DEA0000880MA

DEA0000880MA - Device for the automatic regulation of the water flow in a steam power plant

Info

Publication number: DEA0000880MA
Authority: DE
Inventors: Josef Broggi
Original assignee: Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie, Baden
Publication date: 1951-01-25

Description

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χ 5/4 9 Patentanwalt χ 5/4 9 patent attorney

■ύτ,/φ ■ '© München 23, Dunantstra-ße 6 ■ ύτ, / φ ■ '© Munich 23, Dunantstrasse 6

Aktiengesellschaft Brown* Boveri & CIe₈, BADEN (Schweiz). Public limited company Brown * Boveri & CIe ₈ , BADEN (Switzerland).

Vorrichtung zur selbsttätigen Eegelung des WasserflussesDevice for automatic regulation of the water flow

einer Dampfkraftanlage,a steam power plant,

In Dampfkraftanlagen ist es längst üblich, im Wasserkreislauf zwischen Kondensator und Dampfkessel einen grösseren Speisewasserbehälter aufzustellen weil, besonders in den alten Anlagen, die Speisung des Kessels mit ünterfe^öe^nerf olgte« Bei einer bestimmten Maschinenleistung ist .der Rauminhalt des Behälters bedingt durch die Länge der Fnterfermefe'e in der Kesselspeisung_s welche ihrerseits abhängt vom Wasserinhalt des Kessels« Alte Kessel mit im Verhältnis zur Leistung grossem Wasserinhalt bedingen grosse Speisewasserbehälter,, Im Sinne einer Faustregel wurde bei~ spielsweise festgelegt, dass der Wasservorrat für eine halbe Stunde Vollastbetrieb genügen müsse.In steam power plants it has long been customary to set up a larger feed water tank in the water circuit between the condenser and the steam boiler because, especially in the old systems, the boiler was fed with an underfeed length of the Fnterfermefe'e in the boiler feed _s which in turn depends on the water content of the boiler "old boiler with a large relative to the capacity of water content which require large feedwater tank ,, in terms of a rule of thumb was set at ~ play a manner that the supply of water for half an hour full load sufficient must.

In älteren Anlagen_? in welchen nur eine bescheidene Speisewasservorwärmung stattfand, konnte der Behälter nach dem letzten Vorwärmer an den Wasserkreislauf angeschlossen werden, ohne dass dadurch der Druck in diesem Behälter allzu hoch gestiegen wäre« Der Behälterdruck muss mindestens so hoch sein wie der Siededruck des darin enthaltenen Yifassers*In older systems _? In which only a modest preheating of the feed water took place, the container could be connected to the water circuit after the last preheater without the pressure in this container increasing too high. «The container pressure must be at least as high as the boiling pressure of the Yi barrel it contains *

In modernen Hochdruckanlagen wird aus Ersparnisgründen die · Vorwärmung des Speisewassers auf 200⁰G und darüber getrieben/ was verhältnismässig sehr hohe Behälterdrucke bedingt. Einer Vorwärmtemperatur von 200⁰G entspricht ein Behälterdrück von etwa 16 ata und einer solchen von 22O°G gar ein Behälter&ruok von etwa 24 ata* Beträgt beispielsweise die Einheiljeleistung 50000 kW, so ergibt sich ein Behälterinhalt von etwa 100 m'_e Gefässe dieser Grosse für die erwähnten hohen Drucke sind kaum noch wirtschaftlich tragbar·, aber selbst wenn der Behälter· inhalt auf etwa 50 m herabgesetzt würde* so ergäben sich bei grossen Wandstärken schwere und teure Behälter„ Dazu kommen noch teure Gebäudekonstruktionen, da aus betriebetechnischen Gründen die Behälter hoch über der Speisepumpe angeordnet werden müssen.In modern high-pressure systems, for reasons of economy, the preheating of the feed water ^{is driven to 200 0} G and above / which causes relatively very high tank pressures. A preheating temperature of 200 ⁰ G corresponds to a container pressing of about 16 ata and such of 22O ° G even a container & RUOK of about 24 ata * For example, if the Einheiljeleistung 50000 kW, the result is a container capacity of about 100 m _'e vessels this size for the high pressures mentioned are hardly economically viable, but even if the container contents were reduced to around 50 m *, heavy and expensive containers would result with large wall thicknesses the feed pump must be arranged.

