DE4314390A1 - Verfahren zum Betreiben einer Rohrleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rohrleitung für strömende Medien, vorzugsweise für Wasser, Deionat oder Kondensat, welche Medien zumindest im Teil­ strom einen in der Rohrleitung angeordneten, mit einer By­ passleitung versehenen Apparat, z. B. Wärmetauscher, durch­ strömen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Im Anlagenbau ist allgemein bekannt, einen in einem Rohr­ leitungsstrang angeordneten Wärmetauscher mit einer By­ passleitung zu versehen. Dabei ist das Verhältnis der Teil­ ströme, welche den Wärmetauscher und die Bypassleitung durchströmen, üblicherweise mittels einer Blende in der By­ passleitung fest vorgegeben.

Unter bestimmten Umständen, z. B. bei Teillast, kommt es zu einer Verringerung des Volumenstroms des durchströmenden Mediums. Aufgrund der Verringerung des Durchflusses durch den Wärmetauscher kann es hier infolge der unveränderten Einspeisung des Heizmediums, z. B. Dampf, zu einer spon­ tanen Aufheizung des Strömungsmediums mit anschließender Dampfbildung in den Wärmetauscherrohren kommen, so daß diese schließlich nur noch mit Dampf gefüllt sind. Der hierdurch stark erhöhte Strömungswiderstand ist dabei deut­ lich größer als der Widerstand der Blende in der Bypasslei­ tung, so daß es zu einem Strömungsstillstand in dem Wärme­ tauscher kommen kann und aufgrund dessen das strömende Me­ dium ausschließlich über die Bypassleitung geführt wird.

Das zuvor geschilderte Problem kann auch auftreten, wenn infolge störfallbedingter Unterbrechung des Volumenstroms, z. B. infolge Pumpenausfall oder Fehlfunktion einer Rohr­ leitungsabsperrung im vorangehenden Rohrleitungsabschnitt, die Förderung des Medium zeitweise unterbleibt. Beim Wie­ deranfahren, d. h. nach Beseitigung der Störung, kann aus den zuvor geschilderten Gründen das im Wärmetauscher be­ findliche Medium verdampft sein, was zur Folge hat, daß durch die Dampfblasenbildung im Wärmetauscher dessen Wider­ stand für die Strömung so groß ist, daß es hier zu einem Stillstand der Strömung kommt.

Bei Teillasten, d. h. bei kleinen Gesamtströmen ist der Strömungswiderstand der im folgenden als Schaltung bezeich­ neten Anordnung des Wärmetauschers mit Bypassleitung in der Rohrleitung niedriger. Hierbei kann geschehen, daß eine Schaltungsanordnung, die bei hohem Gesamtstrom stabil ar­ beitet, nunmehr instabil wird, d. h. daß die zuvor geschil­ derten Effekte auftreten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, um so auf einfache Weise Instabilitäten beim Betrieb der Rohrleitung sicher auszuschließen.

Zur Lösung der Aufgabe dienen erfindungsgemäß die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist vor­ gesehen, daß eine Änderung der Aufteilung der Teilströme erfolgt, wenn die Verringerung des Gesamtvolumenstroms des Mediums, z. B. bei Teillast, zu einer Erhöhung des Strö­ mungswiderstandes im Apparat führt. Das bedeutet, daß er­ findungsgemäß der Strömungswiderstand in der Bypassleitung veränderlich einstellbar ist, so daß er stets gleich ist dem Strömungswiderstand des Apparates. Hierdurch wird er­ reicht, daß der Apparat ausreichend mit Strömungsmedium ge­ speist wird, so daß es zu unerwünschten Teil- oder Vollver­ dampfungen, welche den Strömungswiderstand des Apparates heraufsetzen, vermieden oder zumindest überwunden werden.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung kann vorgesehen sein, daß der Teilstrom durch die By­ passleitung unterbrochen wird, sobald im Apparat ein erhöh­ ter Strömungswiderstand auftritt. Diese Variante erfordert nur geringen schaltungstechnischen bzw. meß- und regelungs­ technischen Aufwand und ist daher einfach und kostengünstig realisierbar.

