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Einrichtung zur Speichersteuerung einer Frischdampf-Speicherdampfturbine
mit einem Gefällespeicher Der Gefällespeicher einer Kraftanlage hat die Aufgabe,
die auf der elektrischen Seite auftretenden Belastungsschwankungen dampfmäßig auszugleichen,
also bei steigender Maschinenlast zusätzlich Dampf abzugeben und bei fallender Last
den von der Kesselanlage gelieferten, aber von der Maschine nicht verarbeiteten
Dampf aufzunehmen. Den Maßstab für das Eingreifen des Speichers in dem einen oder
anderen Sinne bildet dabei der Druck an einer entsprechenden Stelle des Dampfweges.
Es ergibt sich dabei folgender Wirkungsvorgang: Die elektrische Belastung der Maschine
steigt an; die Drehzahl der Maschine sinkt; das Einlaßventil öffnet weiter; der
Frischdampfdruck fällt; hiervon wird ein Impuls abgenommen, der auf das Speicherentladeventil
wirkt; der Speicher liefert den benötigten Zusatzdampf.
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An Stelle des schwankenden Frischdampfdruckes wird zuweilen auch ein
anderer Druck als Meßwert für die Speicherwirkung herangezogen. Als Impuls kommt
also in jedem Falle eine Größe zur Wirkung, die man als Sekundärimpuls bezeichnen
kann. Denn es wird eine Größe als Impuls verwendet, die sich als Folge der Änderung
einer ersten Größe ergibt. Wie zahlreiche Anlagen beweisen, ist es auf diese Weise
sehr wohl möglich, eine Kessel- und Speicheranlage zu fahren. Aber man kann nicht
sagen, daß diese Betriebsart allen Anforderungen Genüge leistet, denn sie geht davon
aus, daß zunächst Schwankungen im .Dampfweg
auftreten, die erst
nachträglich durch ein Eingreifen des Speichers wieder beseitigt werden.
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Die Erfindung setzt an die Stelle der bisher verwendeten Sekundärimpulse
Primärimpulse. Das geschieht in der Weise, -daß zur Steuerung der Speicherladung
und -entladung vorübergehende Stoßimpulse dienen, die unmittelbar von der elektrischen
Belastung der Kraftmaschine bzw. von der Laständerungsgeschw indigkeit ausgehen.
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Wesentlich ist, wie eben gesagt, daß es sich nicht um Dauerimpulse
handelt, sondern um vorübergehende Stoßimpulse. Bei Lastanstieg wird zwar, wie es
nicht anders zu erwarten ist, das Speicherentladeventil geöffnet, aber es bleibt
nicht offen, d. h. der Speicher liefert nicht dauernd Dampf, sondern es wird nur
vorübergehend geöffnet und geht dann wieder in die Schließstellung. Die Zeit, während
der es offen ist, muß so bemessen werden, daß inzwischen die Kesselregelung, genügend
Zeit gehabt hat, sich auf den neuen Lastzustand einzustellen, oder daß andere Ausgleichsmittel,
etwa auf der elektrischen Seite, wirksam geworden sind. Dabei wird man bei dieser
Steuerung zweckmäßig nicht von der absoluten Höhe der Last ausgehen, sondern von
ihrer Änderungsgeschwindigkeit. Eine langsam verlaufende Laständerung kann in vielen
Fällen ohne ein Eingreifen des Speichers ausgeregelt werden. Bei einer plötzlichen
Laständerung dagegen muß der Speicher eingreifen, um die Weiterlieferung der benötigten
Energie sicherzustellen.
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Die Mittel hierfür sind in der Technik gegeben. Es gibt die verschiedensten
Möglichkeiten, sowohl mechanisch wie elektrisch oder hydraulisch die Laständerungsgeschwindigkeit
festzustellen und einen entsprechenden Impulswert auf das Regelorgan zu übertragen.
Wenn also die Laständerungsgeschwindigkeit groß ist, der Lastanstieg also sehr steil
ist, so öffnet das Speicherentladeventil schnell auf großen Durchgangsquerschnitt.
Ist die Änderungsgeschwindigkeit gering, so braucht auch nur ein entsprechend kleiner
Querschnitt freigegeben zu werden, oder der Speicher braucht überhaupt nicht einzugreifen.
Für das Schließen ist eine Anpassung an den jeweiligen Lastzustand dagegen nicht
erforderlich. Die Schließgeschwindigkeit kann vielmehr in allen Fällen gleich sein.
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Die Anwendung der neuen Speichersteuerung schließt naturgemäß nicht
aus, sie durch die übliche druckabhängige Speichersteuerung . zu ergänzen. Das wird
sogar in den meisten Fällen zweckmäßig sein, denn dann hat man die Möglichkeiten,
diejenigen Schwankungen, die durch die elektrische Steuerung nicht voll ausgeglichen
würden, nachträglich über die Drucksteuerung zu berichtigen. Es wird jedoch genügen,
diese Drucksteuerung dann als Grenzsteuerung auszubilden, d. h. sie nur bei Überschreiten
eines oberen bzw. unteren Grenzwertes in Tätigkeit treten zu lassen.
