EP2295799A2

EP2295799A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Kondensatorkühlwassers einer Dampfstrahlvakuumpumpe

Info

Publication number: EP2295799A2
Application number: EP10006265A
Authority: EP
Inventors: Harald Holzgruber; Christian Buchmaier; Martin Leber
Original assignee: Inteco special melting technologies GmbH
Current assignee: Inteco special melting technologies GmbH
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-03-16
Also published as: CN102003370A; AT508673B1; JP2011047640A; US20110052421A1; EP2295799A3; JP5676976B2; AT508673A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kondensatorkühlwasserregelung einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellungsvariante, wobei ein außenliegender Niveaumeßtopf, der als kommunizierendes Gefäß konstruiert ist, mit Hilfe von Meßwertaufnehmern den Sollwert für eine drehzahlgesteuerte Pumpe liefert.

Description

Bisher wird das Niveau des Kondensatorkühlwassers in den Kondensatoren von Dampfstrahlvakuumpumpen in nicht barometrischer Aufstellung nicht geregelt.
Es werden üblicherweise starr fahrende Pumpen eingesetzt, deren Fördermenge mit einer sehr großen Unschärfe auf den Betriebspunkt der Anlage ausgelegt ist. Das Niveau des Kühlwassers bewegt sich daher immer in einem von im Kondensator angebrachten Alarm- und Niveauschaltern begrenzten Bereich.
Bevor eine Dampfstrahlvakuumpumpe gestartet werden kann, muß der sogenannte Kondensatorkühlwasserkreislauf gestartet werden und stabil laufen.
Der Start des Kondensatorkühlwassers in den Kondensatoren erfolgt unter atmosphärischen Bedingungen.
Sobald die Dampfstrahler eventuell in Kombination mit Wasserringpumpen, zugeschaltet werden und in der Folge ein Vakuum aufgebaut wird, ändert sich der Unterdruck in den Kondensatoren. Mit dieser Unterdruckänderung in den Kondensatoren ändert sich gleichzeitig der Differenzdruck an den Kondensatorkühlwasserdüsen über welche das Kühlwasser in den Kondensatorinnenraum eingebracht wird. Mit der Differenzdruckänderung an den Düsen ändert sich aber auch der Wasserdurchsatz durch die Düsen, was bedeutet, daß bei steigendem Unterdruck der Wasserdurchsatz ebenfalls ansteigt.
Dieser, in Abhängigkeit des jeweiligen Vakuums höhere Wassereinsatz in die Kondensatoren muß durch die Kondensatorkühlwasserpumpen abgepumpt werden. Um den unterschiedlichen anfallenden Wassermengen einigermaßen gerecht werden zu können, werden fallweise zwei Pumpen mit unterschiedlicher Fördercharakteristik für große und kleine Wassermengen eingesetzt, wovon aber aus Kostengründen vielfach Abstand genommen wird.
Um die je nach Betriebszustand der Dampfstrahlvakuumpumpe unterschiedlichen anfallenden Wassermengen einigermaßen in den Griff zu bekommen hat sich die wenig energieeffiziente Praxis herausgebildet, die Pumpen auf der Druckseite mittels Handklappen einzudrosseln. Gleichzeitig wurde auch versucht, durch abgestimmte Rohrkonstruktionen und Isometrien sowie weiters durch mechanische Armaturen einen maximalen Zulaufdruck nicht zu überschreiten um die Kondensatoren nicht zu überfluten, was zu einem Zusammenbruch des Vakuums führen könnte.
Dem kann zwar durch eine größere Saugmenge der Pumpen entgegengewirkt werden. Eine zu große Saugmenge der Pumpen führt aber andererseits, wenn die zulaufende Wassermenge zu gering ist, zu Kavitation und damit erhöhter Reparaturanfälligkeit der Pumpe.
