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Einrichtung zur Vergrößerung der Speicherfähigkeit einer in Blockschaltung
arbeitenden Dampfkraftanlage, insbesondere mit Zwangdurchlaufkessel Infolge der
verschiedenen Charakteristiken von Kessel und Turbine ist es in einer Kraftanlage
nicht möglich, die Kesselleistung bei Laständerungen derTurbine ohneVerzögerung
dieserTurbinenbelastung anzupassen. Die sieh hieraus ergebenden Regelaufgaben lassen
sich beim Trommelkessel verhältnismäßig leicht lösen, da die-Kesseltrommel einen
Speicher darstellt, aus dem durch Druckabsenkung nicht unbeträahtlidhe Dampfmengen
frei gemacht werden können und der auch entsprechende Überschußdampfmengen aufspeichern
kann.
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Beim Zwangd-urchlau:fkessel liegen die Verhältnisse ungünstiger. Zwar
ist auch bei ihm eine gewisse Speicherfähigkeit vorhanden, die aber wesentlich geringer
als beim Trommelkessel ist. Dafür .hat er gegenüber diesem den Vorteil der schnelleren
Regelfähigkeit. Doch ist erfahrungsgemäß die Regelgeschwindigkeit nicht so groß,
daß nicht doch, wenigstens für eine kürzereZeit, Unterschiede zwischen der Kesselleistung
und der Turbinenbelastung auftreten. Man kann das Speichervermögen durch Druckabsenkung
bzw. Druckanstieg vergrößern, jedoch sind stärkere Druck-und Te.mperaturschwankurngen
vor der Turbine unerwünscht. Die Einschaltung eines Speichers verbietet sich im
allgemeinen aus betrieblichen und wirtschaftlichen Überlegungen.
Neuzeitliche
Turbinen arbeiten allgemein mit ungesteuerter Entnahme zur stufenweisen Vorwärrriung
des Kesselspeisewassers. Das Regenerativverfahren bietet die Möglichkeit, dlie in
der Turbine verarbeiteten Dampfmengen zu verändern, indem man bei Dampfüberschuß,
also steigendem Druck, den Wasserdurchfluß durch die Speisewasservorwärmer vergrößert
und bei absinkendem Kesseldruck verkleinert. Eine Verstärkung des Wasserdürchflusses
ist gleichbedeutend mit einer vergrößertenEntnahmemenge, undu.mgeke@hrt. Vergrößerte
Entnahme bedeutet aber zunächst Leistungsverringerung der Turbine, die durch Vergrößerung
der Frischdampfmenge ausgeglichen werden muß. Man kann also auf diese Weise Druckerhöhungen
abbauen. Einer Druckabsenkung kann man dann entsprechend dadurch entgegenwirken,
daß man den Wasserdurchfluß durch die Regenerativvorwärmer verringert und -damit
die in der Turbine bis zum Kondensator arbeitenden Dampfmengen vergrößert. Dieses
Verfahren setzt aber bei Kraftanlagen üblicher Art die Einschaltung des bereits
erwähnten zusätzlichen Speichers voraus.
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Der Grundgedanke dieses Verfahrens läßt sich nun sehr günstig beim
Blockkraftwerk, insbesondere mit einem Zwangdurcblauf@kessel anwenden. Man kann
dann nämlich die Speicherfähigkeit der beiden unumgänglich notwendigen Wasserbehälter,
des Kond'ensatsammlers im Kondensator und des hinter den Niederdruckstufen des Regenerativverfahrens
liegenden Speisewasserbehälters für die Druckhaltung des Kessels ausnutzen.
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Die Kesselregelung eines Zwangdurchlaufkessels arbeitet, worauf bereits
verwiesen wurde, verhältnismäßig schnell. Die Abweichung des Istdruckes vom Solldruck
dauert nur kurze Zeit an. Die Zeitspanne, innerhalb der der Istdruck wieder auf
den Solldruck gebracht werden kann, ist so gering, daß keine ins Gewicht fallenden
Wassermengen gespeichert zu werden brauchen.
