DEW0002118MA - Dampfkraftanlage, bestehend aus Kolbendampfmaschine und Abdampfturbine, für Betrieb mit hochüberhitztem Dampf und mit Heißdampfkühlung - Google Patents

Description

Beim Betrieb einer Kolbendampfmaschinen-Anlage mit nachgeschalteter Abdampfturbine rechnet man allgemein mit 10 v.H. Endnässe des Dampfes in der letzten Turbinenstufe. Da diese Endnässe aber einen Verlust in der Schaufel hervorruft, so führt dies, abgesehen von der Erosion durch Wasserwirkung auf die Schaufeleintrittskanten, zu einer Wirkungsgradverschlechterung, d.h. also, der Dampfverbrauch liegt höher, wenn man nicht dafür sorgt, daß der Dampf so trocken wie möglich die Turbine verläßt.

Andererseits ist durch jahrelange Versuche festgestellt worden, daß die Kolbenmaschine im HD-Teil günstiger arbeitet als die Turbine. Dies hängt damit zusammen, daß wegen des geringen Volumens des Dampfes im HD-Teil der Turbine die Verluste in den vorderen und hinteren Außen-Stopfbuchsen und in den Stopfbuchsen der Leitradböden gewaltig ansteigen, das mit Rücksicht auf Betriebssicherheit größere radiale Spiele zwischen Labyrinthen und Turbinenwelle zugelassen werden müssen, was durch die Wärmeausdehnung der Welle bedingt ist. Um diesem Übelstand zu begegnen, versucht man seit längerer Zeit, Mittel und Wege zu finden, den Hochdruckheißdampf zuerst in der Kolbenmaschine arbeiten zu lassen und anschließend der Turbine zuzuführen. Die höchst ökonomische Dampfausnutzung scheitert aber immer noch an der Ölfrage, da es nicht möglich ist, Zylinderöl herzustellen, das einer Dampftemperatur von 450-500°C dauernd standhält, ohne zu verbrennen.

Die in Fig. 1 dargestellte Erfindung begegnet diesem Übelstand und sorgt gleichzeitig für Verringerung der Endnässe in der Abdampfturbine.

Die Wirkungsweise ist nun die folgende:

Im ersten Falle soll die Kolbenmaschine direkt auf den Kondensator arbeiten, also die Abdampfturbine ist abgeschaltet. Der Dampf strömt durch Leitung 1, vom Kessel kommend, durch das Hauptabsperrventil 2 über ein gesteuertes Umschaltorgan 3, das durch einen Öl-Servomotor 4 bewegt wird. Die Bewegung des Öl-Servomotors 4 wird durch Verstellen eines mit dem Handhebel 12 verbundenen Ölschiebers 13, der von der Ölpumpe 24 unter Steueröldruck steht und dem Öl-Servomotor 4 durch die Ölleitung 15 auf die linke Seite den Öldruck zuführt, gesteuert. Dies geschieht durch Legen des Handhebels 12 auf Stellung a. Durch Verlegen des Handhebels 12 ist also der Ölschieber 13 so gestellt, daß der Öl-Servomotor 4 sich nach rechts bewegt und dadurch das Umschaltorgan 3 so öffnet, daß der Dampf zum Dampfkühler 5 strömt, und gleichzeitig den am rechten Ende des Öl-Servomotors 4 angebauten Schieber 30 so verstellt, daß er die Wasserzufuhr-Leitung 32 zum Dampfkühler 5 öffnet. Der Dampf strömt durch Dampfkühler 5, wo durch Wassereinspritzung mittels Düsen 23 die Dampftemperatur so eingestellt werden kann, daß der HD-Kolben der Kolbenmaschine 7 nicht festbrennt. Der nun gekühlte Dampf strömt durch Leitung 25 über ein mit dem Öl-Servomotor 4 verblocktes Umschaltorgan 6 durch Leitung 8 in die Kolbenmaschine 7. Nachdem der Dampf bis auf Kondensatordruck entspannt ist, verläßt derselbe den HD-Zylinder und strömt durch Leitung 9 in den Kondensator 11 ab, wobei die automatisch gesteuerte Umschaltklappe 10 geöffnet ist, die Abdampfturbine 18 also umgangen wird. Dieser Vorgang spielt sich ab, wenn z.B. das Schiff Manöver macht oder sich auf Revierfahrt befindet. Wird nun die Kolbenmaschine auf die Abdampfturbine geschaltet, das Schiff also auf Dauerlast gefahren, dann spielt sich folgender Vorgang ab, der in Fig. 2 dargestellt ist:

Der Handhebel 12 ist auf Stellung b gelegt.

