Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób prowadzenia ruchu wieloczynnikowych silowni cieplnych oraz urzadzenie do stosowania tego spo¬ sobu.Znane sa silownie cieplne, które dzialaja przy zastosowaniu dwóch czynników plynnych pracu¬ jacych w ten sposób, ze para wodna jest uzyta jako czynnik roboczy dla wyzszego stopnia silow¬ ni, a tak zwana „zimna para", jak na przyklad para amoniaku jest uzyta jako czynnik roboczy dla jej stopnia nizszego. Tego rodzaju typy ciepl¬ nych silowni pozwalaja na budowanie silowni o bardzo wysokiej wydajnosci jednostkowej dzieki wyeliminowaniu ograniczajacej moc mozliwosci zwiekszenia sie objetosci pary wodnej, która jest niezwykle duza w warunkach znacznego podcisnie¬ nia. Ponadto uzycie powietrza dla celów powtór¬ nego chlodzenia pozwala w pelni wykorzystac sto¬ sowanie mozliwie najnizszych temperatur.Te znane uklady maja jednak te wade, ze w przypadku konwencjonalnych systemów sterowania gdzie ilosc pary wodnej wchodzac do parowej turbiny jest sterowana przy pomocy impulsów branych zwykle z regulatora obrotów, w razie zmniejszenia obciazenia, cisnienie w wymienniku ciepla miedzy para wodna i „zimna para" w kie¬ runku przelotu turbiny parowej, bedzie mniejsze po obu stronach powierzchni wymiennika zgodnie z nowymi warunkami równowagi, w wyniku czego automatycznie regulowane cisnienie panujace po stronie pary wodnej moze spasc ponizej 1 atmo¬ sfery. W takim przypadku regulacja musi rów¬ niez zapobiec powstawaniu podcisnienia w ukla¬ dzie, czego nie zapewniaja dotychczasowe sposo- 5 by sterowania tego typu silowni.Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie takiego sposobu prowadzenia ruchu silowni, w wyniku którego maksymalne cisnienie po stronie „zimnej pary" przybiera taka wartosc, aby w wy- 10 mienniku ciepla miedzy para wodna i „zimna para", w zaleznosci od zapotrzebowania mocy, istniala taka róznica temperatur, która zapewnia, ze temperatura po stronie pary wodnej jest za¬ wsze wyzsza niz 100°C, co oznacza, ze cisnienie po 15 stronie pary wodnej nigdy nie moze spasc po¬ nizej cisnienia atmosferycznego.Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku przez opra¬ cowanie sposobu prowadzenia ruchu wieloczynni- kowej silowni cieplnej, w którym cieplo zawarte 20 w czynniku roboczym pracujacym w górnych gra¬ nicach temperatury przekazuje sie poprzez wy¬ miennik ciepla w dolnych granicach temperatury, przy czym charakterystyczna cecha wynalazku jest to, ze obok do zwykle stosowanej w silnikach 25 cieplnych, regulacji mocy minimalne cisnienie pa¬ ry wodnej stosowanej jako czynnik roboczy w obiegu pierwotnym w górnych granicach tempe¬ ratury, utrzymuje sie stale na poziomie wyzszym od cisnienia atmosferycznego. 3C Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadze- 69 0553 69 055 4 nie do stosowania tego sposobu, którego wymien¬ nik ciepla zgodnie z wynalazkiem ma po stronie czynnika roboczego pracujacego w dolnych gra¬ nicach temperatur, zespól sterujacy utrzymujacy stala wartosc cisnienia pary wychodzacej z tego wymiennika.