In letzter Zeit war es üblich_? den Speisewasserbehälter im Wasserkreislauf vor den letzten Vorwärmern anzuordnen« ^SiesθαAnordnung hat jedoch zwei wesentliche Uach» teilei. Einerseits, ergeben sich/dabei Vorwärmer , die unter Kesseldruck stehen und die deshalb, einschliesslich der nötigen Umgehungsleitungen und Armaturen, kostspielig sind. Anderseite eind solche Hochdruckvorwärsier der augenblicklichen Belastung der zugehörigen Turbine nicht eindeutig zugeordnet sobald mehrere Turbogruppen parallel laufen« Es kann dann der Fall eintreten, dass durch die Vorwärmer einer schwach belasteten Gruppe, die durch Anaapfdampf mit niedrigem Druck beheizt werden, verhältnismässig grosse Kondensatmengen hindurchfliessen, die dann schlecht vorgewärmt werden.Has it been common lately _? To arrange the feed water tank in the water circuit upstream of the last preheaters. However, the arrangement has two major drawbacks. On the one hand, there are / are preheaters that are under boiler pressure and are therefore expensive, including the necessary bypass lines and fittings. On the other hand, such a high-pressure preheater is not clearly assigned to the current load on the associated turbine as soon as several turbo groups run in parallel. "It can then happen that relatively large amounts of condensate flow through the preheaters of a lightly loaded group, which are heated by low-pressure anaap steam then badly preheated.

Gegenstand der Erfindung istThe subject of the invention is

Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage mitAnzapfdampf-Speisewasservorwärmern! die gekennzeichnet ist durch einen an den Wasserkreislauf nach den Vorwärmern angeschlossenen Heisswaisser-Ausgleichbehält er mit kleinstmö,glichemy durch, die Schwankung des Wasserinhaltes des Dampfkessels zwischen Leerlauffund Vollast bei unverändertem mittlerem Wasserstand desselben gegebenem Rauminhalt, von welchem Ausgleichbehälter aus₉ in Abhängigkeit von seinem Wasserstand, die den Zu- und Abfluss von Kondensat regelnden Ventile eines an den Wasserkreislauf vor den Vorwärmern angeschlossenen Kondensatspeichers mit im Verhältnis zum Ausgleichbehälter grossem Rauminhalt ferngesteuert werden.Device for the automatic regulation of the water flow of a steam power plant with tap steam feed water preheaters! which is characterized by a Heisswaisser compensation tank connected to the water circuit after the preheaters, with the smallest possible amount, the fluctuation of the water content of the steam boiler between idling and full load with unchanged mean water level of the same given volume, from which expansion tank from ₉ depending on its water level, the valves regulating the inflow and outflow of condensate of a condensate storage tank connected to the water circuit upstream of the preheaters and with a large volume compared to the expansion tank are remotely controlled.

Zweckmässigerweise erfolgt die Fernsteuerung der Zu- und Abflussventile des Zondensatspeichers durch elektrischen Strom* Es ist ferner*angezeigte das aus dem Kondensatspeicher abfliessende Kondensat über den Kondensator dem Wasserkreislauf zuzuführen« Zwecks guter Entlüftung dieses aus dem Kondensatspeicher in den Kondensator fliessenden V/assers ist es auch angebracht /dessen Temperatur ständig ' etwas höher zu halten als die Kondensattemperatur im Kondensator. The remote control of the inflow and outflow valves of the zondensate reservoir is expediently carried out by electrical means Current * It is also * displayed the condensate flowing out of the condensate storage via the condenser Adding the water circuit «For the purpose of good ventilation, this flowing from the condensate storage tank into the condenser It is also advisable to keep its temperature slightly higher than the condensate temperature in the condenser.

In der Zeichnung ist ein Ausführungabeispi®! 4er Vorrichtung gemäss der Erfindung sch-©iaati©ch dargestellt* An Hand diesel Zeichnung sei die Wirkungsweise der erfindungs'*·. gemessen Vorrichtung näher erläutert«In the drawing is an example of execution! 4p device according to the invention SCH IAATI © © * ch represented On Hand diesel drawing is the operation of the erf indungs' * ·. measured device explained in more detail «

Der im Dampfkessel 1 erzeugte Dampf treibt di© Turbine 2 mit angekuppeltem Generator 3 und wird im Kondensator 4 niedergeschlagen,, Das Kondensat wird im Normalbetrieb von der Kondensatpumpe 5 durch eine Anzahl von Vorwärmern gefördert j hier beispielsweise durch vier Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer 6,■6*, 6" und 6<'' ₉ welch« durch die Leitungen 7 j 7 *, 7"ι■ "7''■' ^r aiit Dampf aus der Turbine 2 beheizt werden. Die Speisepumpe 8 fördert im Normalbetrieb das anfallende, vorgewärmte Kondensat wieder in den Dampfkessel'1.The steam generated in the steam boiler 1 drives the turbine 2 with the generator 3 connected and is precipitated in the condenser 4 *, 6 "and 6 <'' ₉ which« are heated by the lines 7j 7 *, 7 "ι ■" 7 "■ ' ^r with steam from the turbine 2. In normal operation, the feed pump 8 conveys the resulting, preheated Condensate back into the steam boiler