Der Steueröldruck, durch Ölpumpe 24 erzeugt, ist durch den Steuerschieber 13 so verlegt, daß das Öl durch Ölleitung 14 auf die rechte Seite des Öl-Servomotors 4 geleitet wird und sich dieser anschließend nach links bewegt, wodurch Umschaltorgan 3 so verstellt wird, daß der Dampf durch den Dampftrockner 16 geleitet wird. Der am Öl-Servomotor 4 angebaute Schieber 30 schließt gleichzeitig die Wasserzufuhr zum Dampfkühler 5 ab. Hierdurch wird der von der Kolbenmaschine 7 kommende Abdampf aufgeheizt, also getrocknet. Der Frischdampf erleidet dadurch eine Abkühlung, und zwar in dem Maße, daß die Frischdampftemperatur in der zulässigen Grenze gehalten wird, die dem HD-Zylinder der Kolbenmaschine 7 zuträglich ist. Nachdem der abgekühlte Frischdampf den Dampftrockner 16 passiert hat, strömt dieser Dampf durch Leitung 17 über das mit dem Umschaltorgan 3 verblockte Umschaltorgan 6 durch Leitung 8 der Kolbenmaschine 7 zu. Gleichzeitig wird aber die Umschaltklappe 10 automatisch geschlossen, sodaß der Abdampf aus der Kolbenmaschine 7 durch Leitung 9 der Abdampfturbine 18 zuströmt, um dort weiter Arbeit zu leisten. Sollte die Frischdampftemperatur zu hoch sein, z.B. beim Beginn des Zuschaltens der Abdampfturbine 18, so wird die Dampfkühlung durch die Dampf-Umgehungsleitung 19 durch Öffnen der Absperrventile 20, 22 und 31 ermöglicht. Das Ventil 31 und damit die Kühlwasserumgehungsleitung 33 öffnet sich automatisch durch einen eingebauten, auf die zulässige Dampftemperatur eingestellten Thermostaten. Ein Teil des Dampfes passiert jetzt den Dampfkühler 5, worauf dieser Dampf durch Leitung 21 über Absperrventil 22 der Leitung 8 zugeleitet wird und sich mit dem aus Leitung 17 kommenden Dampf vermengt. Nun strömt dieser Mischdampf der Kolbenmaschine 7 zu und wird, wie oben erwähnt, über die Kolbenmaschine der Abdampfturbine 18 zugeleitet.

Die Steuerung der Umschaltklappe 10 geschieht ebenfalls durch den Ölschieber 13 und braucht nicht näher erläutert zu werden.

Die Leistung der Abdampfturbine wird über eine Flüssigkeits- oder elastische Kupplung 26 und Zahnradvorgelage 27, 28 auf die Propellerwelle 29 übertragen.

Claims (3)

1. Dampfkraftanlage, bestehend aus Kolbendampfmaschine und Abdampfturbine, für Betrieb mit hochüberhitztem Dampf und mit Heißdampfkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischdampfleitung (1) über einen in der Abdampfleitung (9) befindlichen Dampftrockner (16) oder/und über einen mit Speisewasser beaufschlagten Dampfkühler (5) mit dem Eintrittsstutzen der Kolbendampfmaschine (7) verbunden ist.

2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltorgane (3, 6), welche in den Frischdampfleitungen zu bzw. von dem Dampfkühler (5) und dem Dampftrockner (16) angeordnet sind, und der Schieber (30), der in der Wasserzufuhrleitung (32) zum Dampfkühler (5) liegt, gemeinsam an einen druckölbetätigten Servomotor (4) angelenkt sind.

3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Wasserzufuhrleitung (32) zum Dampfkühler (5) eine Umgehungsleitung (33) liegt, deren Absperrventil (31) durch einen Thermostaten betätigt wird, der die Speisewasserzufuhr zum Dampfkühler (5) zusätzlich regelt.