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Einrichtung zur Regelung der Leistung von Dampfkraftanlagen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Leistung von Dampfkraftanlagen, bei denen
der KOndenSatfluß die Entnahme der Turbinen beeinflußt, und hat eine besonders zweckmäßige
Einrichtung zum Gegenstand, welche es ermöglicht, die elektrische Stromerzeugung
unter Berücksichtigung der im Stromnetz auftretenden Schwankungen in jedem Augenblick
an den jeweiligen Strombedarf anzupassen.
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Bekanntlich sind die im Stromnetz auftretenden Schwankungen sehr zahlreich,
willkürlich und von unterschiedlicher Stärke. Die meisten treten- so schlagartig
auf, daß die Dampferzeuger, besonders wenn es sich um solche mit geringem Speichervermögen
handelt, der Leistungsänderung nicht schnell genug nachkommen können. Wenn die Anlage
mit Zwischenüberhitzung des Dampfes arbeitet, entstehen im Dampfsystem der Zwischenüberhitzung
Dampfzustände, welche ein gutes Frequenzfahren unmöglich machen, sofern man nicht
in diesem Dampfsystem die unwirtschaftliche Düsen- oder Drosselsteuerung anwendet.
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Mit der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt und dadurch eine
selbsttätig wirkende, bei Schwankungen jeder Art ansprechende Einrichtung geschaffen,
.daB die Drehzahl des Turbogenerators, die Leistung des Dampferzeugers und die Höhe
des Wasserstandes im Speisewasserbehälter auf einen Regler einwirkt, der ein in
die Kondensatdruckleitung eingebautes Regelventil.betätigt.
Diese
Einrichtung gemäß der Erfindung hat die Wirkung, daß, wenn beispielsweise den Vorwärmern
mehr Kondensat zur Vorwärmung zugeführt wird, mehr Dampf niedergeschlagen und--damit
die Entnahmedampfmenge geändert wird. Ermöglicht wird diese Veränderung der Kondensatmenge
in an sich bekannter Weise dadurch, daß das Kondensat entweder in einen Kaltkondensatbehälter
oder in den Speisewasserbehälter geleitet wird, wobei .der Kaltkondensatbehälter
als Wasserspeicher an den Kreislauf der Kraftanlage angeschlossen ist.
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Zur Regelung der Kondensatmenge dient gemäß der Erfindung ein in die
Kondensatleitung eingebautes Regelventil, das nun nicht mehr wie früher von Hand,
sondern durch Impulse betätigt wird, die bei jeder Änderung des Betriebszustandes
nicht nur im Dampfkesselbetrieb, sondern auch in bezug auf das elektrische Stromnetz
ansprechen und auf das genannte Regelventil einwirken.
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Die selbsttätige Leistungsregelung der Dampfkraftanlage erfolgt ohne
daß zunächst die Frischdampfzuführung vor der Turbine geändert wird, indem z. B.
bei Entlastungen der Turbine die Kondensatmengen aus der Turbine und dem zusätzlichen
Kaltkondensatbehälter derart gesteuert werden, daß zu dessen Vorwärmung ein solcher
Mehrbetrag an Anzapfdampf aus der Turbine entnommen wird, daß der in der Turbine
verbleibende Arbeitsdampf der kleineren, angeforderten Leistung entspricht. Zusätzlich
muß aber 'diese Kondensatmenge in Anpassung an die jeweilige Dampfmenge der zugehörigen
Kessel auf gleichbleibende, durchschnittliche Füllung der Speisewasser- bzw. Kaltkondensatbehälter
geregelt werden.
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Bei plötzlichen Belastungen der Turbine arbeitet dieRegedung entgegengesetzt,
indem derKondeTisatfluß durch die mit Anzapfdampf beheizten Vorwärmer unterbrochen
wird, so daß mehr Arbeitsdampf in der Turbine zur Verfügung steht, um die angeforderte
höhere Leistung ausfahren zu können.
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Um bei bleibenden Regelabweichungen den Wasserspiegel im Speisewasserbehälter
nicht zu hoch ansteigen zu lassen und den vorher geschilderten Regelkreis wieder
auszugleichen, wirkt der Impuls vom Wasserstand gleichzeitig auf den Sollwert der
Regelung des Dampferzeugers: Zur Beschleunigung- des Regelvorganges ist eine weitere
Regelung vorgesehen, die in Fällen der Lastzunahme die Ventile der in den Regelkreislauf
eingeschlossenen Anzapfstellen der Turbine vorübergehend' ganz oder teilweise schließt.
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Die Regelung des Kondensatflusses von der Turbinendrehzahl wird selbsttätig
abgeschaltet, sobald die Kapazität des Speisewasserbehälters durch Überschreiten
der Höchstfüllung oderUnterschreiten der Mindestfüllung erschöpft ist. Die übrige
Regelung bleibt hierbei in Tätigkeit.
