 26 und 27 schalten je eine Mühle zu, die Stromrelais
28 und 29 z. B. je zwei Mühlen. Der Betätigungsstrom für die elektrisch zu- und
abschaltbaren Ventile wird z. B. aus einem Gleichstromhilfsnetz 3o entnommen. Formt
man nun eine dem Dampfverbrauch oder der Generatorleistung proportionale Meßgröße
in bekannter Weise in eine Gleichstrommeßgröße um, so hat man es durch entsprechende
Bemessung der Ansprechgre uzen der einzelnen Betätigungsrelais 26 bis 29 ohne weiteres
in der Hand, eine selbsttätig wirkende Zu- und Abschaltung gemäß den Regelgrundsätzen
nach Abb.4 zu erhalten. Ganz ähnlich kann bezüglich des gruppenweisen Zu- und _lbschaltens
der Kohlenstaubbrenner vorgegangen werden. Ebenso kann auch die Drehzahlregelung
des Motors 14 entsprechend den jeweiligen Ausgangsdrehzahlwerten Sao, ial und 3a.
geregelt werden. Erwähnt sei -noch, daß die zwangsläufige Brennstoffregelung auch
unmittelbar durch die Einstellung des Fahrtreglers
am Führerstand
der Lokomotive erfolgen kann.
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Die beschriebene Regelungsvorrichtung für die Kesselfeuerung kann
auch als Sicherheits-und Überwachungsvorrichtung für den Kessel herangezogen werden,
und zwar insbesondere dann, wenn es sich um einen Hochleistungskessel handelt, der
nach dem Zwangsumlaufprinzip arbeitet. Fällt z. B. die Last am Hauptgenerator und
an den Hilfsgeneratoren plötzlich weg, so ist bei einem Hochleistungskessel mit
kleinem Dampfspeichervermögen ein, sofortiges, Abschalten der Brennstoffzufuhr notwendig.
Dies kann z. B. mittels elektrischer Überwachungseinrichtungen unmittelbar durch
Schließen der Ventile 12 bzw. Abschalten des Motors 14 erfolgen. Fällt beim Betrieb
des Fahrzeuges nur die Leistung des Hauptgenerators plötzlich aus, so kann die selbsttätige
Abschaltung der Brennstoffzufuhr so vor sich gehen, daß nur noch eine einzige Mühle
und ein einziger Brenner in Betrieb bleiben, damit die.Leistungslieferung für die
Hilfsbetriebsleistung aufrechterhalten bleibt. Ferner ist ein plötzliches selbsttätiges
Abschalten der Brennstoffzufuhr zweckmäßig, sobald eine Störung im Zwangsumlauf
des Kessels stattfindet. Den Schaltimpuls liefert z. B. ein Differentialmanometer,
das zwischen Einlauf- und Auslaufstutzen der Zwangsumlaufpumpe eingeschaltet ist.
Auch bei der Sicherungseinrichtung kann die Rauchgaslüfteranlage zwangsläufig gleichzeitig
mitgeregelt werden.