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jeden przyklad wykonania urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku, fig. 2 — drugi przyklad wykonania tego urzadzenia.Przyklad wykonania urzadzenia pokazany na fig. 1 ma zastosowanie w przypadku, w którym zgodnie z wynikiem ekonomicznych kalkulacji przeprowadzonych przy wzieciu pod uwage in¬ nych wzgledów róznica temperatur w wymienniku ciepla miedzy para wodna i „zimna para", nie jest wieksza niz 5 do 10°C. W takim przypadku regulator obciazenia 1 pozwala by do turbiny pa¬ rowej 2 dostala sie taka ilosc pary wodnej, która odpowiada zapotrzebowaniu mocy w danym przy¬ padku. Ta porcja pary wodnej przeplywa z tur¬ biny parowej 2 poprzez przewód 3 do wymiennika ciepla 4 miedzy para wodna i „zimna para", gdzie skrapla sie. Skropliny powstale w czasie wspom¬ nianego procesu skraplania sa odprowadzane za pomoca pompy 5 z powrotem do kotla parowego nie pokazanego na rysunku. Jednoczesnie pompa 6 zimnego czynnika takiego jak na przyklad amo¬ niak, dostarcza cieply amoniak do wymiennika ciepla 4 miedzy para wodna i amoniakiem, gdzie ciekly amoniak wyparowuje i przeplywa przez przewód 7 do urzadzenia 8 zatrzymujacego ciekly amoniak. Stad para amoniaku przeplywa przez przewód 9 i zawór sterujacy cisnienie 10 oraz przez przewód 19 do turbiny amoniakalnej 11, gdzie rozpreza sie do cisnienia skraplania, a w miedzyczasie napedza pradnice 15 majaca wspc!nv wal 14 z turbina parowa 2. Nastepnie amoniak ply¬ nie przez przewód 12 do skraplacza amoniaku 13.Ciekly amoniak jest pompowany pompa 16 z kondensatora 13 poprzez podgrzewacz 17 a dalej przez przewód 18 do urzadzenia zatrzymujacego 8 ciekly amoniak. Tak wiec poza regulatorem ob¬ ciazenia 1 caly uklad zawiera tylko jedno urza¬ dzenie sterujace, którym jest zawór sterowania cisnienia 10. Zawór ten dziala w ten sposób, ze ta ilosc pary amoniaku, która dostaje sie do turbiny amoniakalnej jest tak sterowana, by w przewo¬ dzie 9, w kierunku przeciwnym do przeplywu pary od zaworu 10 bylo utrzymane stale okreslone cis¬ nienie, co w praktyce oznacza utrzymanie tego cisnienia po stronie amoniaku w wymienniku cie¬ pla 4 miedzy para wodna i para amoniaku.W przypadku gdy przy zmniejszeniu sie obcia¬ zenia regulator obciazenia 1 zmniejszy doplyw pa¬ ry wodnej do turbiny 2, wówczas cisnienie (wy¬ lotowe) poza turbina 2 odpowiednio spadnie jak równiez spadnie cisnienie pary amoniaku po dru¬ giej stronie wymiennika ciepla 4. Na skutek spad¬ ku cisnienia, sterujacy cisnienie zawór 10 umiesz¬ czony przed turbina amoniakalna 11, pozwoli by mniejsza ilosc pary wodnej przeplywala do wspom¬ nianej turbiny 11, aby utrzymac cisnienie panu¬ jace w przestrzeni pary amoniaku przed zawu rem sterujacym 10. Zapobiegnie to równiez, zeby cisnienie po stronie pary wodnej w wymienniku ciepla 4 nie spadlo ponizej wartosci cisnienia atmo¬ sferycznego. 5 Na przyklad: przyjmijmy, ze przy pelnym ob¬ ciazeniu temperatura skraplania pary wodnej wy¬ nosi 110° (przy odpowiednim cisnieniu pary na¬ syconej podczas skraplania), oraz przyjmijmy, ze temperatura parowania amoniaku wynosi 104°C (przy odpowiadajacym cisnieniu pary nasyconej amoniaku po przeciwnej stronie powierzchni) wy¬ miany ciepla. Gdyby teraz obciazenie zmniejszylo sie o 40% i gdyby regulator 9 umieszczony przed turbina pary wodnej przepuscil odpowiednio mniej pary wodnej, wówczas zawór sterujacy cisnienie 10 umieszczony przed turbina amoniakalna przepusci odpowiednio mniejsza ilosc pary wodnej tak, aby cisnienie, które okazuje aczywiscie tendencje do spadku, utrzymac na uprzednio okreslonym po¬ ziomie. Charakterystyka wspomnianego zaworu 10 powinna byc tak dobrana, aby przy pelnym prze¬ plywie pary wodnej utrzymywal on cisnienie amo¬ niaku przed soba na poziomie cisnienia nasycenia, które odpowiada temperaturze nasycenia 104°C oraz aby przy przeplywie pary odpowiadajacym 40% obciazenia, utrzymywal to samo cisnienie tak by jako cisnienie nasycenia odpowiadalo ono tem¬ peraturze