Der erfindungsgemäss vorgesehene Heisswasser-Ausgleichbehälter 9, von welchem aus der Zu- und Abfluss von Kondensat zu bezw, aus einem Kpndeneatspeicher 17 geregelt wird j ist durch di0 Leitung 10 nach dem letzten Vorwärmer an den Wasserkreislauf angeschlossen. Dieser Ausgleichbehälter könnte als Durchflussbehälter ausgebildet sein, er kann aber auchj wie hier beispielsweise gezeigt, durch eine Abzweigung an den Wasserkreislauf angeschlossen sein„V Der Ausgleichbehalter hat im Verhältnis zum Kondensatspeiciher einen sehr kleinen Rauminhalt.' Die untere Grenze der zulässigen Grb'sse seines Eauminhaltes ist gegeben durch die· Schwankung des WasBerinhaites des Dampfkessels zwischen .Xeerlauf und VollastThe hot water expansion tank 9 provided according to the invention, from which the inflow and outflow of Condensate to or from a Kpndeneatspeicher 17 is regulated j is through di0 line 10 after the last preheater connected to the water circuit. This expansion tank could be designed as a flow tank, but it can Also, as shown here, for example, be connected to the water circuit by a junction "V The compensation tank has a very small volume in relation to the condensate storage tank. ' The lower limit of the permissible sizes its content is given by the fluctuation of the water content of the steam boiler between idling and full load

bei unverändertem mittlerem Wasserstand desselben. Für einen modernen Hochdruckkessel von beispielsweise etwa 100 t/h Wasserverdampfungj der mit oberen und unteren Trommeln versehen ist»■dürfte, der lasserinhalt des Ausgleichbehälters etwa 6 m betragen. Die Schwankung des Wasserinhaltes-des Dampfkessels soll durch den Ausgleichbehält er aufgenommen werden, in welchem'der Wasserspiegel entsprechend, der Kesselbelastung bis zu einem Höchststand bezw. Tiefststand steigt bezw. fällt. Die Grenslagen des Wasserstandes im Ausgleichbehälter sind durch Schwimmerregler 11 und 12 festgelegt. Der Begier Ί1 ist so angeordnet, dass er bei voller ELes-selbelastung gerade noch nicht anspricht? ebenso soll der Eegler 12 bei niedrigster Kesselbelastung gerade noch nicht ansprechen. Sind im Normalbetrieb nur kleine Schwankungen der Belastung der Anlage zu berücksichtigen, so kann der Rauminhalt des Ausgleichbehälters entsprechend kleiner bemessen v/erden„ - Die Dampfleitung 32 dient zur Aufrechterhaltung eines Dampfpolsters im Ausgleichbehälter 9·with unchanged mean water level of the same. For a modern high pressure boiler of about 100 t / h, for example Water evaporation, which is provided with upper and lower drums »■ is likely to be the water content of the expansion tank be about 6 m. The fluctuation in the water content of the steam boiler should be absorbed by the expansion tank are, in which'der water level, respectively, the boiler load up to a maximum level. Low rises respectively falls. The limits of the water level in the expansion tank are determined by float regulators 11 and 12. The desire Ί1 is arranged in such a way that it does not respond to a full elephant load? so should the Eegler 12 just not yet respond at the lowest boiler load. There are only small fluctuations in normal operation To take into account the load on the system, the volume of the expansion tank can be dimensioned correspondingly smaller v / earth "- The steam line 32 is used to maintain a cushion of steam in the expansion tank 9 ·

