DE7333693U - Einrichtung zur Reduzierung von Druckstollen in einer Leitung - Google Patents

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

«^Einrichtung zur Reduzierung von Druckstössen in einer Leitung.

Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zur Reduzierung von Druckstössen in einer von einem Strömungsmedium kontinuierlich durchflossenen, einen Apparat aufweisenden Druckleitung j wobei zum Abschalten der Durchströmung des Apparates das Strömungsmedium nach schlagartigem Umschalten einer Dreiwegearmatur-, was die Druckstösse verursacht, über eine Umgehungsleitung um den Apparat geleitet wird, und wobei strömungsabwärts vom Apparat ein Rückfliessen des Strömungsmediums in denselben durch Schliessung eines Absperrorgans in der Druckleitung verhindert wird.

In Dampfkraftwerken sind Schnellumschaltschieber, insbesondere

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Dreiwegearmaturen in Verwendung, welche dem Speisewasser entweder den Weg durch die Speisewasservorwärmer freigeben, oder im Störungsfall, insbesondere bei Rohrbrüchen im Vorwärmer, eine Umgehung derselben ermöglichen. Die Umschaltungen dieser Armaturen, welche durchwegs eine lineare Weg-Zeit-Charakteristik mit scharfen Uebergängen von der Ruhelage in die Bewegung und von der Bewegung in die Ruhelage aufweisen, erfolgen sehr rasch. Durch den scharfen Schliessvorgang entsteht theoretisch eine unendlich grosse Verzögerung, welche Druckwellen erzeugt, die die Vorwärmerstrasse durchlaufen. Diese in der Praxis nachgewiesenen Druckstösse können erheb]iche Werte erreichen und dabei zu schweren Beschädigungen an beispielsweise Rohrleitungen, Rohrverbindungen und den Wasserkammertrennwänden der Vorwärmer führen.

Verschiedene Vorrichtungen zum Vermeiden oder Reduzieren der Druckwellen sind bekannt, beispielsweise an der Dreiwegearmatur anzubringende hydraulische Bremsen, die jedoch aufgrund ihrer Eigenart einer labormässigen Einstellung bedürfen, die im Betrieb wegen Verstopfungen und Erosionen nur schwierig aufrecht zu erhalten ist. Diese Zusatzgeräte sind ausserdem sehr teuer und vergrössern zudem die Einbaumasse der Armaturen.

Bekannt ist ferner die iMethode der Drosselung in der Ab-

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Steuerleitung von hydraulisch betätigten Armatur'en. (Jahrbuch der Dampferzeugvngstechnik, Vulkan-Verlag, 2. Ausgabe, 1972/1973, S. 79/80). Die dadurch verlängerte Laufzeit des Schliessvorgangs führt nur in einem begrenzten Betriebsbereich zum Erfolg, da bei sehr starker Drosselung die Armatur* nicht mehr funktioniert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Druckleitung für alle vorkommenden Betriebszustände und unter Verwendung wartungsarmer Elemente die durch ein Absperren entstehenden Druckstösse auf ein die betreffende Anlage nicht gefährdendes Mass zu reduzieren.

Erfindungsgernäss wird dies dadurch erreicht, dass zur Abschaltung der¹ Durchströmung des Apparates zuerst die Dreiwegearmatur umgeschaltet 'md mit einer Zeitverzögerung das Absperrorgan geschlossen wir'i, und hierauf ein Drosselorgan abgesperrt wird, das sich in einer die Absperrung der Dreiwegearmatur umgehenden, in Strömungsrichtung vor dem Apparat in die Druckleitung mündenden Bypass befindet, und das während der Durchströmung des Apparates dauernd mindestens teilweise geöffnet ist.

Der Vorteil des Verfahrens ist darin zu erblicken, dast; mit seiner Anwendung ein seit langem anstehendes Problem auf ein-

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fache Weise gelöst ist. Die sich ergebende Verringerung der Druckstösse bis zu 70 % garantiert eine wesentlich erhöhte Betriebssicherheit der Anlage«

Vorteilhaft ist es, wenn vor Beendigung des Schliessvorgangs des Absperrorgans eine Verringerung der den Bypass durchströmenden Menge des Strömungsmediums durch gesteuertes Absperren des Drosselorgans einsetzt. Besonders günstig ist es, wenn das Abstuern des Drosselorgan^ kontinuierlich erfolgt. Hierdurch wird ein*= gezielte Verzögerung der Abschaltung der Durchströ. .mg des Apparates ermöglicht.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen die Absperrung der Dreiwegeanv.atur umgehenden Bypass mit einem Drosselorgan, welcher in ütrömungsrichtung gesellen vor der Absperrung der Dreiwegc. armatur aus der Druckleitung abzweigt und hinter derselben, aber vor dem Apparat in die Druckleitung einmündet.

Es ergibt sich die Möglichkeit, an ausgeführten, gefährdeten Anlagen die Einrichtung nachträglich anzubringen, ohne Eingriffe an der die Druckstösse verursachende;-! Armatur vorzunehmen.