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Daß man bei einer Anlage stark schwankender Belastung eine Kesselregelung
benötigt, wurde bereits erwähnt. Ob man diese von Hand vornimmt oder als selbsttätige
Regelung ausführt, ist dabei. von untergeordneter Bedeutung. Jedoch ist- die Meßgröße,
die das Maß der Kesselregelung bestimmt, nicht unerheblich. Als besonders zweckmäßig
hat es sich erwiesen, nicht einen Einzelwert als Meßgröße zu verwenden, etwa den
Speicher--druck, sondern zwei Meßwerte zu addieren, nämlich den Speicherdruck und
den Druck in einer Zwischenstufe der Turbine. Man überwacht also gleichzeitig den
Belastungszustand der Maschine und den Speicherzustand, so daß z. B. bei stark entladenem
Speicher und hoher Maschinenbelastung eine über das -Maß des Belastungsanstieges
der Maschine hinausgehende Brennstoffmenge in den Kessel gegeben wird, um nicht
nur den Maschinenbedarf zu decken, sondern darüber hinaus auch den Ladezustand des
Speichers zu heben.
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Die Erfindung wird an Hand des Ausführungsbeispieles der Zeichnung
erläutert. Die Kesselanlage i versorgt über das Frischdampfnetz 2 die Kraftmaschine
3, die in diesem Falle als Dreigehäusemaschine mit den Teilen 4, 5 und 6@ ausgeführt
ist. Es ist dabei angenommen, daß Hochdruckteil 4 und Mitteldruckteil 5 mit erhöhter
Drehzahl laufen und über ein Getriebe 7 mit dem Niederdruckteil 6 gekuppelt sind.
8 ist der Stromerzeuger, der das Netz 9 versorgt. Außerdem enthält die Anlage einen
Gefällespeicher io, der so geschaltet ist, daß er den Mitteldruckteil5 überbrückt.
Er kann über die Leitung i i mit Dampf aus dem Hochdruckteil 4 geladen und über
die Leitung 12 in den Niederdruckteil 6 entladen werden. Dabei ist eine Besonderheit
insofern dargestellt, als die Entladieleitung 12 zu einer besonderen Düsengruppe
des Niederdruekteiles 6 führt, also nicht in die Leitung 13 mündet, die dien Mitteldruckteil5
mit dem Niederdruckteil6 verbindet. 1q ist die übliche Geschwindigkeitsregelung
der Turbine, die nur der Vollständigkeit halber eingezeichnet ist, ohne daß sie
für die vorliegende Erfindung eine besondere Bedeutung hätte. Das gleiche gilt für
die Anzapf- bzw. Entnahmeleitungen. Wesentlich für die Erfindung ist dagegen die
Steuerung des Speichers durch die bereits erwähnten Stoßimpulse. Es werde angenommen,
die Belastung der Maschine 8 steige sehr steil an, so daß die Maschine eine entsprechend
größere Dampfmenge benötigt. Die Kesselanlage i ist beim augenblicklichen Betriebszustand
nicht in der Lage, diese Dampfmenge herzugeben, vielmehr muß jetzt der Speicher
eingreifen. Das geschieht mit Hilfe des Stoßimpulses 15, der die Änderungsgeschwindigkeit
der Belastung überwacht und einen entsprechenden Impuls auf das Regelventil 16 in
der Speicherentladeleitung 12 gibt. Die Maschine bekommt also jetzt die Dampfmenge,
deren sie zur Deckung des plötzlichen Lastanstieges bedarf. Der Speicher soll aber
nun nicht die ganze Spitze ausfahren, sondern er hat lediglich die Aufgabe, so lange
einzugreifen, bis die Kesselregelung nachgekommen ist. Die Kesselregelung ist schematisch
bei 17 angedeutet, und zwar setzt sie sich zusammen aus einem Impuls 18, der von
einem Zwischendruck des Turbinenteiles 5 abgenommen wird,
und einem
Impuls i9, ausgehend vom Druck im Speicher io. Der Kessel liefert jetzt mehr Dampf,
während, wie bereits dargelegt, das Ventil 16 schließt. Der Speicher hat also seine
Aufgabe erfüllt.
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Wenn umgekehrt eine plötzliche Lastabsenkung eintritt, so wirkt der
Stoßimpuls 2o auf das Speicherladeventi121 und läßt vorübergehend so viel Dampf
in den Speicher io abströmen, bis die Kesselanlage entsprechend zurückgeregelt ist.
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Eingezeichnet sind weiter die bereits erwähnten, als Grenzimpulse
wirkenden Druckimpulse. Wenn nämlich der Druck im Frischdampfnetz 2 über einen bestimmten
Wert angestiegen ist, öffnet der Impuls 22 das Speicherladeventil 21 und läßt eine
entsprechende Dampfmenge in den Speicher io abströmen, während umgekehrt bei zu
weit gehender Druckabsenkung im Netz 2 durch den Impuls 23 das Speicherentladeventil
16 geöffnet wird, so daß der Speicher über die Leitung 12 Dampf an den Niederdruckteil6
der Turbine abgibt.