Der in jeder Dampfkraftanlage benötigte grössere und jederzeit sofort verfügbare Vorrat an Kondensat wird im Kondensatspeicher 17 gespeichert* Dieser Speicher ermöglicht es auch, bei Bedarf grössere Kondensatmengen aus dem Wasserkreislauf abzulassen und zu speichern, beispielsweise wenn der Wasserinhalt eines Kessels entleert werden soll. Die Hauptmenge des vorrätigen Kondensates wird gemäss der vorge-The larger and immediately available supply of condensate required in every steam power plant is stored in the Condensate storage 17 stored * This storage also enables larger amounts of condensate to be removed from the water circuit if required drain and save, for example when the water in a boiler is to be emptied. the The main amount of the available condensate is

sehenen Anordnung bei verhältnismässig tiefer Temperatur gespeichert ο Der Speicher 17 könnte offen sein und das Kondensat kältet e gfbmentsprechend unter Atmosphärendruck stehen. (lieseMnordnung kät-te alber den Nachteil ₉ dass das Kondensat &arcii mit Luft sättigen würde. Es ist deshalb vorteilhafter j einen geschlossenen Behälter vorzusehen und diesen durch eine Leitung 22 mit Blende 23 an den Vakuumraum des Kondensators anzuschliessen,,The arrangement shown is stored at a relatively low temperature ο The memory 17 could be open and the condensate cools e if it is under atmospheric pressure. (lieseMnordnung Kät-th Alber the disadvantage that the condensate ₉ & arcii would saturate with air. It is therefore j advantageous to provide a closed container and to connect these through a line 22 with aperture 23 to the vacuum space of the condenser ,,

Der Kondensatspeicher 17 ist durch eine Leitung mit Regelventilen 14 an den Wasserkreislauf angeschlossen; die Abzweigung der Leitung 13 ist im Wasserkreislauf vor dem ersten Vorwärmer 6 vorgesehen. Obschon das Kondensat im Behälter 17 über die Leitung 22 dauernd entlüftet wird_f ist es vorteilhaft, es mit Hilfe einer Leitung 15 mit Eegelventil 16 über den Kondensator 4 dem Wasserkreislauf zuzuführen, da so eine letzte restlose Entlüftung stattfinden kann. Die Regelventile 14 und 16 in den Kondensatleitungen zum und vom Behälter 17 sind von den Schwimmerreglern 11 und 12 des Ausgleichbehälters 9 ferngesteuert. Die Uebertragung der Regelungsimpulse erfolgt vorteilhaft auf elektrischem Wege.The condensate reservoir 17 is connected to the water circuit by a line with control valves 14; the branch of the line 13 is provided in the water circuit upstream of the first preheater 6. Although the condensate is continuously vented via line 22 in the container 17 _f it is advantageous to supply it by means of a line 15 to Eegelventil 16 via the capacitor 4 to the water cycle, since a last rest loosely venting can take place. The control valves 14 and 16 in the condensate lines to and from the tank 17 are remotely controlled by the float regulators 11 and 12 of the expansion tank 9. The control pulses are advantageously transmitted electrically.

Es ist selbstverständlich möglich, den Speicherbehälter 17 mit Rücksicht auf den Kondensator 4 und unter Berücksichtigung- der femperatur«. bezw. Druckunterschiede, die zwischen Speicherinhalt und Kondensat im Kondensator auftreten können, so anzuordnen_? dass das aus dem Speicher abfliessende Kondensat ohne Mithilfe einer Pumpe über, denIt is of course possible to remove the storage container 17 with regard to the condenser 4 and taking into account the temperature «. respectively _Is it possible to arrange the pressure differences that can occur between the contents of the storage tank and the condensate in the condenser in this way? that the condensate flowing out of the storage tank over, the

Kondensator dem Wasserkreislauf zufliesst« Für eine gute Entlüftimg des aus dem Speicher dem Kondensator zufliessenden Kondensates ist es vorteilhaft, dessen Temperatur ständig etwas höher zu halten als die Kondensat temperatur im Kondensator. Zu-diesem Zweck ist es angebracht, alles aus Entwässerungen anfallende Kondensat in den Speicher 17 zu leiten, was durch die Entwässerungsleitungen 21 angedeutet ist. Für den Fall, dass diese Wärme nicht ausreichen würde, ist es vorteilhaft, eine zusätzliche Heizleitung 18 mit Regelventil 19 vorzusehen, welch letzteres von einem Druckregler 20 gesteuert wird. Durch diese Leitung, die zweckmässig von der untersten Anzapfleitung 7 abzweigt, wird dem Kondensat im Speicher bei Bedarf Heizdampf zugeführt.Condenser flows into the water circuit «For good ventilation of the water flowing into the condenser from the storage tank It is advantageous to keep the condensate temperature slightly higher than the condensate temperature in the condenser. For this purpose it is appropriate to put everything out To conduct drainage condensate into the memory 17, which is indicated by the drainage lines 21 is. In the event that this heat would not be sufficient, it is advantageous to have an additional heating line 18 Provide control valve 19, which latter is controlled by a pressure regulator 20. Through this line that expedient branches off from the lowest tap line 7, heating steam is fed to the condensate in the storage tank as required.