Es ist zweckmässig, dass das Verhältnis der Bypass::^!.r;c zur

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gesamten in der Druckleitung geförderten Menge etwa 1 zu 2 5 ist. Die geeignete VJaIi 1 des Bypassdurchmessers und des Drosselorgans, welche bestimmend sind für den den Bypass durchströmenden Mengenstrom, gestattet eine Feinanpassung dieses Mengenstrorran die jeweiligen Auslegungsdaten der Anlage.

Ferner empfiehlt es sich, den Bypass mit einer das Drosselorgan umgehenden, ein Ueberströmventil enthaltenden Nebenschlussleitung zu versehen. Mit dieser Vorrichtung wird eine unzulässige Druckerhöhung innerhalb der abgesperrtem Druckleitung und des Apparates vermieden..

Weiterhin kann das sich im Bypass befindende Drosselorgan als Füllventil ausgebildet sein, was sich als betriebliche Vereinfachung bei einer Wiederaufnahme der Durchströmung des Apparates auswirkt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem Wärmeschaltplan eines Dampf™ kraftwerkes,

Fig. 2 und 3 je einen Teilschnitt eines Dreiwegeventils.

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Gemäss Fig. 1 speist die Druckleitung 1 den Apparat 2 , welcher· ein dampfbeheizter Speisewasservorwärmer ist. Die hydraulisch betätigten Umschaltschieber, welche zum Absperren der Druckleitung 1 vorgesehen sind, sind vom Vorwärmen aus gesehen strömungsaufwärts die Dreiwegearmatur 3 und strömungsabwärts das Absperrorgan H. Die Umgehungsleitung 5 gestattet ein Herumführen des Speisewassers um den Vorwärmer. 6 ist der die Dreiwegearmatur 3 umgehende Bypass, in welchem sich das zusätzlich als Füllventil ausgebildete Drosselorgan 7 befindet, das von der Nebenschlussleitung 6 mit dem Ueberströmventil 9 umgangen wird.

Tritt im Vorwärmer ein Störungsfall ein, beispielsweise Hochwasser infolge eines Rohrbruches, so wiro. der Umschaltvorgang für die Dreiwegearmarur 3 sowie der Schliessvorgang für das Absperrorgan U ausgelöst, derart, dass das Absperrorgan 4 mit einer Zeitverzögerung auf die Dreiwegearmatur schliesst. In der letzten Phase der Schliessbewegung bewirkt der aus konstanter Schliessgeschwindigkeit in die Ruhelage übergehende Ventilteller der Dreiwegearmatur 3 ein vollständiges Abschneiden des strömenden Mediums, wodurch eine Saugweile ausgelöst wird, die nicht nur die abzusperrende Druckleitung 1 mit dem Apparat 2, sondern aufgrund des zu diesem Zeitpunkt noch offenen Absperrorgans M- die ganzen im Sehern? nicht aufgeführten nachfolgenden Systeme durchläuft.

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Hier setzt nun die Wirkung der Einrichtung ein.

Wegen des sich noch in der Schliessphasc befindenden und somit noch teilweise geöffneten Absperrorgans 4 durchströmt das Wasser mit ständig abnehmender Geschwindigkeit die Druckleitung 1 und den Apparat 2. Die über den Bypass 6 nachströmende Wapsermenge ist in der Lage, aufgrund der sich vevringernden Abflussgeschwindigkeit das Volumen der Druckleitung 1 und des Apparates 2 vollständig auszufüllen. Hierdurch wird der zwischen Dreiwegearmatur 3 und Einmündung des Bypasses vorhandene Wasserpfropfen in seiner Lage festgehalten, kanr von der Dreiwegearmatur 3 nicht abreissen und dadurch keine Saugwelle auslösen.

Im Gegensatz zur vermiedenen Saugwelle wird durch das zeitlich verschobene, abrupte Abbremsen am Absperrorgan 4 des über den Bypass 6 nachströmenden Hengenstroms eine Druckwelle erzeugt, welche Ursache einer die Anlage durchlaufenden Störung ist. Sie ist entsprechend schwach, weil die zu verzögernde, durch den Bypass 6 strömende Menge im Verhältnis zur gesamten, während der Durchströmung des Apparates geförderten Menge gering ist.

Das nachfolgende Absperren des Drosselorgans 7 hat keinen weiteren Einfluss auf das Verhalten der sich in der abge-

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sohlosnenen Druckleitung 1 be fin-Jo.;, ^on Wassen-iongo.

Wird gegen Ende des Schliessvorgänge der; Abcporrorganr: '; über eine Steuervorrichtung ein kontinuierl i eher; Abspeisen des Drosselorgans 7 ausgelöst, so dass die durch den Eypar.s

6 strömende Wassermenge ständig abnimmt, so wird eine gezielte Verzögerung der in der Druckleitung 1 abzubremsenden Wassermenge ermöglicht.

