DE569571C - Reservedampfturbine fuer Frisch- und Speicherdampf - Google Patents

Reservedampfturbine fuer Frisch- und Speicherdampf

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DE569571C
DE569571C DE1930R0017830 DER0017830D DE569571C DE 569571 C DE569571 C DE 569571C DE 1930R0017830 DE1930R0017830 DE 1930R0017830 DE R0017830 D DER0017830 D DE R0017830D DE 569571 C DE569571 C DE 569571C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/02Use of accumulators and specific engine types; Control thereof
    • F01K3/04Use of accumulators and specific engine types; Control thereof the engine being of multiple-inlet-pressure type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Reservedampfturbine für Frisch- und Speicherdampf Es sind Wärmespeicher bekannt, die im Falle einer Unterbrechung der Kraftversorgung, z. B. von Elektrizitätswerken, augenblicklich die fehlende Leistung übernehmen. Bei länger andauernden Störungen wird der Betrieb in der Weise vorgenommen, daß die Leistung zunächst aus Speicherdampf und nach Inbetriebsetzung der Reservekessel aus Kesseldampf erzeugt wird. Wenn zur Krafterzeugung Turbinen verwendet werden, die mit einem gemeinsamen Einlaß für Frischdampf- und Speicherdampf für das erste Rad ersehen sind, entstehen hierbei Schwierigkeiten, die ein vollständig selbsttätiges Arbeiten der Anlage verhindern oder nur auf Kosten der Wirtschaftlichkeit ermöglichen. Ein derartiger Fall möge an Hand der Abb. i und 2 erläutert werden.
  • Die Abb. i zeigt eine Anlage für Momentanreserve, bestehend aus einer Turbine t, die entweder aus einem Kessel k oder aus einem Speicher s mit Dampf versorgt wird. Der Kessel ist durch ein Überströmventil ü an die Speicherleitung Z angeschlossen. Zwischen Speicher- und Kesselleitung ist ein Rückschlagventil r angeordnet, das ein Überströmen von Kesseldampf in den Speicher verhindern soll. Die Turbine ist beispielsweise mit drei getrennten Einlässen versehen, die in verschiedene Druckstufen führen.
  • Bei einer Störung in der Krafterzeugung der Hauptanlage arbeitet die beschriebene Anlage in folgender Weise. Die Störung setzt beispielsweise im Zeitpunkt a (Abb. 2) ein. Der Kessel k ist zu dieser Zeit unbeheizt. Der Regler der Turbine öffnet nun die Dampfzufuhr und gibt zunächst die erste Druckstufe i frei. Es sei angenommen, daß der Speicherdruck bei Beginn der Entladung 13 at betrage. Mit sinkendem Speicherdruck öffnet der Regler zur Zeit b die Stufe 2 und bei Erreichung eines noch tieferen Speicherdruckes zur Zeit c auch die Stufe 3. Da bei sinkendem Speicherdruck das Wärmegefälle kleiner und damit der spezifische Dampfverbrauch der Turbine größer wird, so ergibt die Kurve de; Dampfverbrauches in Abhängigkeit der Zeit eine ansteigende Linie, wie dies in Abb. 2 durch die Kurve D, dargestellt ist.
  • Bei Annahme einer Leistung von i o ooo kW sind zur Zeit a. etwa 70 000 kg Speicherdampf pro Stunde erforderlich, zur Zeit d dagegen etwa i to ooo kg/h. Zur Zeit d setzt der Kessel mit der Dampfabgabe ein. Bei Annahme eines Kesseldruckes von i3 at und einer Dampftemperatur von 35o° beträgt der Dampfverbrauch für Frischdampf etwa 5o ooo l;gth für to ooo kW. Dies ist in der Abb. 2 durch die Linie Dk dargestellt.
  • Zur Zeit d wird also das überströtnventil ü zu öffnen beginnen, und es wird Frischdampf gemeinsam mit Speicherdampf in die zu dieser Zeit geöffnete Turbinenstufe niedrigen Druckes 3 einströmen. Da für diese Stufe eine Dampftnenge von i to ooo kgjh erforderlich ist und der Kessel ohne Überbeanspruchung nur 50 ooo kg @h abgeben kann, so ergibt sich, daß aus dem Speicher ständig noch i io ooo minus 5o ooo = 6o ooo kg(h Dampf entnommen werden muß, so daß also das Rückschlagventil r nicht schließen kann und der Speicher immer weiter entladen wird. Der hochwertige Kesseldampf wird also auf den Druck der Stufe 3 herabgedrosselt, was eine Vermehrung der Entropie und eine Vernichtung eines großen Teiles der dem Kessel durch die Feuerung zugeführten Wärmemenge zur Folge hat. Außerdem wird der Speicher bis zu unzulässig tiefen Drücken entladen werden.
  • Die Erfindung will diese Übelstände beseitigen und Mittel zu ihrer Vermeidung angeben. Es ergibt sich die Aufgabe, in dem-Augenblick, in dem die Dampfabgabe des Kessels einsetzt, die Turbinenstufen niedrigen Druckes abzuschließen, um den Kesseldampf der seinem Druck entsprechenden Stufe zuführen zu können, wodurch er einerseits voll ausgenutzt und andererseits der Speicher infolge des Druckanstieges - vor der Turbine selbsttätig durch das Rückschlagventil-abgeschaltet wird.
  • Es ließe sich denken, daß diese Aufgabe dadurch gelöst würde. daß zur Zeit d die Leistungsabgabe so lange unterbrochen wird, bis die Regelorgane die tieferen Stufen abgeschlossen haben. Dies wäre aber keineswegs eine befriedigende Lösung. Man könnte .die Unterbrechung durch Einbau eines Schwungrades ermöglichen, was aber wieder die Anlagekosten erhöhen würde.
  • Der angestrebte Zweck könnte ferner dadurch erreicht werden, daß an Stelle des Überströmventils ein Abschlußorgan in die Kesselleitung eingebaut wird, welches beispielsweise von Hand aus bei Erreichung des normalen Kesseldruckes plötzlich ganz geöffnet wird, so daß der Kessel unter Ausnutzung seines Speichervermögens augenblicklich eine Dampfmenge liefern kann, die für das oben angegebene Beispiel etwa i io ooo kg/h betragen würde. Eine derartige plötzliche Überlastung des Kessels ist aber nur bei Kesseln mit großem Wasserraum möglich. Bei modernen Kleinwasserraumkesseln kann u. U. ein Überkochen und Mitreißen von Wasser eintreten.
  • Schließlich könnte man an Stelle eines Kessels. von So ooo kg/h Leistung mehrere Kessel aufstellen, um so eine größere Dampfmenge augenblicklich zu erhalten. Dies führt aber wieder zu einer Verteuerung der Anlage.
  • Die Erfindung gibt nun einige Mittel an, durch welche bei Vermeidung eines gesonderten Speicherdampfeinlasses vor dem Ersten Rad in einfachster Weise die angegebene Aufgabe gelöst wird und die an Hand der schematischen Abb.3 bis 6 näher erläutert werden sollen. Die Erfindung besteht darin, daß beim Übergang von Speicher- auf Kesselbetrieb infolge Erhöhung der Drehzahl der Turbine die Dampfeinlässe niederen Druckes durch den Geschwindigkeitsregler abgeschaltet werden und der Frischdampf entsprechend seinem Druck, der höher als der Speicherdruck ist, ausgenutzt wird.
  • In Abb. 3 wird eine plötzliche stoßweise Dampfabgabe dadurch erreicht, daß hinter dem Überströmventil ü ein Dampffaß f eingeschaltet ist, aus dem die zur Umstellung der Regelorgane erforderliche Dampfmenge ohne Rückwirkung auf.den Kessel entnommen werden kann. Wenn der Kessel seinen vollen Druck erreicht hat, öffnet das Überströmventil und läßt Dampf in das Dampfgefäß f strömen, bis daselbst ungefähr derselbe Druck wie im Kessel herrscht. Nach Öffnen des Absperrventils v, z. B. von Hand aus, kann das Dampfgefäß augenblicklich so viel Dampf abgeben, daß die Turbinenstufen niedrigen Druckes geschlossen werden .können und der Speicher durch. das; Rückschlagventil 7- abgeschaltet wird.
  • Für das oben gerechnete Beispiel würde sich bei Annahme, einer Dauer des Regelvorganges von 2o Sekunden und bei einer Zulassung eines Druckabfalles im Dampfgefäß von 13 auf i o at ein Dampfgefäß von etwa 110 m3 Inhalt ergeben, was keine wesentliche Verteuerung der Anlage darstellt. Selbstverständlich kann das Dampfgefäß auch im Nebenschluß zur Kesselleitung geschaltet werden, was an der Wirkungsweise nichts ändert. - Zweckmäßigerweise.wird man- die Anordnung so treffen, daß das Dampfgefäß möglichst nahe an die Turbine kommt. um an Leitungskosten zu sparen.
  • In Abb. q. wird der Kesseldampf der Turbine zwischen der Abzweigung für die Stufen niedrigen Druckes und dem Einlaßorgan der ersten Stufe zugeführt, wobei das Rückschlagventil r nunmehr zwischen der Abzweigung für die Stufen niedrigen Druckes und der Kesseldampfzuleitung angeordnet ist. Öffnet nun das Überströmventil ü die Dampfzufuhr aus dem Kessel, so kann der Kesseldampf infolge des Rückschlagventils r nur in die erste Stufe eintreten, also in ein Druckgebiet, für welches die abgegebene Kesseldampfinenge zur Leistungserzeugung genügt. Da zu dieser Zeit auch die Stufen niedrigen Druckes der Turbine offen sind und mit Speicherdampf gespeist werden, wird eine Zunahme der Drehzahl eintreten, wodurch der -Geschwindigkeitsregler g die Stufen niedrigen Druckes und damit auch die Speicherdampfzufuhr absperrt, so daß der weitere Betrieb -nur mit Kesseldampf erfolgt. -In Abb. ä ist der Erfindungsgegenstand bei einer düsengeregelten Turbine dargestellt. Bei Beginn einer Störung_ gibt der Geschwindigkeitsregler g zunächst ie Zuführung t zur ersten Düsengruppe frei. Der Speicherdampf tritt also über die Rückschlagventile r, r= und r1 in die Zuleitung 1. Bei fortschreitender Abnahme des Speicherdruckes öffnet der Geschwindigkeitsregler auch die Zuführung zur zweiten und später auch die Zuführung 3 zti den weiteren Düsengruppen.
  • In der Kesseldampfzuführung zu den einzelnen Düsengruppen sind druckgesteuerte Ventile vorhanden, die in Abhängigkeit vorn Kesseldruck nacheinander geöffnet werden können. Zunächst tritt der Kesseldampf in die Leitung l und veranlaßt ein Schließen des Rückschlagventils r, Da der Kesseldampf ein größeres Wärmegefälle besitzt als der zuletzt in die erste Düsengruppe eingeströmte Speicherdampf, wird die Drehzahl der Maschine zunehmen, und der Regler wird die Zuführung zur dritten Düsengruppe zu schließen beginnen. Bei weiterem Ansteigen des Kesseldruckes gibt der Regler d auch die Zuführungsleitung zur zweiten Düsengruppe frei. Die Folge davon ist, daß der Geschwindigkeitsregler die Zufuhr von Speicherdampf weiter absperrt. Dies setzt sich so lange fort, bis schließlich die Maschine nur mehr mit Kesseldampf betrieben wird.
  • Die genannte Regelung läßt sich auch derart ausbilden, daß der Kesseldruck auf das Gestänge des Geschwindigkeitsreglers einwirkt. Beim Einsetzen der Dampfabgabe aus dein Kessel werden dann die Regelorgane für den Frischdampfeintritt durch ein vom Kesseldruck gesteuertes Organ von den vom Geschwindigkeitsregler beeinflußten Übertragutigsmitteln abgeschaltet.
  • Die Abb. 6 zeigt eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe. Hier wird in dem Augenblick, «-o der Kessel mit der Dampfabgabe einsetzt, eine zusätzliche Leistung außerhalb der Frischdampf-Speicherdampfturbine in einer Vorschaltinaschine oder Vorschaltstufe t. erzeugt. Die von diesem Vorschaltteil abgegebene Leistung wirkt sich in der Weise aus, daß der Geschwindigkeitsregler g die letzten Stufen des Niederdruckteiles abschließt, so daß der vom Vorschaltteil kommende Kesseldampf nur in die erste Stufe des Niederdruckteiles eintreten kann. Der Speicher wird wieder durch das Rückschlagventil r abgeschaltet. Selbstverständlich können die Maschinen t1 und t= auch auf einer gemeinsamen Welle sitzen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Reservedampfturbine mit gemeinsamem Einlaßkasten für Frisch- und Speicherdampf, bei der der Speicherdampf bei sinkendem Druck in Stufen der Turbine niedrigen Druckes eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von Speicher- auf Kesselbetrieb infolge Erhöhung der Drehzahl der Turbine die Dampfeinlässe niederen Druckes durch den Geschwindigkeitsregler abgeschaltet werden und der Frischdampf entsprechend seinem Druck, der höher als der Speicherdruck ist, ausgenutzt wird.
  2. 2. Reservedampfturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischdampfleitung in das Verbindungsstück zwischen der Abzweigung für die Turbinenstufen niedrigen Druckes und dem Regelventil der ersten Turbinenstufen hinter einem Rückschlagventil der Speicherleitung mündet.
  3. 3. Reservedampfturbine nach Anspruch i mit düsengeregelter Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Einlässe sowohl mit der Frischdampfleitung als auch mit der Speicherdampfleitung verbunden sind, wobei in den Frischdampfzuführungsleitungen druckgesteuerte Regelventile, die mit steigendem Kesseldruck nacheinander öffnen, und in den Speicherdampfzuführungsleitungen vor jedem Knotenpunkt Rückschlagventile angeordnet sind.
  4. 4. Reservedampfturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelorgane für den Frischdampfeintritt beim Einsetzen der Dampfabgabe aus den Kesseln durch ein vom Kesseldruck gesteuertes Organ von den vom Geschwindigkeitsregler beeinflußten Übertragungsmitteln abgeschaltet werden.
  5. 5. Reservedampfturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampfentnahmeleitung des Kessels ein Überströmventil und hinter diesem ein Dampfpuffer eingeschaltet ist, welcher gemeinsam mit dem Kessel für die Dauer der Umschaltung der Regelventile von Speicher- auf Kesselbetrieb augenblicklich eine Wärmemenge abzugeben vermag, die größer ist als die zuletzt vom Speicher gelieferte Wärmemenge.
  6. 6. Reservedampfturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischdampf - Speicherdampfturbine eine Hochdruckstufe oder eine Hochdruckmaschine vorgeschaltet ist, in welcher beim Übergang auf den Kesselbetrieb eine zusätzliche Leistung erzeugt wird, die ein Abschließen der Stufen niedrigen Druckes durch den Geschwindigkeitsregler bewirkt.
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