Gemäß einer weiteren Variante kann es aber zweckmäßig sein, eine stufenlose Änderung der Aufteilung der Teilströme und damit eine Änderung des Strömungswiderstandes vorzunehmen, um auf diese Weise die geforderten Verfahrensparameter bestmöglich einzuhalten, d. h. die Durchflußmenge des strö­ menden Mediums durch den Apparat zu regeln. Eine derartige stufenlose Änderung des Durchflußquerschnitts der By­ passleitung ist im Vergleich zur ersten Variante aufwendi­ ger, dafür aber auch im Hinblick auf den Betrieb der Schal­ tungsanordnung günstiger. Dabei wird der Strömungswider­ stand der Bypassleitung bei Erhöhung des Strömungswider­ stands des Apparats ebenfalls erhöht.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens an kreuzgeschalteten Enthitzern bei Dampfkraftanlagen ergibt sich ein zusätzli­ cher Vorteil daraus, daß bei Teillasten der Teilstrom des Speisewassers durch den Enthitzer erhöht wird, als Folge die Austrittstemperatur des Speisewassers erhöht wird und der thermische Wirkungsgrad des Prozesses verbessert wird.

Eine Rohrleitung für die Durchführung des eingangs genann­ ten Verfahrens besitzt einen Apparat, vorzugsweise einen Wärmetauscher, der mit einer Bypassleitung versehen ist, in welcher eine Blende angeordnet ist. Eine Lösung der der Er­ findung zugrundeliegenden Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 4 ge­ kennzeichnet. Danach ist vorgesehen, daß in der Bypasslei­ tung zusätzlich oder anstelle der Blende ein Stellglied an­ geordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellglied als Regelventil ausgebildet. Dieses gestattet eine stufen­ lose Einstellung des Durchlaufquerschnitts der Bypasslei­ tung und damit deren Strömungswiderstand.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, das Stellglied als Absperrschieber auszubilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, das Stellglied als von Hand betätigbar auszubilden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Stellglied fernbetätigbar ist. Zu diesem Zweck ist das Stellglied mit einem Stellantrieb versehen, der je nach Be­ darf manuell fernbetätigbar ist oder in eine Meß- und Re­ gelstrecke eingebunden ist, welche seine Betätigung vor­ nimmt.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Anhand eines Ausführungsbeispieles sollen die Erfindung und ihre besondere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt die einzige Figur eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

In der einzigen Figur ist eine Schaltungsanordnung 10 ge­ zeigt, die eine Rohrleitung 12 aufweist, in welcher ein als Wärmetauscher ausgebildeter Apparat 14 angeordnet ist, der mit einer Bypassleitung 16 versehen ist. In dieser By­ passleitung ist entsprechend der Erfindung ein Steilglied 18 angeordnet, das im gezeigten Beispiel als motorbetrie­ bene Absperrarmatur dargestellt ist und im konkreten Ein­ satzfall als Absperrschieber, Drosselklappe oder Regelven­ til ausgebildet sein kann.

Die Verfahrensweise dieser Schaltung soll nachstehend er­ läutert werden. Dabei sind zwei Fallunterscheidungen zu treffen.

Fall 1:
Bei Teillastbetrieb teilt sich der Gesamtvolumenstrom ent­ sprechend der Einstellung des Stellgliedes 18 im gleichen Verhältnis ein wie bei Vollast. Dies kann zu Instabilitäten der Strömung führen, da der zur Aufheizung des strömenden Mediums dienende Apparat 14 zunächst unverändert mit Heiz­ medium gespeist wird, dessen Wärmemenge jedoch auf den bei Vollastbetrieb durchströmenden Volumenstrom abgestimmt ist. Aufgrund dieses Überangebots an Wärme kommt es im Apparat 14 zu einer raschen Aufheizung des strömenden Mediums und schließlich zu dessen Verdampfung. Die in den Wärmetau­ scherrohren des Apparats 14 befindlichen Dampfblasen bilden einen gegenüber Normalbetrieb stark erhöhten Widerstand für die Strömung oder Verschluß, so daß es zu einem Strömungs­ stillstand des strömenden Mediums kommen kann, solange die Bypassleitung 16 geöffnet ist, deren Strömungswiderstand in diesem Fall geringer ist als der des Apparats 14. An dieser Stelle setzt die Erfindung ein, indem der Strömungswider­ stand in der Bypassleitung durch Verstellen des Stellglie­ des 18 soweit erhöht wird, daß er den Strömungswiderstand im Apparat 14 übersteigt, so daß der anstehende Strömungs­ druck die im Apparat 14 befindlichen Dampfblasen austreibt und ein störungsfreier Teillastbetrieb möglich ist. Um letzteres sicherzustellen, kann es erforderlich sein, die Einstellung des Stellgliedes 18 erneut zu verändern.