Bei gegebenen Druckverhältnissen ist der Strömungswiderstand der Bypassleitung 6 und somit hauptsächlich deren Druckmesser massgebend für die hindurchfliessende l-'enge und der dara.iö resultierenden Strömungsgeschwindigkeit. Versuche ergaben ein günstiges Verhältnis der Bypassmenge zur gesamten in der Druckleitung geförderten Menge von etwa 1 zu 25.

Nach erfolgter Abschaltung der Durchströmung bewirkt die Anordnung des Ueberströmventils 9 in der das Drosselorgan 7 umgehenden Nebenschlussleitung 8 eine wasserseitige Absicherung des Apparates 2. Dehnt sich das im abgeschlossenen Teil der Druckleitung 1 befindende Wasser wegen einer Beheizung im Vorwärmer aus, so wird es über das Ueberströmventil 9 abgeleitet. Dieses wird derart ausgelegt, dass es nur geringe Druckdifferenzen vor und hinter dem Drosselorgan

7 zulässt. Ein solches, auch Kostenmässig günstiges Ueber-

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strömventil 9 erlaubt unter Umständen den Verzicht auf das bei Vorwärmeanlagen meist behördlich vorgeschriebene, teure Sicherheitsventil.

Bei der Wiederaufnahme der Durchströmung des Apparates 2 führt das Verfahren ebenfalls zu einer Reduzierung der unvermeidlichen Lruckstösse, welche davon herrühren, dass vor dem Umschalten der Dreiwegearmatur 3 unterschiedliche Drücke im abgesperrten Teil hinter derselben und im durchströmten Teil derselben herrschen, lieber das als Füllventil ausgebildete Drosselorgan 7 wird Wasser in den., beispielsweise aus Havd^viegründen während der Absperrung entleerton Apparat 2 eingelassen. Erst nach erfolgtem Druckausgleich vor und hinter deir. vollständig geöffneten Drosselorgan 7 wird die Umschaltung der Dreiwegearmatur 3 und die Oeffnung des Absperrorgans 4 vorgenommen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine ventilinterne, teilweise Anordnung der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In den Teilschnitten sind alle zum Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Konstruktionseigenarten fortgelassen. Die Bezugszahlen in Fig. 1 gelten für gleiche Teile auch in den Fig. 2 und 3.

Mit Druckleitung 1 und Umgehungsleitung 5 sind die Kanäle

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unmittelbar vor und hinter der Absperrung 10 innerhalb der Dreiwegearmatur 3 bezeichnet.

Nach Fig. 2 wird die vor der Absperrung 10 der Druckleitung entnommene, den Bypass 6 durchströmende Menge in die Druckleitung 1 über an ihrem Umfang verteilte Oeffnungen eingeführt.

Nach Fig, 3 befindet sich der Bypass 6 im Ventilteller, wo-.· mit die Möglichkeit einer zentralen Einführung der Bypassmenge in die Druckleitung 1 gegeben ist.

Die Anordnung gemäss Fig. 2 und 3 sind insofern günstig, als sie die Zuströmung der Bypassmenge in die Druckleitung unmittelbar am Ventilteller, an welchem in der letzten Phat:e der Umschaltbewegung der Wasserstrom abreisst, erlauben.

Selbstverständlich ist die Anwendung des Verfahrens nicht auf Vorwärmeanlagen von Dampfkraftwerken beschränkt. Ueberall dort, wo an abzusperrenden Leitungssystemen über Schnellschlussorgane ein Strömungsmedium über eine Umgehungsleitung umgeleitet wird und Druckstösse entstehen können, kann die einfache, zumindest aus Bypass und Drosselorgan bestehende Einrichtung angebracht werden.

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Claims (1)

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   Schutzansprüche

   1. Einrichtung zur Reduzierung von Druckstössen in einer von einem Strömungsmedium kontinuierlich durchflossenen, einen Apparat aufweisenden Druckleitung, wobei zum Abschalten der Durchströmung des Apparates das Strömungsmedium nach schlagartigem Umschalten einer Dreiwegearmatur, was die Druckstösse verursacht, über eine Umgehungsleitung um den Apparat geleitet wird, und wobei stromungsabwärts vom Apparat ein Rückfliessen des Strömungsmediums in denselben durch Schliessen eines Absperrorgans in der Druckleitung verhindert wird, gekennzeichnet durch einen die Absperrung der Dreiwegearmatur (3) umgehenden Bypass (6) mit einem Drosselorgan (7), welcher in Strömungsrichtung gesehen vor der Absperrung der Dreiwegearmatur (3) aus der Druckleitung (1) abzweigt und hinter derselben, aber vor dem Apparat (2), in die Druckleitung (1) einmündet.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (6) eine Nebenschlussleitung (8) mit einem Ueberströmventil (9) aufweist, welche vor dem Drosselorgan (7) abzweigt und hinter demselben einmündet.

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   3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (7) als Füllventil ausgebildet ist.

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