Im wesentlichen können mit der bisher üblichen Fahrweise die in den Kondensatoren anfallenden unterschiedlichen Wassermengen nur schwer beherrscht werden und es treten immer wieder undefinierte Zustände auf, die sich bis zum Brechen des erzeugten Vakuums aufschaukeln können.
Im Prinzip könnte dieser unbefriedigende Zustand durch Einsatz einer drehzahlgeregelten Pumpe verbessert werden, wozu jedoch die jeweils anfallenden Kühlwassermengen bekannt sein müßten. Eine Messung im Kondensatorinnenraum scheidet aufgrund der dort bestehenden Turbulenzen und der großen Mengen an Sprühwasser aus.
Dieser unbefriedigende Zustand kann durch eine Betriebsweise entsprechend der vorliegenden Erfindung in überraschend einfacher Weise Abhilfe geschaffen werden.
Danach wird das Niveau des Kühlwassers in den Kondensatoren (1, 2) in einem außerhalb desselben als kommunizierendes Gefäß ausgeführtem Meßtopf (9) mittels eines für Vakuumbetrieb geeignetes Meßverfahrens, wie beispielsweise einer Radar- oder Lasersonde (10), gemessen und dieser Meßwert als Signal und Regelgröße für eine drehzahlgesteuerte Kühlwasserpumpe (8) verwendet.
Die Vorrichtung zur Durchführung des oben geschilderten Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einem außerhalb der Kondensatoren (1,2) angebrachten, als kommunizierenden Gefäß ausgeführten Meßtopf (9) mit einer Druckausgleichsleitung (11), durch die sichergestellt wird, dass im Kondensatorinnenraum und im Meßtopf (9) der gleiche Unterdruck besteht, und einer am oberen Verschlußdeckel angebrachten, für Vakuumbetrieb geeigneten Meßsonde (10) zur Niveaumessung, deren Meßwert das Eingangssignal für die Regelung der drehzahlgesteuerten Kühlwasserpumpen (8) gibt. Im Niveaumeßtopf (9) ist aus Sicherheitsgründen noch ein mechanischer Schwimmerschalter (12) angebracht, durch den im Falle eines zu hoch ansteigenden Niveaus eine Alarmabschaltung ausgelöst wird.
Die am unteren Ende des Meßtopfes (9) angeordnete Verbindungsleitung (13) zu den Fallrohren (4) der Kondensatoren (1, 2), über welche sich das Niveau im Meßtopf (9) einstellt, wird vom unteren Ende des Meßtopfes (9) weglaufend in einem Winkel von höchstens 50 °, vorzugsweise jedoch 30 ° zur Senkrechten angeordnet, um möglichen Ablagerungen von aus dem Entgasungsprozeß stammenden oder sonstigen Feststoffen entgegenzuwirken.
Die vom oberen Bereich des Meßtopfes (9) in den Kondensatorinnenraum geführte Druckausgleichsleitung (11) zur Sicherstellung des gleichen Innenraumdruckes im Kondensator (1) und Meßtopf (9) wird vorzugweise so ausgeführt, dass kein Spritzwasser aus dem Kondensatorinnenraum in die Leitung gelangt, was dadurch erreicht wird, dass das in den Kondensatorinnenraum ragende offene Ende ein kurzes Stück vertikal nach unten geführt wird.
Dadurch wird erreicht, dass allenfalls eindringendes Spritzwasser in den Kondensatorinnenraum zurückläuft und nicht in den Meßtopf (9) gelangt, wo es die Niveaumessung beeinflussen könnte.
Die vorliegende Erfindung weist gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik folgende Vorteile auf:

Regelung der Fördermenge der Kühlwasserpumpen anstatt Steuerung auf der Grundlage einer laufenden Niveaumessung.
Vermeidung von größeren Niveauschwankungen aufgrund einer ständigen Niveaumessung und einer laufenden Anpassung der Fördermenge der Kühlwasserpumpen.
Energieeffiziente Nutzung der Förderkapazität der Kühlwasserpumpen.
Vermeidung zu geringer Wassermengen am Einlauf der Pumpen und damit Vermeidung von Kavitation bei den Pumpen.