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Bei einer bekannten Schaltung von Gleichdruckspeichern mit getrenntem
Kalt- und Warmwasserbehälter in einer Dampfkraftanlage mit Anzapfspeisewasservorwärmung
ist in der Leitung zwischen einem Kondensatsammelbehälter und einem den anzapfbeheizten
Speisewasservorwärmern nachgeschalteten Warmwasserspeicher ein vom Frischdampfdruck
gesteuertes Drosselventil angeordnet. Diese Anlage erfordert einen zusätzlichen
Kaltwasserspeicher und eine zusätzliche Arbeitsmittelpumpe und weist keine wasserstandsabhängig
gesteuerte Abführung des Kondensats auf. Außerdem findet keine Überwachung der Fördermenge
der Kondensatpumpen von einem Regler statt, der einerseits vom Wasserstand im Kondensatsammler,
andererseits vom Dampfdruck vor der Turbine beeinflußt wird. Auch liegt nicht die
erfindungsgemäße Aufgabe vor, die Speicherfähigkeit des Kondensatsammlers im Kondensator
und des hinter den Niederdruckstufen des Regenerativverfahrens liegenden Speisewasserbehälters
für die Druckhaltung des Kessels auszunutzen, so daß auch nicht, wie nach der vorliegenden
Erfindung. las vom Wasserstandsregler zu haltende Niveau des Wasserspiegels in diesem
Behälter im Extremfall einmal hoch und einmal niedrig liegt.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vergrößerung der Speicherfähigkeit
einer in Blockschaltung arbeitenden Dampfkraftanlage mit Kesel und einer Turbine
mit ungesteuerter Entnahme für Speisewasservorwärmung durch Entnahmedampf, bei der
die Abführung des Kondensats aus dem Kondensator wasserstandsabhängig gesteuert
ist. Sie besteht darin, daß die wasserstandsabhängig gesteuerte Abführung des Kondensats
aus dem Kondensator durch unmittelbare Einwirkung auf die wasserstandsabhängige
Steuerung zusätzlich lastabhängig, beispielsweise druckabhängig, gesteuert ist,
in der Weise, daß bei steigendem Kesseldruck die Förderung der Kondensatpumpe durch
die Niederdruckvorwärmer zum Speisewasserbehälter erhöht und bei fallendem Druck
verringert wird.
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Die im Kondensator anfallende Kondensatmenge wird abgeführt, und zwar
abhängig vom Wasserstand im Kondensatsammler. Jetzt kann man diese Steuerung einem
weiteren Lastimpuls unterstellen, der beispielsweise vom Kesseldruck ausgeht und
gewissermaßen einen abweichenden Wasserstand im Kondensator vortäuscht bzw. herbeiführt.
Steigt der Kesseldruck über den Sollwert an, so wird die abzuführende Kondensatmenge
vergrößert und über die Niederdruckregenerativstufen in den Speisewasserbehälter
gedrückt. Es wird also in dem bereits erläuterten Sinn die Entnahmemenge der Turbine
vergrößert. Diese ist bestrebt, ihre Leistung zu halten und öffnet daher ihre Einlaßventile
weiter. Dadurch wird aber derDruckanstieg wieder abgebaut. Dieser Ausgleich ist
ohne zusätzlichen Speicherraum möglich, da der Speisewasserbehälter durchaus in
der Lage ist, die kurzzeitig vergrößerten Kon:densatmengen aufzunehmen. Sinkt umgekehrt
der Druck, so wird. umgekehrt die aus dem Kondensator abzuführende Kondensatmenge
entsprechend verringert. Die Entnahmemenge sinkt, und die Turbine schließt ihre
Einlaßventile weiter, wodurch sich der Druck wieder aufbaut. Der Kondensatsammler
im Kondensator ist groß genug, um vorübergehend eine größere Wassermenge aufzunehmen.
Selbst wenn es sich als erforderlich erweisen sollte, diesen Raum zu vergrößern,
so bleibt er insgesamt doch weit 'hinter dem üblichen Speicher zurück. Man hat außerdem
den Vorteil, daß diese Speicherung im Bereich niederer Drücke und Temperaturen liegt.
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Das Schema einer Anlage gemäß der Erfindung ist in Fig. r dargestellt.
Die Kraftanlage besteht aus dem Zwangdurchlaufkessel K und der Turbine T, die in
Blockschaltung betrieben werden. Ko ist der Kondensator, in dem der Abdampf der
Turbine T niedergeschlagen w=ird. R sind Niederdruckvorwärmer, die durch Entnahmedampf
der Turbine T, der an den Stellen 2, 3, ¢ entnommen wird, beheizt wird.
