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Einrichtung zum Absichern von Hochdruckyorwärmern Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Absichern von Speisewasser-Hochdruckvorwärmern durch eine Umführungsleitung
und durch kolbengesteuerte Schnellschluß-Wechselventile, denen zur Betätigung durch
einseitiges Ablassen des Wassers aus den Steuerzylindern eine Steuerleitung mit
einem vom Wasserstand des Vorwärmers betätigten Steuerventil zugeordnet ist.
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Eine solche Vorrichtung ist bekannt (D-PS 1 263 782). In Dampfkraftwerken
gewährleistet sie bei einem Schaden eines Vorwärmers die Speisewasserversorgung
des Dampferzeugers und sichert die Turbine vor Wasserschlag. Die Steuerkolben der
Wechselventile sind so dimensioniert, daß sie bei einem Speisewasserdruck noch sicher
schalten, der weit unterhalb des normalen Betriebsdruckes liegt. So soll zum Beispiel
bei einem normalen Betriebsdruck von 250 atü eine Betätigung der Wechselventile
noch bei etwa 60 atü Speisewasserdruck erfolgen. Daraus ergibt sich der Nachteil,
daß bei normalem Betriebsdruck die Teller der Wechselventile durch die Steuerkolben
mit überschüssiger Kraft, die zum Beispiel einem überschtissigen Druck von 190 atü
entspricht, zu hart in die Lage geschlagen werden, in der durch die Wechselventile
die Sicherheitsschaltung wirksam wird.
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Eine Feindrosselung des einseitig abzulassenden Wassers aus dem Steuerzylinder
würde zwar den harten Schlag dämpfen, sie vermag jedoch nicht den auf die Ventilteller
wirkenden Eraftüberschuß bei normalen Betriebsdruck zu beheben. Die Feindrosselung
birgt die Gefahr in sich, daß die Funktion der Sicherheitsvorrichtung durch Verstopfung
der Feindrossel in Frage gestellt wird. Sie vergrößert unzulässig bei niedrigem
Speisewasserdruck, zum Beispiel bei 60 atü, die Schaltzeit in quadratischer Abhängigkeit
der Druckabweichung von dem normalen Betriebsdruck.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der Wechselventile
so auszubilden, daß bei der Betätigung des Steuerventils der harte Schlag in den
Wechselventilen vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zuganglich
einstellbares Drosselorgan in einer Verbindungsleitung angeordnet ist, durch welche
die ständig unter dem vollen Blüssigkeitsdruck des Speisewassers stehenden Zylinderseiten
der Kolben mit den durch die Steuerleitung verbundenen Zylinderseiten der Kolben
verbunden werden. Da die Verbindungsleitung vor dem Steuerventil die beiden Seiten
der Kolben verbindet, wird die Verbindungsleitung nur dann durchströmt, wenn das
Steuerventii durch Betätigung geöffnet wird.
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Hierfür ist der Durchlaßquerschnitt des Steuerventils so groß gewählt,
daß beim Öffnen eine Feindrosselung des abzulassenden Wassers nicht erfolgt. Daher
wird eine Verstopfung des Steuerventils vermieden. Andererseits ist der Durchlaßquerschnitt
des Steuerventils jedoch nur so groß gewählt, daß das abzulassende Wasser in der
Steuerleitung gestaut wird, wenn vor dem Steuerventil anderes Wasser in die Steuerleitung
geführt wird. Dieses andere Wasser wird durch die Verbindungsleitung dem Speisewasser
entnommen und durch das Drosselorgan in dosierter Menge vor dem Steuerventil der
Steuerleitung zugeführt. Dabei ist der Querschnitt des Drosselorgans immer kleiner
als der Querschnitt des Steuerventils eingestellt. Das Wasser erzeugt einen Staudruck
in der Steuerleitung, der von dem Querschnittsverhältnis des Drosselorgans zu dem
Querschnitt des Regelventils beeinflußt wird. Der Staudruck vermeidet den- harten
Schlag der Wechselventile, indem er bei normalem Betriebsdruck der überschüssigen
Kraft der Kolben direkt entgegen wirkt.