Diese und andere Vorteile werden erreicht durch:

Einbau eines außerhalb des Kondensators angeordneten kommunizierenden Gefäßes zur Beruhigung der Wasseroberfläche.
Berührungslose Niveaumessung durch eine für Vakuumbetrieb geeignete Meßsonde.
Meßwertabhängige Regelung einer drehzahlgesteuerten Kühlwasserpumpe.

Als Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Dampfstrahlvakuumpumpe kann Fig. 1 dienen.
Der dargestellte Vakuumpumpstand besteht aus den Kondensatoren (1) und (2) mit den Kühlwassersprühdüsen (3), den Dampfstrahlejektoren (5), (6) und (7), den Kondensatorkühlwasserpumpen (8) mit dem außen liegenden Niveaumeßtopf (9) und der am oberen Ende derselben angeordneten Meßsonde (10) sowie der zum Kondensator (1) führenden Druckausgleichsleitung (11) und dem schrägen Auslaufrohr (13), welches in die Kondensatorfallwasserleitung (4) von Kondensator (1) geführt ist. Die Kondensatorkühlwasserpumpen (8) fördern das Kühlwasser über die Rückleitung (14) zur weiteren Behandlung des Kühlwassers, wie CO-Wäscher, Absetzbecken etc., die hier nicht gezeigt sind.

Claims

Verfahren zur Regelung einer Kondensator-Kühlwasserpumpe einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellung dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlwasserniveau des Kondensators (1,2) in einem außerhalb desselben angebrachten, als kommunizierendes Gefäß ausgeführten Meßtopf (9) mittels eines berührungslosen, für Vakuumbetrieb geeigneten Meßverfahrens gemessen wird und dieses als Regelgröße für die Einstellung der Fördermenge einer drehzahlgesteuerten Kühlwasserpumpe (8) dient.
Verfahren zur Regelung einer Kondensator-Kühlwasserpumpe einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines festgelegten Alarmniveaus durch einen Schwimmerschalter (12) eine Alarmabschaltung vorgenommen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Kühlwasserkondensators (1, 2) einer Dampfstrahlvakuumpumpe (5, 6, 7) ein als kommunizierendes Gefäß ausgeführter Niveaumeßtopf (9) mit Druckausgleichsleitung (11) angebracht ist, in weichem am oberen Ende zwecks Niveaumessung eine für Vakuumbetrieb geeignete Meßsonde (10) angebracht ist, die ihrerseits das Eingangssignal für die Regelung einer drehzahlgesteuerten Kühlwasserpumpe (8) gibt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Meßsonde (10) für die Niveaumessung eine Radarsonde eingesetzt wird.
Vorrichtung zur Regelung einer Kondensator-Kühlwasserpumpe einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass als Meßsonde (10) für die Niveaumessung eine Lasersonde eingesetzt wird.
Vorrichtung zur Regelung einer Kondensator-Kühlwasserpumpe einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellung nach den Ansprüchen 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kondensatorinnenraum in Verbindung stehende Druckausgleichsleitung (11) so in den oberen Bereich des Kondensatorinnenraums eingeführt und nach unten umgelenkt wird, dass ein Eindringen von Spritzwasser weitgehend vermieden wird.
Vorrichtung zur Regelung einer Kondensator-Kühlwasserpumpe einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellung nach den Ansprüchen 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass in der Position des höchsten zulässigen Niveaus ein mechanischer Schwimmerschalter (12) als Sicherheits-Alarmgeber angebracht ist.
Vorrichtung zur Regelung einer Kondensator-Kühlwasserpumpe einer Dampfstrahlvakuumpumpe in nicht barometrischer Aufstellung nach den Ansprüchen 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem unteren Ende des Niveaumeßtopfes (9) und der Kondesatorfallwasserleitung (4) angebrachte Verbindungs- und Auslaufrohr (13) in einem Winkel von höchstens 50 °, vorzugsweise jedoch einem Winkel von 30 °, zur Senkrechten angeordnet ist.