HR sind ein oder mehrere ebenfalls durch an der Stelle i entnommenen Dampf
der Turbine T beheizte Hochdruckvorwärmer. Das im
Kondensator Ko
anfallende Kondensat sammelt sich im Behälter KS, aus dem es durch die Kondensatpumpe
KP über das Regelorgan S und die Regenerativstufen R in den Speisewasserbehälter
SB gefördert wird. Die Kesselspeisepumpe ist mit SP bezeichnet.
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Die durch die Kondensatpumpe KP in den Speisewasserbehälter SB zu
fördernde Kondensatmenge wird nach dem Wasserstand im Kondensatsammler KS gesteuert,
wie es durch die @Impulslinie WS angedeutet ist. Hat der Wasserstand eine bestimmte
Höhe erreicht, so öffnet das Ventil S, bis der Kondensatstand KS um einen bestimmten
Betrag abgesunken ist, worauf das Ventil S entsprechend geschlossen wird.
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Gemäß der Erfindung wirkt nun auf das Ventil S neben dem Wasserstand
im Kondensatsammler KS beispielsweise auch der Druck in der Frischdampfleitung
FL, wie es durch die Impulslinie D angedeutet ist. Das Kondensat im
Behälter KS möge noch nicht so hoch angestiegen sein, daß das Ventil S entsprechend
dem Impuls WS weiter geöffnet haben müßte. Es steigt jetzt aber der Druck in der
Frischdampfleitung FL an. Dann gibt ein an diese Leitung angeschlossener
Druckmesser ein Öffnungskommando auf das Ventil S. Es täuscht also gewissermaßen
einen höheren Wasserstand als den tatsächlichen vor. Öffnet jetzt aber Ventil S
weiter, so wird durch die den Regenerativstufen R zugeführte vergrößerte Kondensatmenge
auch eine entsprechend größere Dampfmenge über die Entnahtneleitungen aus der Turbine
T abgeführt. Da diese bemüht ist, ihre Leistung zu halten, muß der Turbinenregler
TR die Einlaßventile weiter öffnen. Die Turbine. schluckt also mehr Dampf, wodurch
der Druck in der Frischdampfleitung FL entsprechend zurückgeht. Die jetzt
mehr geförderte Kondensatmenge wird vom Speisewasserbehälter SB aufgenommen. Die
Schwankungsmenge, die durch den Druckregler D eingestellt wird, ist so gering (etwa
5 bis ioo/o des Fassungsvermögens des Speisewasserbehälters SB), daß die natürlichen
durch Kondensatsammler und Speisewasserbehälter gegebenen Speichermöglichkeiten
völlig ausreichend sind.
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Muß im umgekehrten. Fall, also bei Druckabfall in der Leitung FL,
die Fördermenge der Kondensatpumpe KP gedrosselt werden, so wird der Kondensatstand
im Kondensatsammler KS ansteigen. Aber auch diese Menge ist nur gering. Würde der
höchst zulässige Kondensatstand erreicht sein, bevor der Druckausgleich in der Frischdampfleitung
zustande gekommen ist, so würde das Ventil S durch den Wasserstandsregler geöffnet
und die Ü@berschußmenge abgeführt werden. Dann wird zwar der Druckausgleich in der
Leitung FL
nicht mehr so vollkommen sein; es kann aber andererseits kein Schaden
in der Anlage geschehen.
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Fig. z zeigt .in einfacher Darstellung ein Ausführungsbeispiel für
den Aufbau der Regeleinrichtung. Der Wasserstand im Sammelbehälter KS wird durch
den Schwimmer Sch überwacht, der über dien Regler R das Ventil S vorstellt. In den
Wirkungskreis eingeschaltet ist ein weiterer Impuls, der aus dem Druckferngeber
DF und aus dem Sollwertgeber SW ohne Inanspruchnahme eines besonderen Reglers besteht.
Solange der Dampfdruck auf seinem Sollwert ist, ist der DruckferngeberDF ohne Wirkung
auf den Wasserstandsregler. Es ist allein der Schwimmer Sch, der die Stellung
des Ventils S bestimmt. Tritt jetzt jedoch eine Abweichung des Istdruckes gegenüber
dem Solldruck ein, so wirkt der Druckferngeber DF zusätzlich in einstellbarem Ausmaß
auf den Regler R, wobei der Wasserstandssollwert, bei dem dieser Regler eingreift,
durch den Sollwertgeber SU' verstellt wird.