Die Betriebssicherheit des Dampfkessels verlangt, dass in keinem Fall seine Versorgung mit Speisewasser versagen •teaKaa. Mit Rücksicht hierauf sind sehr zuverlässig wirkende Schwimmerregler 11 und 12 vorzusehen, · Ausserdem ist es angebracht, den Wasserstandsanzeiger des Ausgleichbehälters 9 in an sich bekannter Weise mit Alarmkontakten zu versehen. Um die Betriebssicherheit noch weiter zu erhöhen kann schliesslich auch noch eine von einer Dampfturbine 27 angetriebene Kesselspeisepumpe 28 vorgesehen werden, die selbsttätig ein» springt wenn der Wasserspiegel im Dampfkessel einen vorbestimmten Tiefstand, zu unterschreiten droht,, Diese Notpumpe saugt direkt durch die Leitung 30 aus dem Speicher 17ο IhreThe operational safety of the steam boiler requires that its supply of feed water under no circumstances fail • teaKaa. With this in mind, very reliable float regulators 11 and 12 are to be provided. to provide the water level indicator of the expansion tank 9 in a known manner with alarm contacts. Around Finally, one that is driven by a steam turbine 27 can also increase operational reliability even further Boiler feed pump 28 can be provided, which automatically jumps in when the water level in the steam boiler reaches a predetermined level Low, threatens to fall below, This emergency pump sucks directly through the line 30 from the memory 17ο your

Antriebsturbine 21= erhält Kesseldampf durqh die Leitung 25 mit Segelventil 26 _f welches vom Schwimmerregler 29 geöffnet wird wenn im Kessel.der tiefste zulässige Wasserstand erreicht wird* Um das Anspringen der Pumpe zu erleichtern wird im Bedarfsfall der Speicher 17 durch die Abdampf leitung 31 der Dampfturbine 27 unter Druck gesetzte Der höchstzulässige D,ruck im Speicher ist begrenzt durch* das Sicherheitsventil 24, das ins Freie abbläst„Drive turbine 21 = receives boiler steam through the line 25 with sail valve 26 _f which is opened by the float regulator 29 when the lowest permissible water level is reached in the boiler 27 pressurized The maximum permissible D, jerk in the accumulator is limited by * the safety valve 24, which blows into the open "

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende! Der Wasserspiegel, im Ausgleichbehälter 9 steht normalerweise in einer der Kese^lbelastung entsprechen^ den lage zwischen den Schwimmerreglern 11 und 12 * Steigt , der Wasserspiegel höherj so bedeutet dies, dass im Wasserkreislauf der Anlage augenblicklich ein Ueberschuss an , Wasser vorbanden ist* Hat der Wasserspiegel den festgesetzten Höchststand erreicht, so wird durch den Schwimmerregler 11 das Ventil 14 in Leitung 13 betätigt, wodurch lasaer aus dem Kreislauf in dea Speicherbehälter 17 abgelassen wird« Das Ventil 14 wird erst wieder geschlossen, wenn der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9- sich der durch die Kesaelbelastung gegebenen, Sormallage näherteThe mode of operation of the device described is as follows! The water level in the expansion tank 9 is normally in a position corresponding to the boiler load between the float regulators 11 and 12 water level reaches the maximum prescribed level, the valve is operated in line 13 14 by the float regulator 11, thereby lasaer is discharged from the circulation in dea storage tank 17 ', the valve 14 is closed again when the water level in the expansion tank 9, the by Given the Kesael burden, the normal situation was approaching

Befindet sich ungekehrt aus irgend einem Grunde zu wenig Wasser im Kreislaufs so fällt der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9-, Sinkt der Wasserspiegel auf den festgelegten tiefsten Stand, so betätigt der SchwloamerreglerConversely, if for some reason there is too little water in the circuit, the water level falls In the expansion tank 9-, If the water level sinks to the specified lowest level, the float regulator operates

12 das Ventil 16 in der Leitung 15 und es strömt Wasser aus dem Kondensatspeicher 17 in den Kondensator 4 und damit auch in den Kreislauf. Auch das Ventil 16 wird erst wieder geschlossen* wenn der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9 sich der durch die Kesselbelastung gegebenen Normallage nähert.12 the valve 16 in the line 15 and water flows from the condensate reservoir 17 into the condenser 4 and thus also in the cycle. The valve 16 is also only closed again * when the water level in the expansion tank 9 approaches the normal position given by the boiler load.

Claims

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