DE19809165C2

DE19809165C2 - Verfahren und Anordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbehälter für ein Dampfturbinen-Kraftwerk

Info

Publication number: DE19809165C2
Application number: DE1998109165
Authority: DE
Inventors: Klaus Enders; Uwe Kirstein; Peter Krug
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: DE19809165A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewas serbehälter für ein Dampfturbinenkraftwerk, wobei Temperatur, Druck und Men ge des Speisewassers in der Saug- und Druckleitung der in Betrieb befindlichen Kesselspeisepumpe zyklisch (online) gemessen, eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur des Speisewassers vor Kesselspeisepumpe und der Sättigungstemperatur des Speisewassers vor Kesselspeisepumpe, gewonnen aus den gemessenen Parametern Druck und Menge des Speisewassers sowie einen NPSH-Wert der Kesselspeisepumpe, ermittelt und mit einem Grenzwert G verglichen wird.

Bei Dampfturbinenkraftwerken erfolgt die Versorgung des Dampfkessels mit Speisewasser mit Hilfe von Kesselspeisepumpen. Diese Kesselspeisepumpen entnehmen das in den Dampfkessel zu fördernde Speisewasser dem Speise wasserbehälter, der mit vorgewärmten Kondensat aus einem Maschinenkon densator über Niederdruckvorwärmer gespeist wird. Der Speisewasserbehälter dient gleichzeitig zur Entgasung, Speicherung und Aufheizung des Kondensats. Dazu wird dem Speisewasserbehälter Heizdampf zugeführt und das Speise wasser ständig auf dem Siedepunkt gehalten. Der Heizdampf dient gleichzeitig als Polsterdampf. Bei einem Ausfall des Turbosatzes, bei dem aber die Spei sewasserversorgung des Dampfkessels gesichert sein muß, kommt es durch Ausfall der Niederdruckvorwärmer zum Temperaturabfall des dem Speisewas serbehälter zufließenden Kondensats. Damit strömt kühleres Kondensat in den Speisewasserbehälter, was bei hoher Kondensatmenge eine Verringerung des Polsterdampfdruckes im Speisewasserbehälter bewirkt.

Das den Kesselspeisepumpen noch zufließende heißere Kondensat mit dem sofort eingetretenen geringeren Druck bewirkt Dampfblasenbildung und damit die Störung des Kesselspeisepumpenbetriebes. Eine Zerstörung der Pumpen ist nicht ausgeschlossen.

In der DE-OS 22 07 227 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Wiederan fahren einer Kesselpumpenspeiseanlage beschrieben. Hierbei wird bei Ausfall der Turbine vor dem Wiederanfahren das Wasser in den Saugleitungen der Speisepumpen durch eine Zweigleitung in den Kondensator oder einen mit dem Entgaser kommunizierenden Kreislauf abgeführt.

Dieses Verfahren setzt ab dem Zeitpunkt des Wiederanfahrens einer Kes selanlage ein. Eine Verhinderung des Anfalls der Speisewasserförderung wird durch das Verfahren nicht erreicht. Ebenfalls fehlt es an einem zuverlässigen Schutz der Kesselspeisepumpen vor Kavitationsschäden.

In der US 4,552,099 wird u. a. das System zur Druckregelung des Speisewas serbehälters eines GuD-Blockes beschrieben. Danach erfolgt eine Messung der Temperatur und des Druckes in der Saugleitung vor der Kesselspeisepumpe sowie der durch die Kesselspeisepumpe geförderten Speisewassermenge. Da nach erfolgt die Ermittlung einer Druckdifferenz, in welcher über Funktionsge ber die gemessenen Parameter Druck, Temperatur und Menge des Speisewas sers sowie der NPSH-Kennlinie der Pumpe verarbeitet sind. Bei Erreichen ei nes bestimmten Grenzwertes wird durch Zugabe von Dampf oder Kaltkondensat in den Speisewasserbehälter versucht, den Zustand von Kavitation an der Speisewasserpumpe zu vermeiden.

