DE560585C - Vorrichtung zur raschen Inbetriebnahme einer Spitzenturbine mit Kondensationsanlage - Google Patents

Description

In Dampfkraftwerken kommt häufig der Fall vor, daß vorübergehend plötzlich einsetzende Belastungsspitzen zu decken sind. Man hat sich bisher meist dadurch geholfen, daß man entweder einen Teil der Maschinen normalerweise mit schwacher Belastung laufen ließ, die beim Eintreten der Spitzenbelastung voll belastet werden. Es ist auch bekannt, daß dauernd mitlaufende Turbinen

ίο z. B. mit Entnahmedampf aus größeren Turbinen oder mit Speicherdampf betrieben werden, wobei besondere Speicher- und Turbinenregelungen vorgesehen sind. Andererseits ist es auch möglich, die Normalbelastung nur mit einem Teil der Dampfturbinen zu bewältigen und eine Maschine, gegebenenfalls auch mehrere Maschinen, erst dann in Betrieb zu nehmen, wenn eine Spitzenbelastung eintritt. Beide Arten der Betriebsführung haben

ao jedoch wesentliche Nachteile. Im ersten Fall läuft mindestens eine Maschine mit schwacher Belastung, sie arbeitet daher unwirtschaftlich. Im zweiten Fall gelingt es nicht immer, die zur Deckung der Spitzenbelastung erforderliche Turbine mit Hilfsmaschinen rasch anzustellen, wohei auch bekannt ist, die Turbine selbst aus dem kalten Zustande sofort in Betrieb zu nehmen und zu belasten.

Nun hing früher die Betriebsbereitschaft noch mehr vom Kessel als von der Turbine ab, indem die Zeit, innerhalb der selbst ein mit abgedecktem Feuer bereitgestellter Kessel zur vollen Dampfabgabe befähigt war, immer noch größer war als die Zeit zum Anlassen der Turbine. Neuere Kessel mit kleinem Wasserinhalt, die mit einer Öl- oder Kohlenstaubfeuerung ausgerüstet sind, lassen sich jedoch in kurzer Zeit auf volle Leistungsfähigkeit bringen. Wenn es auch bekannt ist, die Turbine selbst in kurzer Zeit nicht nur in Betrieb zu nehmen, sondern auch aus ihr eine große Leistung, wie dies zur Deckung von Spitzenbelastungen erforderlich ist, zu entnehmen, so war bisher, besonders bei Turbinen, welche mit Kondensation arbeiten, verhältnismäßig viel Zeit erforderlich, um die große Zahl von Hilfsmaschinen, wie Luft-, Kondensat- oder Kühlwasserpumpe, in Betrieb zu nehmen, mehr als es die plötzlich auftretende Spitzenbelastung notwendig machen würde.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbine, die zur Aufnahme plötzlich auftretender Spitzenbelastungen besonders geeignet ist, aber normalerweise nicht mitläuft, und besteht darin, daß der Dampfzutritt zur Spitzenturbine und zu den ihr beigeordneten Hilfseinrichtungen von Hand oder selbsttätig durch eine gemeinsame, zwangsläufig gesteuerte Schaltvorrichtung erfolgt. Eine solche Spitzenturbine ist für eine besonders kurze Anfahrzeit ausgebildet, so daß sie zu einer nahezu plötzlichen Übernahme einer großen Leistung befähigt ist.

Die als Spitzenturbine ausgebildete Dampfturbine ist derart beschaffen, daß sie das rasche Anstellen auch verträgt. Man wird demgemäß die Spalte z. B. an den Schaufel-

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enden oder an den etwa vorhandenen Entlastungskolben reichlieh bemessen und etwaige vermehrte Undichtigkeitsverluste zugunsten der erhöhten Betriebsbereitschaft in Kauf nehmen.

Auf der Zeichnung ist in Abb. ι der Verlauf der Belastung in Abhängigkeit von der Zeit für 24 Stunden dargestellt. Innerhalb der Zeit B-D, also etwa von 17 Uhr bis

ίο 21 Uhr, tritt eine Belastungsspitze ein, in der Zeichnung schraffiert, die durch die Spitzenturbine gedeckt wird, d. h. die Spitzenturbine ist nur während dieser Zeit in Betrieb.