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Bei dem eingeatellten Verhältnis der Querschnitte des irosselorgans
zu dem Querschnitt des Steuerventils regelt sich der Staudruck während der kurzen
Umschaltzeit und nach dem Umschalten
selbst. Bei änderung des Staudruckes
ändert sich die zugeführte Wassermenge infolge des veränderten Druckgefälles im
Drosselorgan, so daß der Staudruck konstant bleibt. Bei Änderun des Speisewasserdruckes
ändert sich ebenfalls die zugeführte Wassermenge infolge des Druckgefälles im Drosselorgan
jedoch so, daß sich der Staudruck ändert. Bei großem, also normalem Speisewasserdruck
wird der Staudruck groß und der harte Schlag in den Wechselventilen wirksam gedämpft.
Bei geringem Speisewasserdruck ist auch die überschüssige Stellkraft der Kolben
gering. Dementsprechend ist der Speisewasserdruck vor dem Drosselorgan gering, wodurch
sich die zugefuhrte Wassermenge und auch der Staudruck verringern. Je nach Maß der
überschüssigen Stellkraft der Kolben stellt sich die Größe des Staudruckes ein,
die den harten Schlag in den Wechselventilen dämpft und auch bei niedrigem Speisewasserdruck
die Funktion der Sicherheitsvorrichtung gewährleistet.
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Durch die Einstellbarkeit des Drosselorgans wird dessen Durchlaßquerschnitt
veränderbar, wodurch der Staudruckverlauf veränderbar ist. So kann zum Beispiel
bei typisierten Größen der Kolbendurchmesser und bei typisiertem Durchlaßquerschnitt
des Regelventils der Staudruck dem Druckbereich des Speisewassers angepaßt werden,
in dem die Sicherheitsvorrichtung wirken soll.
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£as Drosselorgan ist durch die Verbindungsleitung so geschaltet, daß
eine Veränderung seines Durchlaßquerschnittes, zum Beispiel durch teilweise Verlegung
des Querschnittes, die Dämpfung mehr oder weniger ändern kann. Eine solche Veränderung
kann nicht die Funktionsbereitschaft der Sicherheitsvorrichtung beeinflussen.
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Das Drosselorgan kann als Drosselventil ausgebildet sein, dessen Durchlaßquerschnitt
durch Ausprobieren ermittelt und durch Fixierung der Ventilspindel eingestellt wird.
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Das Drosselorgan kann entweder eine Drosselscheibe oder eine
Duse
sein, die bei zusammengebautem Wechselventil einsetzbar ist. Der Querschnitt der
Drosselscheibe oder der Duse wird in Abhängigkeit von dem Querschnitt des Regelventils~Sür
einen bestimmten Arbeitsbereich festgelegt und ausprobiert. Zur Wartung kann die
Drosselscheibe oder die Düse gegebenenfalls gereinigt und wieder eingesetzt werden.
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Das Drosselorgan kann mit einem federbelasteten Überströmventil kombiniert
sein, dessen Federspannung den Durchfluß aurch das Drosselorgan sperrt, wenn bei
niedrigem Speisewasserdruck keine überschüssige Stellkraft der Kolben vorhanden
ist. Dadurch wird die Selbstregelung des Staudruckes durch das Drosselorgan unterstützt.
Das uberströmventil verhindert, daß sich die Durchflußmenge bei zu groß eingestelltem
Querschnitt aes Drosselorgans auf die Funktion der Sicherheitsvorrichtung ungünstig
auswirken kann.
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Das Drosselorgart kann einem Wechselventil zugeordnet und an einem
Zylindergehäuse eines Kolbens derart angeordnet sein, oaß es außerhalb des Gehäuses
einstellbar ist. Dadurch kann die Dämpfung für dieses Wechselventil beliebig verändert
und eingestellt werden. Im Zusammenwirken mit den übrigen Kolben ver Sicherheitsvorrichtung
werden der erzeugte Staudruck und so auch die Dämpfung auf alle Wechselventile gleichmäßig
verteilt.
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Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild einer
Sicherheitsvorrichtung für ein Damptkraitwerk, Fig. 2 ein Wechselventil nach Fig.
1.