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Die Menge des Speisewasserzusatzes in dem Kreislauf wird gesteuert
von dem gleichbleibenden Wasservorrat in den Behältern io und 12 durch das Ventil
13.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen in erster Linie darin, daß durch
das Zusammenwirken der verschiedenen Regelimpulse eine selbsttätige Regelung über
den ganzen Lastbereich der Turbine überhaupt erst möglich wird, daß ein echter Gleitdruckbetrieb
der Turbine, insbesondere der Kondensationsturbine, nach der Zwischenüberhitzung
gefahren werden kann, daß bei Blockbetrieb von Kessel und Turbine der oder die Kessel
von den kurzen Lastschwankungen des Stromnetzes verschont bleiben. und daß die Kessel
nur die langfristigen Laständerungen des Netzes ausfahren und damit auch bei Verwendung
der Zwischenüberhitzung der Sollwert der Frequenz genügend genau eingehalten werden
kann. Die Erfindung wird in der Zeichnung an Hand eines Schaltschemas beispielsweise
näher erläutert.
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Der in dem Dampferzeuger i erzeugte Dampf strömt in den Hochdruckteil
e der Turbine, der nicht mit Regelventilen ausgerüstet zu sein braucht. Von dort
fließt der Dampf über den Zwischenüberhitzer3 dem Kondensationsteil q. des Turbinensatzes
zu, das nicht mit Regelventilen versehen ist. Das Kondensationsteil q. ist mit -Anzapfstellen
ausgerüstet. Das im Kondensator 5 niedergeschlagene Kondensat wird durch die Kondensatpumpe
6 in den Kondensatkreislauf, d. h. der Zubringerpumpe 7 bzw. dem Kalrtkondensatbehälter
12 zugedrückt. Die Zubringerpumpe 7 fördert dann das Kondensat durch einen oder
mehrere Vorwärmer 8, die durch Anzäpfdampf beheizt werden, und gelangt schließlich
in den Speisewasserbehälter io mit dem aufgebauten Entgaser 16, aus welchem die
Speisepumpe I i das Speisewasser dem Dampferzeuger i zudrückt.
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Die Regelung erfolgt gemäß der Erfindung in folgender Weise: Bei plötzlicher
Zunahme der Turbinenbelastung sinkt deren Drehzahl augenblicklich. Der Drehzahlregler
15 spricht an und drosselt das Regelventil 14 in der Kondensatleitung. An Stelle
der Drehzahländerung kann auch die Laständerung des Turbogenerators zur Regelung
des Regelventils 1q. verwendet werden. Infolge des Drosselns des Ventils 14 wird
weniger Kondensat durch die Vorwärmer in den Speisewasserbehälter io gedrückt. Dabei
wird weniger Anzapfdampf von den Vorwärmern 8 und dem Entgaser 16 angefordert. In
der Turbine verbleibt eine größere Menge Arbeitsdampf, um-die höhere Leistung zu
schaffen. Das Kondensat, welches nicht durch das gedrosselte Regelventil 14 hindurchgehen
kann, fließt in den Kaltkondensatbehälter 12, dessen Wasservörrat.bei Lastzunahme
der Turbine steigt. In dem Speisewasserbehälter iö verläuft die Änderung des Wasservorrats
entgegengesetzt. Beide Behälter io und 12 kommunizieren über die Zubringerpumpe
7. Die Speisepumpe ii dagegen ist an diesem Regelspiel nicht beteiligt, ihre Fördermenge
hängt von der jeweils erforderlichen Frischdampfmenge ab.
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Das wechselnde Förderspiel der Zubringerpumpe 7 muß in. seinem Mittelwert
der erzeugten Dampfmenge des Kessels gleich sein. Das Regelorgan 14. muß also eine
solche Voreinstellung durch den Dampfmengenmesser 17 erhalten, daß es im Mittel
nur die Menge durchlüßt, die der Kessel an Dampf erzeugt. Um diesen Mittelwert pendelt
dann
die Regelung des Ventils 1q., beeinflußt durch den Drehzahlregler
15 der Turbine.
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Die oben beschriebenen Vorgänge spielen sich im Falle einer Entlastung
der Turbine in umgekehrter Weise ab.
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Die Zeitkonstante der Regelung kann man bei Lastzunahme der Turbine
verkürzen, wenn die Absperrorgane 9 in den Anzapfdampfleitungen selbsttätig vorübergehend
abgesperrt werden.
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Die Abweichungen des Wasserstandes im Speisewasserbehälter io von
seinem Sollwert verändern nicht nur über den Regler 18 die Stellung des Ventils
1q., sondern auch gleichzeitig .den Sollwert der Regelung des Dampferzeugers i.
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Zur Vermeidung von Über- bzw. Unterschreitungen der Grenzwerte des
Wasserstandes im Speisewasserbehälter io werden diese so in die Regelung einbezogen,
daß bei Ansprechen dieser Impulse die Drehzahlregelung der Turbine ausgeschaltet
wird.
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Die Erfindung kann auch mit gleichem Erfolg in Verbindung mit einem
Verdrängungsspeicher zur Anwendung kommen.