Nachteilig dabei ist, daß eine Parameteränderung im Speisewasserbehälter durch Zuspeisen von Dampf oder Wasser eine gewisse Zeit benötigt, bis die veränderten Temperatur- bzw. Druckwerte des Speisewassers die Speisepum pe erreichen. Bei einem plötzlichen Abfall des Druckes durch Zusammenbruch des Dampfpolsters im Speisewasserbehälter, wie er beim Ausfall der Turbine mit nachfolgend fehlender Maschinenkondensataufwärmung eintreten kann, steht vor der Speisepumpe noch Speisewasser mit einer Temperatur an, wel ches den ursprünglichen Sättigungsdruck entspricht. Damit kommt es zum Aus dampfen des Wassers vor der Speisepumpe. Eine Kavitation und damit verbun den eine mögliche Pumpenschädigung tritt ein, ehe die Temperaturveränderung des Speisewassers im Speisewasserbehälter die Speisepumpe erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach Ausfall des Turbosatzes den Betrieb einer Kesselspeisepumpe zur Speisewasserversorgung des Dampfkes sels zu sichern und eine Zerstörung der Kesselspeisepumpe zu verhindern.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß bei Unterschreitung der Tem peraturdifferenz ΔT unter den Grenzwert G die Saugleitung der Kesselspeise pumpe mit Kondensat aus einer Maschinenkondensatleitung, entnommen vor Niederdruckvorwärmer, beaufschlagt wird.

Zur Realisierung ist erfindungsgemäß in die Saugleitung direkt vor der Kes selspeisepumpe ein mit einer Stelleinrichtung versehene Kondensatzuführlei tung eingebunden ist, die ihrerseits aus der Maschinenkondensatleitung vor Niederdruckvorwärmer abgezweigt und daß die Auswerteeinheit mittels Signal leitungen mit den Meßwertgebern für die Temperatur in der Saugleitung, für den Druck in der Saugleitung, für die Speisewassermenge in der Druckleitung sowie mit einem Motorantrieb der Stelleinrichtung verbunden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher er läutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt dabei schematisch die Schal tungsanordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe.

Der Speisewasserbehälter 1 ist über die Saugleitung 2 mit der Kesselspeise pumpe 3 verbunden. Aus der Kesselspeisepumpe 3 ist die Druckleitung 4 ge führt. In die Saugleitung 2 direkt vor der Kesselspeisepumpe 3 ist die Konden satzuführleitung 5 mit Stelleinrichtung 6 eingebunden.

Die Stelleinrichtung 6, z. B. ein Absperrventil, ist mit einem Motorantrieb 7 aus gestattet.

In der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepumpe 3 sind ein Meßwertgeber 10 für die Temperatur T und ein Meßwertgeber 11 für den Druck p des Speisewas sers angebracht. Nach der Kesselspeisepumpe 3 befindet sich in der Drucklei tung 4 ein Meßwertgeber 12 für die Speisewassermenge F.

Die Meßwertgeber 10; 11; 12 sowie der Motorantrieb 7 der Stelleinrichtung 6 sind über Signalleitungen mit der Auswerteeinheit 13 verbunden.

Im Speisebehälter 1 herrschen Sättigungsparameter (Druck und Temperatur). Die in Betrieb befindliche Kesselspeisepumpe 3 entnimmt dem Speisewasser behälter 1 über die Saugleitung 2 das heiße Wasser und fördert es über die Druckleitung 4 in den Dampfkessel. Da der Speisewasserbehälter 1 ca. 10 m über der Kesselspeisepumpe 3 steht, herrscht vor der Kesselspeisepumpe 3 ein um ca. 1 bar höherer Druck als im Speisewasserbehälter 1. Die Stellein richtung 6 in der Kondensatzuführleitung 5 ist geschlossen.

Bei Ausfall des Turbosatzes kommt es zum Wegfall der Aufwärmung des dem Speisewasserbehälter 1 von der Niederdruckvorwärmsäule zuströmenden Kon densats. Die Temperatur dieses Kondensats fällt entsprechend ab.

Der Heizdampf kann das nun kältere Kondensat nicht allein auf die erforderli chen Parameter aufheizen. Der Polsterdampfdruck bricht deshalb zusammen.

Das noch bei diesem Druck in der Saugleitung 2 strömende/stehende heiße Wasser fängt an zu verdampfen.

Durch die zyklische (online) Überwachung der Druck- und Temperaturwerte so wie der Speisewassermenge mittels der Meßwertgeber 10; 11; 12 wird in der Auswerteeinheit 13 ebenso zyklisch die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Sättigungstemperatur des Wassers in der Saugleitung 2 vor der Kesselspeise pumpe 3, gebildet aus dem in der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepumpe 3 zugehörenden Druck, welcher um den Druck einer vorgegebenen, in der Aus werteeinheit 13 abgelegten NPSH-Kennlinie der Kesselspeisepumpe 3 in Ab hängigkeit der Fördermenge der Kesselspeisepumpe 3 vermindert wird, und der Temperatur des Wassers in der Saugleitung 2 vor der Kesselspeisepum pe 3 nach der Beziehung