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Die Fig. 1 zeigt die Speisewasserleitung eines Dampfkraftwerkes, die
das von der Kesselspeisepumpe kommende Wasser bei 1 einem Wechselventil 2 der Sicherheitsvorrichtung
zuleitet. In
normaler Betriebsschaltung strömt das Speisewasser
durch zwei Hochdruckwärmeaustauscher 3, 3 einem Absperrventil 2 zu, durch das es
bei 4 dem Dampferzeuger zugeleitet wird. Die Ventile 2, 2 werden in der Betriebsstellung
durch Kolben 5 gehalten, die einseitig durch die ins Freie austretenden Spindeln
6 als Stufenkolben bei beidseitig gleicher Beaufschlagung mit dem Speisewasserdruck
einseitig wirken. Die Beaufschlagung der Kolben mit Speisewasser erfolgt durch Leitungen
7. Durch Leckstellen der Kolben, die durch Bohrungen durch die Kolben vergrößert
werden können, stellen sich auf beiden Seiten der Kolben die gleichen Drücke ein.
Die Querschnittssumme der Leckstellen, wobei Leckstellen der in die Ventilgehäuse
ragenden Spindeldurchführungen zu berücksichtigen sind, kann rechnerisch kaum erfaßt
und auch nur sehr schwer eingestellt werden. Die Kolben 5 können die Ventile 2,
2t schließen, wenn das Wasser einseitig aus den Zylindern 8 durch Steuerleitungen
9 abgelassen wird. Beide Ventile 2, 2 trennen dann die Wärmeaustauscher 3, 32 von
dem Speisewasserstrom ab und leiten ihn über das Wechselventil 2 und über die Umführungsleitung
10 direkt dem Dampferzeuger zu, Die Abtrennung der Wärmeaustauscher 3, 5 wird durch
Öffnen des Steuerventils 11 bewirkt, indem es durch einen Impuls durch eine Leitung
13 von einem der Niveauwächter 12, 12t betätigt wird. Die Niveauwächter 12, 12'
betätigen das Steuerventil, wenn der Wasserstand des kondensierten Heizdampfes übermäßig
ansteigt, so daß sich Wasser in einer Anzapf-Dampfleitung der Turbine stauen könnte,
wodurch die Turbine gefährdet sein würde. Eine solche Gefährdung kann zum Beispiel
durch ein Versagen der Kondensatableitung oder durch einen Rohrbruch in den Wärmeaustauschern
eintreten.
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Erfindungsgemäß ist das einstellbare Drosselorgan 14 in der Verbindungsleitung
15 angeordnet, die mit der Umfuhrungsleitung 10 und mit der Steuerleitung 9 verbunden
ist. Sie steht unter dem ständigen Druck des Speisewassers, der durch die Leitungen
7 auch ständig auf einer Seite der Kolben 5 wirkte Durch die
Leitung
15 und durch das Drosselorgan 14 wird dosiert Wasser in die Steuerleitung 9 geführt,
wenn das Steuerventil 11 geöffnet wird. Dadurch entsteht ein Staudruck in der Steuerleitung
9, der einseitig auf die Kolben 5 in den Zylinderräumen 8 wirkt, aus denen bei der
Sicherheits-Umschaltung das Wasser abgelassen wird. Durch den Staudruck wird der
harte Schlag der Ventilteller gedämpft. Das abgelassene Wasser wird durch eine Leitung
17 in den Speisewasserbehälter des Dampfkraftwerkes zurückgeleitet.
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Das Drosselorgan 14 ist hier als einstellbares Drosselventil angedeutet,
dessen Durchlaßquerschnitt durch Drehung und Fixierung der Ventilspindel 16 eingestellt
wird.
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Die Fig. 2 zeigt das Ventil 2' der Fig, 1, bei dem das einstellbare
Drosselorgan 14 an dem Zylindergehäuse des Kolbens angeordnet ist, dessen Durchlaßquerschnitt
von außen durch Drehung und Fixierung der Ventilspindel 16 eingestellt wird Durch
die Verbindungsleitung-l5 wird beim Ablassen des Wassers aus dem Zylinderraum 8
durch Betätigung des Steuerventils 11 Wasser in den Zylinderraum 8 dosiert geführt.
Das Drosselorgan 14 ist mit einem tfberströmventil 18 kombiniert, das durch den
Druck der Feder 19 das zugeführte Wasser in der Leitung 15 absperren kann, wenn
der Durchlaßquerschnitt zu groß eingestellt worden ist oder durch Verschleiß die
Leckwassermenge zu groß geworden ist. Der Zylinderraum 8 des Ventils 2 ist mit dem
Zylinderraum des Wechselventils 2 durch die Steuerleitung 9 verbunden.