Fall 2:
Es kann gelegentlich vorkommen, daß aufgrund unvorhersehba­ rer Störungen, z. B. Ausfall der Förderpumpe oder infolge Fehlbetätigung ein unbeabsichtigtes Schließen einer Ab­ sperrarmatur im vorangehenden Leitungsabschnitt, daß das im Apparat 14 befindliche strömende Medium ähnlich wie zuvor beschrieben rasch aufgeheizt und schließlich verdampft wird, weil kein Medium nachströmt. Auf diese Weise wird in­ folge Dampfblasenbildung im Apparat 14 dessen Widerstand für die Strömung stark erhöht, so daß er den Strömungswi­ derstand der Bypassleitung 16 erheblich übersteigt. Bei Wiederaufnahme des Betriebs, d. h., bei erneuter Förderung des Strömungsmediums kann es auf diese Weise geschehen, daß infolge der stark unterschiedlichen Strömungswiderstände im Apparat 14 weiterhin ein Strömungsstillstand vorherrscht, während die Bypassleitung 16 unter stark erhöhtem Druck durchströmt wird. Ist dies der Fall, so kommt auch hier die erfindungsgemäße Verfahrensweise zur Anwendung, indem der Strömungswiderstand in der Bypassleitung 16 durch Verändern der Einstellung des Stellgliedes 18 so weit erhöht wird, daß er den im Apparat 14 infolge Dampfblasenbildung vor­ herrschenden Strömungswiderstand übersteigt. Hierdurch wird erreicht, daß das strömende Medium nunmehr aufgrund des an­ stehenden Drucks die Dampfblasen aus dem Apparat 14 ver­ drängt und hierdurch dessen Strömungswiderstand wieder auf den Ausgangswert bringt. Sobald dies geschehen ist, wird der Einstellwert des Stellgliedes 18 erneut verändert und auf diese Betriebsbedingungen eingestellt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben einer Rohrleitung für strömende Medien, vorzugsweise für Wasser, Deionat oder Kondensat, welche Medien zumindest im Teilstrom einen in der Rohrleitung angeordneten, mit einer Bypassleitung versehenen Apparat, z. B. Wärmetauscher, durchströmen, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Aufteilung der Teilströme erfolgt, wenn die Verringerung des Volumen­ stromes des Mediums zu einer Änderung des Strömungswider­ stands im Apparat führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand in der Bypassleitung geändert wird und so die Durchflußmenge des strömenden Mediums durch den Apparat geregelt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Teilstrom durch die By­ passleitung unterbrochen wird, wenn im Apparat infolge er­ höhten Strömungswiderstandes ein Strömungsstillstand auf­ tritt.

4. Rohrleitung (12) für strömende Medien zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Wärmetauscher (14), der mit einer Bypassleitung (16) versehen, in welcher eine Blende angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Bypassleitung (16) zusätz­ lich oder anstelle der Blende ein Stellglied (18) angeord­ net ist.

5. Rohrleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stellglied (18) ein Regelventil ist.

6. Rohrleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stellglied (18) ein Absperrschieber ist.

7. Rohrleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stellglied (18) eine Drosselklappe ist.

8. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stellglied (18) handbetätig­ bar ist.

9. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stellglied (18) fernbetätig­ bar ist.

10. Rohrleitung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied (18) in eine Meß- und Regel­ strecke eingebunden ist.