ΔT = T_s(p - p_NPSH(F)) - T

ermittelt und mit dem fest in die Ausgabeeinheit eingegebenen Grenzwert G₁ verglichen. In der Gleichung bedeuten:
ΔT = Temperaturdifferenz
T = Temperatur vor Kesselspeisepumpe
T_s = Sättigungstemperatur
p = Druck vor Kesselspeisepumpe
p_NFSH(F) = Druck Pumpenkennlinie in Abhängigkeit der Fördermenge

Unterschreitet die Temperaturdifferenz ΔT den Grenzwert G, gibt die Auswerte einheit einen Öffnungsimpuls an den Motorantrieb 7 der Stelleinrichtung 6. Da mit strömt kaltes Kondensat, welches der Maschinenkondensatleitung vor der Niederdruckvorwärmsäule entnommen wurde, in die Saugleitung 2 und kühlt das dort befindliche heiße Wasser unter die Sattdampftemperatur, so daß eine Verdampfung vor der Kesselspeisepumpe 3 verhindert wird.

Kommt es trotzdem zum weiteren Unterschreiten des Grenzwertes G durch die Temperaturdifferenz ΔT, so erfolgt durch die Auswerteeinheit 13 eine Signali sation an eine Steuereinheit für den Pumpenschutz, welcher die Kesselspeise pumpe 3 ausschaltet.

Das beschriebene Verfahren zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe beugt dem Ausfall der Speisewasserförderung vor und bewirkt einen zuverläs sigen Schutz der Kesselspeisepumpe vor Kavitationsschäden. Es wird damit der Ursache des Kesselspeisepumpenausfalls einschließlich damit verbundener Schäden an der Kesselspeisepumpenanlage entgegengewirkt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Speisewasserbehälter

2

Saugleitung

3

Kesselspeisepumpe

4

Druckleitung

5

Kondensatzuführleitung

6

Stelleinrichtung

7

Motorantrieb

8

9

10

Meßwertgeber

11

Meßwertgeber

12

Meßwertgeber

12

Meßwertgeber

13

Auswerteeinheit

Claims

1. Verfahren zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbehälter für ein Dampfturbinenkraftwerk, wobei Temperatur, Druck und Menge des Speisewassers in der Saug- und Druckleitung der in Betrieb befindlichen Kesselspeisepumpe zyklisch (online) gemessen, eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur des Speise wassers vor Kesselspeisepumpe und der Sättigungstemperatur des Speisewas sers vor Kesselspeisepumpe, gewonnen aus den gemessenen Parametern Druck und Menge des Speisewassers sowie einem NPSH-Wert der Kesselspei sepumpe, ermittelt und mit einem Grenzwert G verglichen wird, gekennzeichnet dadurch daß bei Unterschreitung der Temperaturdifferenz ΔT unter den Grenzwert G die Saugleitung der Kesselspeisepumpe mit Kondensat aus einer Maschinenkon densatleitung, entnommen vor Niederdruckvorwärmer, beaufschlagt wird.

2. Anordnung zum sicheren Betrieb einer Kesselspeisepumpe bei mit Gleit- oder Festdruck betriebenen Speisewasserbehälter für ein Dampfturbinenkraft werk, wobei Temperatur, Druck und Menge des Speisewassers in der Saug- und Druckleitung der in Betrieb befindlichen Kesselspeisepumpe zyklisch (on line) gemessen, eine Temperaturdifferenz ΔT aus der Temperatur des Speise wassers vor Kesselspeisepumpe und der Sättigungstemperatur des Speisewas sers vor Kesselspeisepumpe, gewonnen aus den gemessenen Parametern Druck und Menge des Speisewassers sowie einem NPSH-Wert der Kesselspei sepumpe, ermittelt und mit einem Grenzwert G verglichen wird, gekennzeichnet dadurch, daß in die Saugleitung (2) direkt vor der Kesselspeisepumpe (3) ein mit einer Stelleinrichtung (6) versehene Kondensatzuführleitung (5) eingebunden ist, die ihrerseits aus der Maschinenkondensatleitung vor Niederdruckvorwärmer abge zweigt und daß die Auswerteeinheit (13) mittels Signalleitungen mit den Meß wertgebern (10; 11; 12) für die Temperatur T in der Saugleitung (2), für den Druck p in der Saugleitung (2), für die Speisewassermenge F in der Drucklei tung (4) sowie mit einem Motorantrieb (7) der Stelleinrichtung (6) verbunden ist.