nasycenia 99°C. W tym przypadku tem¬ peratura skraplania po stronie pary wodnej spad¬ nie na przyklad ze 110°C do 102°C.Chociaz powyzsze zmniejszenie odpowiadaloby spadkowi temperatury tylko o 50%, to jednak bio¬ rac pod uwage, ze jednoczesnie przy mniejszej róznicy temperatur wspólczynnik przekazywania ciepla po stronie amoniaku znacznie sie zmniej¬ sza, 50% spadek bedzie postepowal dalej az do wartosci — na przyklad — 40%.Gdyby w wyniku optymalnej kalkulacji okazalo sie, ze bardziej ekonomiczne jest utrzymanie w wymienniku ciepla wiekszej róznicy temperatur niz 5 do 10°C, wówczas nalezy przyjac inny spo¬ sób sterowania dzialania ukladu. Przy wiekszej róznicy temperatur nie byloby wskazane (jak to ma miejsce w wyzej opisanym sposobie sterowa¬ nia) zwiekszenie cisnienia pary wodnej. Byloby tu raczej korzystne spowodowanie wiekszej róznicy temperatur przez przyjecie nizszego cisnienia pary amoniaku. Z drugiej strony w takim przypadku system sterowania powinien byc tak obmyslony, aby utrzymywac powyzej pewnego minimum cis¬ nienie pary wodnej, a nie cisnienie pary amonia¬ ku. Znaczy to przede wszystkim, ze wymiary prze¬ strzeni przekazywania ciepla musza sie zmieniac jako funkcje zmian obciazenia.Istnieja dwie mozliwosci osiagniecia tego celu.Wedlug pierwszej alternatywy robocza powierz¬ chnia zostaje zmniejszona tak, ze odprowadzanie skroplin wytwarzajacych sie po stronie pary wod¬ nej w wymienniku ciepla 4 jest zwolnione do tego stopnia, iz wzbierajace skropliny zalewaja odpo¬ wiednia czesc chlodzacej powierzchni, wylaczajac ja w ten sposób z procesu przekazywania ciepla.Wada tej alternatywy jest to, ze jest tu konieczne zastosowanie oddzielnego zbiornika wody oraz, ze sam wymiennik ciepla 4 wypelnia sie woda przez 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 69 055 6 co znacznie zwieksza sie jego ciezar. Wobec tego, ze przy duzych wydajnosciach wymagane sa duze wymiary powyzszych elementów, wada ta moze stwarzac powazne problemy. Równiez sterowanie pompy skroplin moze okazac sie trudnym zagad¬ nieniem, bowiem zamiast stosowanego zwykle ste¬ rowania uzaleznionego od poziomu cieczy, moze wystapic koniecznosc stosowania innego systemu sterowania, bardziej skomplikowanego.Uklad pokazany na fig. 2 przedstawia prostsze rozwiazanie tego zagadnienia. Cisnienie pary amo¬ niaku zmienia sie tu swobodnie w zaleznosci od zmian obciazenia, natomiast cisnienie pary wodnej jest utrzymywane na okreslonym z góry najniz¬ szym poziomie. Dla osiagniecia tego celu powierzch¬ nia wymiennika ciepla jest podzielona po stronie amoniaku na szereg równoleglych czesci 20, któ¬ rych zawory wlotowe 21 sa uruchamiane za po¬ moca regulatora cisnienia 22 sterowanego po stro¬ nie pary wodnej w taki sposób, ze przy zmniej¬ szeniu sie cisnienia po stronie pary wodnej za¬ wory 21 zamykaja sie kolejno, zas w wyniku zwiekszenia sie cisnienia po stronie pary wodnej zawory te kolejno sie otwieraja. W ten sposób przy najnizszym obciazeniu tylko tak duza powierzchnia parujaca jest czynna jaka zapewnia róznice tem¬ peratury potrzebna dla utrzymania cisnienia po stronie pary wodnej, na poziomie wyzszym od cis¬ nienia atmosferycznego, co znaczy, ze tempera¬ tura po tej stronie bedzie zawsze wyzsza niz 100°C.Kazdy z wyzej opisanych sposobów sterowania zapewnia przy uzyciu prostych srodków, ze za¬ leznosci miedzy cisnieniami w poszczególnych czes¬ ciach ukladu, nawet przy najmniejszym mozliwym obciazeniu maszyny, nie spowoduja powstania pod¬ cisnienia w zadnym punkcie tego ukladu. PL PL