Zum raschen Anstellen wird eine gemeinschaftliche Vorrichtung vorgesehen, bei dessen Einstellung sowohl die eigentliche Dampfturbine als auch sämtliche Hilfsmaschinen, Vorrichtungen oder Stopfbüchsen mit Dampf versehen werden. Die gleiche Vorrichtung dient auch zum Abstellen der Turbine nebst ihren Hilfseinrichtungen, sobald die hohe Belastung der Anlage aufhört. Dabei ist es grundsätzlich möglich, den Dampfzutritt zu der für Spitzenbelastungen vorgesehenen Dampfturbine und zu den Hilfsvorrichtungen gleichzeitig zu bewirken oder, was betriebstechnisch vielfach zweckmäßiger ist, erst den Dampf zu den Hilfsvorrichtungen und erst dann zu der eigentlichen Spitzenturbine zu leiten. Auch hier kann dies durch eine gemeinschaftliche Vorrichtung bewirkt werden.

Diese kann sowohl von Hand als auch selbsttätig eingeschaltet werden. Im letzteren Falle kann dies etwa durch Änderungen der Stromstärke oder des Pumpenenddruckes erfolgen. Zweckmäßig ordnet man die Schaltvorrichtung an einer zentral gelegenen Stelle an. Man kann sie aber auch durch eine elektrische, hydraulische oder mechanische Fernsteuerung einstellen, und zwar unmittelbar von der Schalttafel aus.

Es ist auch möglich, die Schaltvorrichtung so auszubilden, daß sie unmittelbar nur auf die Hilfsmaschinen einwirkt, und daß dann, wenn das Vakuum hergestellt ist, das Hauptabsperrventil zur eigentlichen Spitzenturbine selbsttätig geöffnet wird. Hierzu ist es nur erforderlich, das Absperrventil mit einem Druckregler zu versehen, dessen eine Seite dem im Kondensator herrschenden Druck ausgesetzt wird.

Durch die Abb. 2, 3 und 4 sind Ausführungsformen des Erfindungsgedankens beispielsweise näher dargestellt.

In Abb. 2 stellt E ein Handrad, welches auf einer Spindel mit Gewinde/⁷ befestigt ist, dar. Die Spindel trägt auch noch die Mitnehmer G und H, welche vermittels der Winkelhebel/ und K. auf die Dampfeintrittsventile C und D der Hauptturbine A und der Hilfsturbine B einwirken. Q ist der Kondensator der Hauptturbine. Der Frischdampf wird durch eine Rohrleitung/? zugeführt, die sich in die beiden Leitungen R₁ und R₂ teilt. Erstere führt den Frischdampf zur Hauptturbine, letztere führt den Dampf zur Hilf sturbine. Eine zweite Leitung/* läßt außerdem noch Dampf zu den Stopfbüchsen der Hauptturbine gelangen.

"Wie ersichtlich, wird bei Drehen des Handrades zunächst der Winkelhebel/ bewegt und damit Ventil D geöffnet. Dadurch gelangt einerseits der Dampf in die Hilf sturbine, andererseits durch die Leitung r in die Stopfbüchsen der Hauptturbine. Auf diese Weise wird innerhalb kürzester Zeit ein Vakuum für die Hauptturbine hergestellt. Beim Weiterdrehen des Handrades E wird durch den Winkelhebel K. das Ventil C zur Hauptturbine geöffnet.

Natürlich kann an Stelle eines einzigen Ventils eine Gruppe von Ventilen vorgesehen werden, und ist es grundsätzlich gleichgültig, wohin der Dampf der Hilfsturbine geleitet wird.

Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Einstellung der Schaltvorrichtung auf hydraulischem Wege erfolgt, wie dies z. B. für den Antrieb von Kreiselpumpen in Frage 9» kommen kann. Es bedeutet wiederum A die Hauptturbine, C deren Einströmventil, B die Hilfsturbine und D ihr Einströmventil. Die Schaltvorrichtung wird nun durch einen Schwimmer S beeinflußt, indem z. B. bei sinkendem Wasserspiegel in dem Behälter V der Schwimmer nach, unten gezogen wird und dabei durch Vermittlung der Winkelhebel E, I, K, die beiden Ventile D und C geöffnet werden. Bei der Lage der Anschläge G und H, i°o wie in der Zeichnung dargestellt, wird erst das Ventil D, dann das Ventil C geöffnet.

Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens zeigt beispielsweise Abb. 4. Es bedeutet wiederum A die Hauptturbine, C deren Einströmventil, Q ihren Kondensator, ferner B die Hilfsturbine, welche die Kühlwasserpumpe P₁ und die Kondensatpumpe P₂ antreibt. Die Schaltvorrichtung, bestehend aus Handrad E mit Spindel F und Anschlag G₁ wirkt unmittelbar auf den Winkelhebel/ und damit einerseits auf das Einströmventil D der Hilfsturbine, andererseits durch den doppelarmigen Hebel M auf den DampfstrahlsaugerS ein, indem durch Öffnen des Domes iV Dampf in die Dampfdüse des Strahlsaugers gelangt. Durch Drehung des Handrades E tonnen gleichzeitig alle für den Betrieb des Hauptkondensators Q erforderlichen Hilfsmaschinen in Betrieb gesetzt "werden. Das Ein- iao Strömventil C der Hauptturbine wird hingegen durch einen Hebel H mit einem Druck-

regler ΛΤ in Verbindung gesetzt, in welchem eine Feder F angeordnet ist. Sobald sich durch die erfolgte Inbetriebsetzung der Kondensationsanlage im Kondensator ein Vakuum einstellt, wird durch die Verbindungsleitung L der Kolben des Druckreglers nach unten gezogen und dadurch das Einströmventile geöffnet.

Um ein besonders rasches Anfahren zu ermöglichen, kann man die erste Stufe der Turbine mit einem besonderen Düsensatz versehen, der lediglich zum Anfahren dient. Sobald die normale Betriebsdrehzahl erreicht ist, wird die Dampfzufuhr zu dem Anfahrdüsensatz wieder abgeschaltet, was auch selbsttätig geschehen kann.

Da es auf besonders hohe Wirtschaftlichkeit der Spitzenturbine nicht ankommt, ist es auch nicht erforderlich, sie mit einem besonders hohen Vakuum zu betreiben. Als Kühlwasser für ihren Kondensator kann man daher zweckmäßig" das bereits erwärante Kühlwasser der Kondensatoren von weiteren in der Anlage befindlichen Turbinen heranziehen, und zwar derart, daß man den Kondensator der Spitzenturbine stets durch das erwärmte Kühlwasser aus einer oder mehreren der stets im Betriebe befindlichen Turbinen durchströmen läßt. Durch diesen Umstand wird die Erzeugung des Vakuums bei der Spitzenturbine ganz wesentlich beschleunigt, zumal für sie eine besondere Kühlwasserpumpe nebst Antriebsmaschine entbehrlich wird.

Derartige Vorrichtungen für Spitzenturbinen kommen insbesondere für den Antrieb von elektrischen Stromerzeugern in Betracht. Aber auch beim Antrieb von Pumpen, Kreiselverdichtern und ähnlichen umlaufenden Maschinen können sie von großem Vorteil sein. Ganz besonders eignen sie sich auch für solche Fälle, bei denen eine Antriebsmaschine plötzlich einspringen soll, wenn eine andere versagt. Ein solcher Fall liegt z. B. beim Betriebe von Kesselspeisepumpen vor.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur raschen Inbetriebnahme einer Spitzenturbine mit Kondensationsanlage aus dem Ruhezustand zur Aufnahme plötzlich auftretender Belastungsspitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf zutritt zur Spitzenturbine und zu den ihr beigeordneten Hilfseinrichtungen, wie

z. B. Hilfsmaschinen oder Stopfbüchsen, von Hand oder selbsttätig durch eine gemeinsame, zwangsläufig gesteuerte Schaltvorrichtung erfolgt (Abb. 2 und 3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwangsläufige Schaltvorrichtung nur die Dampfzuströmung zu den Hilfseinrichtungen, wie

z. B. Hilfsmaschinen oder Stopfbüchsen, umfaßt, während die Dampf zuströmung zur Spitzenturbine selbst nach Erreichung des Vakuums in Abhängigkeit von diesem selbsttätig geöffnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen