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Vorrichtung zum Regeln des Betriebes der Umwälzpumpe eines Hochdruckdampferzeugers,
bei dem ein Teil des erzeugten Dampfes nach Elberhitzung zur mittelbaren Dampferzeugung
zwangsläufig in den Kessel zurückgepumpt wird Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum selbsttätigen Regeln des Betriebes der Umwälzpumpe in einer Anlage zum Erzeugen
von Hochdruckdampf, bei der ein Teil des in einem Kessel mittelbar erzeugten Dampfes
mittels der Umwälzpumpe in einem unmittelbar geheizten Kreislauf zwangsläufig in
den Kessel zur mittelbaren Dampferzeugung zurückgepumpt wird.
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Bei solchen Anlagen wird die Antriebsmaschine der Umwälzpumpe, die
vorzugsweise eine Dampfturbine -ist, meistens auf sich gleichbleibende Drehzahl
geregelt, wobei sich diese Drehzahl beispielsweise von Hand oder selbsttätig in
Abhängigkeit von der Überhitzertemperatur auf einen anderen gleichbleibenden Wert
verstellen läßt. Durch eine solche Regelung auf unveränderliche Drehzahl läßt sich
jedoch nicht verhindern, daß bei stärkerer Belastung der Anlage der Kesseldruck
immer mehr sinkt, falls keine weiteren Maßnahmen getroffen werden. Dies hängt mit
folgendem zusammen: Bei unveränderter Drehzahl der Umwälzpumpe ist das Verhältnis
zwischen Saug- und Förderdruck der Pumpe bekanntlich gleichbleibend. Bleibt aber
dieses Verhältnis gleich, so ist bei kleineren absoluten Werten des Saug- und Förderdruckes
der Unterschied zwischen diesen beiden Drücken kleiner als bei größeren absoluten
Werten derselben. Bei absinkendem Kesseldruck und unveränderter Drehzahl nimmt daher
auch die absolute Druckerhöhung in der Pumpe ab. Daneben ist auch das spezifische
Gewicht des umzuwälzenden Dampfes infolge der Druckabnahme im Kessel kleiner geworden.
Aus diesen beiden Gründen nimmt dann die in den Überhitzer geförderte Dampfmenge
ab, was ein weiteres Sinken des Kesseldruckes zur Folge hat, weil jetzt eine geringere
Menge überhitzten Dampfes in den Kessel eintritt, so daß seinem Wasserinhalt weniger
Wärme zugeführt und daher weniger Dampf erzeugt wird.
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Auch hat man bereits vorgeschlagen, Druck und Temperatur des zu erzeugenden
Dampfes selbsttätig in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch einer Hauptkraftmaschine
zu bringen, und zwar dadurch, daß das Dampfeinlaßventil dieser Maschine die Stellung
des Dampfeinlaßventils einer die Umwälzpumpe treibenden Hilfsmaschine sowie den
Gang der Feuerung bestimmt. Diese Regelungsart ist jedoch nicht imstande, den beträchtlichen
Schwankungen der Leistung der Antriebsmaschine der Umwälzpumpe Rechnung zu tragen,
die auftreten, -wenn die Antriebsmaschine Dampf aus einem Hilfskessel erhält, in
welchem der Druck nicht genau gleichbleibt. In einem solchen Falle treten dann Schwankungen
in der Umwälzpumpenförderung auf, die nicht im Zusammenhang mit der
jeweiligen
Dampfentnahme aus dem Hauptkessel für den Antrieb der Hauptkraftmaschine stehen
und daher von -den Regelungsmitteln, die in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch dieser
Hauptkraftmaschine arbeiten, nicht beeinflußt werden können. Es können daher der
Druck und die Temperatur des Dampfes im Hauptkessel erhebliche Schwankungen erfahren.
Vor allem wird es auch nicht leicht sein, zu erreichen, daß die Einstellung des
Einlaßventils der Hauptkraftmaschine gleichzeitig eine solche Einstellung des Einlaßventils
der Hilfskraftmaschine und des den Brennstoffzufluß beherrschenden Veatils bewirkt,
daß der Druck und die Überhitzungstemperatur des erzeugten Dampfes im wesentlichen
gleichbleiben. Diese Schwierigkeit hängt damit zusammen, daß die Folgen einer Regelung
der Brennstoffzufuhr wegen der im Feuerungsraum, in den Rohren, in der Mauerung
usw. aufgespeicherten Wärme nicht mit der erforderlichen Raschheit -zur Geltung
kommen, sondern zeitlich immer nachhinken. Es ist daher mit dieser Regelungsart
nicht möglich, die Überhitzungstemperatur im erforderlichen Maße gleich zu halten.
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Zweck vorliegender Erfindung ist, für eine Anlage der im ersten Absatze
erwähnten Art eine neuartige Regelungseinrichtung zum Beeinflussen der umgewälzten
Dampfmenge zu schaffen, welche neben der bei solchen Anlagen immer vorzusehenden
Anpassung der Brennstoffzufuhr, -der Speisewasserzufuhr und der Verbrennungsluftzufuhr
an die Dampfentnahme aus dem Kessel zur Anwendung kommen kann und welche Druckschwankungen
vermindern soll. Die Erfindung; die in erster Linie für Anlagen geeignet ist, bei
denen die die Umwälzpümpe antreibende Maschine Dampf aus einem besonderen Hilfskessel
erhält, besteht darin, daß die Antriebsmaschine der Umwälzpumpe durch einen Regler
so beeinflußt wird, daß die Umwälzpumpe, solange der Regler nicht von Hand oder
durch andere von ihm unabhängige Regelorgane verstellt wird, eine gleichbleibende
Druckerhöhung erzeugt. Dabei wird eine bestimmte Druckerhöhung nur so länge aufrechterhalten,
als ein zugeordneter Datnpfverbrauch nicht geändert wird. Findet eine solche Änderung
statt, so ist der Regler derart zu verstellen, daß er eine dem neuen Dampfverbrauch
ängepaßte andere Druckerhöhung gleichhält, Kann 'eine solche Verstellung auf eine
neue' Druckerhöhung auch nie in jedem Zeitpunkte so vorgenommen werden, daß die
umgewälzte Dampfmenge sofort genau dem neuen Dampfverbrauch angepaßt ist, da stets
gewisse Verzögerungen eintreten werden, so wirken sich solche Ungenauigkeiten der
Reglereinstellung im Falle einer Regelung auf ;gleichbleibende Druckerhöhung doch
weniger schädlich aus bei einer Regelung, welche die Drehzahl der Urnwälzpumpe gleichhält.
Auch bleiben in ersterem Falle die Druckschwankungen bei sinkendem oder steigendem
Drucke, z. B. infolge vergrößerter Wärmezufuhr, kleiner. So bewirkt z. B. der Regler
bei sinkendem Kesseldrucke. daß sich die Umdrehungszahl der Antriebsmaschine der
Umwälzpumpe erhöht. Das hat zur Folge, daß der Unterschied zwischen Förder- und
Saugdruck der Pwnpe vergrößert wird, so daß, gleichbleibende Belastung der Dampf
verbrauchenden Maschine vorausgesetzt, trotz gefallenem Saugdruck die übliche Druckerhöhung
in der Umwälzpümpe erzeugt wird. Dies bedingt, daß die Dampfmenge, welche durch
den Überhitzer strömt und in den Kessel eintritt, bei sinkendem Kesseldruck- nicht
abnimmt, sondern angenähert gleichbleibt, ja sogar etwas zunehmen wird.
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Ein Nachhinken der Regelung nach der Erfindung wird vermieden, weil
bei allfällig absinkendem Kesseldruck die Drehzahl der Umwälzpumpe schon zunimmt,
bevor eine Verstellung des Reglers durch einen Druck- oder Temperaturimpuls erfolgt.
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Wird beispielsweise auf gleichbleibende Druckerhöhung in Abhängigkeit
von der Oberhitzungstemperatur geregelt, so kann praktisch ebenfalls kein Nachhinken
der mit der Regelung angestrebten Folgen eintreten. Es werden in diesem Falle die
das Einstellen auf die richtige Überhitzungstemperatur verzögernden Wirkungen der
in der Anlage aufgespeicherten Wärme ausgeschaltet, weil dann die Druckerhöhung
sofort sowohl entsprechend der von der Feuerung abgegebenen Wärmemenge als auch
der aufgespeicherten Wärmemenge eingestellt wird.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise und vereinfacht veranschaulicht: In einer Trommel i wird Dämpf mittelbar
erzeugt, d. h. diese Trommel ist nicht unmittelbar beheizt. Das Speisewasser wird
durch eine an die Trommel angeschlossene Leitung a zugeführt. Der in der Trommel
i erzeugte Dampf wird von einem Kreiselverdichter 3 angesaugt und, nachdem er in
diesem Ver= dichter eine bestimmte Druckerhöhung erfahren hat, in einer Leitung
16 nach einem Überhitzer q. gefördert. Der überhitzte Dampf tritt in eine Leitung
5 über, von der aus ein Teil in einer Leitung 7 nach einem nicht gezeigten Dampfverbraucher
"strömt, während der übrige Teil durch eine Leitung 6 der Trommel z zugeführt wird,
wo er seine Überhitzungswärrne an das darin befindliche Wasser zwecks Dampferzeugung
abgibt. Der in dem Kessel i 'mittelbar erzeugte Dampf wird
somit
zum Teil mittels des als Umwälzpumpe wirkenden Kreiselverdichters 3 in einem unmittelbar
beheizten Kreislauf in den Kessel i zurückgepumpt.
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Zum Antreiben des Kreiselverdichters 3 dient eine Dampfturbine 8,
welcher der treibende Dampf durch eine Leitung 12 zuströmt. Diese Dampfturbine 8
wird durch einen Regler i i auf gleichbleibende Druckerhöhung in der Umwälzpumpe,
d. h. im Verdichter 3, geregelt, zu welchem Zwecke der Regler i i über eine Leitung
13 an die Leitung 1q. angeschlossen ist, welche die Trommel i mit dem Verdichter
3 verbindet, sowie über eine Leitung 15 mit der Leitung 16 verbunden ist, welche
den Verdichter 3 mit dem Überhitzer ¢ verbindet. Der Regler ii wirkt über eine Leitung
17 auf ein Ventil 18 ein, das den Dampfzutritt zur Antriebsturbine
8 beherrscht, so daß jeder Anstoß, die Druckerhöhung in der Umwälzpumpe 3 zu ändern,
das Ventil 18 in einem solchen Sinn bewegt, daß die Druckerhöhung gleichbleibt.
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Für die Regelung der Überhitzungstemperatur kann der Regler i i, welcher
für gleichbleibende Druckerhöhung in der Umwälzpumpe 3 sorgt, in Abhängigkeit von
der Überhitzungstemperatur derart verstellt werden, daß dieser Regler i i bei zu
hoher Überhitzung eine größere Druckerhöhung, bei tiefer Überhitzung eine kleinere
Druckerhöhung gleichhält. Zu diesem Zwecke braucht der Regler ii lediglich durch
eine Leitung i9 mit der Leitung 5 verbunden zu werden. Die Leitung i9 kann jedoch
mit irgendeiner anderen, den Grad der Überhitzung angegebenen Stelle verbunden werden.
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Der Regler ri kann auch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der
Änderung der Überhitzungstemperatur verstellt werden, oder er kann gleichzeitig
in Abhängigkeit einer solchen Änderung und von der Überhitzungstemperatur selbst
verstellt werden.
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Der Regler i i kann aber auch in Abhängigkeit vom Kesseldruck so verstellt
werden, daß er bei zu hohem Kesseldruck eine kleinere Druckerhöhung, bei zu niedrigem
Kesseldruck eine größere Druckerhöhung gleichhält. Im weiteren kann dieser Regler
i i, wie bei anderen Regelverfahren an sich bekannt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
der Druckänderung im Kessel i verstellt oder gleichzeitig in Abhängigkeit von einer
solchen Geschwindigkeitsänderung und vom Druck im Kessel selbst verstellt werden.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß 9 ein Drehzahlregler
und fo ein Schnellschlußregler für die Antriebsturbine 8 bezeichnet. Diese Regler
9, fo stehen mit dem Regler i r in Wirkungsverbindung, und zwar derart, daß sowohl
der Drehzahlregler 9 als auch der Schnellschlußregler fo je erst bei einer vorgeschriebenen
größten Drehzahl der Turbine 8 in Wirkung treten.