Hochdruckröhrendampferzeuger. Bei Röhrendampferzeugern, bei welchen nur die Speiseflüssigkeitsmenge in Ab hängigkeit von der Temperatur des im Rohr system fliessenden Arbeitsmittels geregelt wird, treten infolge der im Rohrsystem und in der Ummauerung des Dampferzeugers aufgespeicherten Wärme und infolge der für den Durchfluss des Arbeitsmittels benötigten Zeit grosse Verzögerungen in der Regelung und daher starke, den Betrieb sehr störende Schwankungen ein.
Wird nur eine Menge zusätzlich in das Rohrsystem eingespritzter Speiseflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur des durch den Erzeuger fliessenden Arbeitsmit tels geregelt, so kann eine Regelung nur in nerhalb einer gewissen, sehr beschränkten Leistungsgrenze erfolgen. Überschreiten aber die Leistungsschwankungen diese Grenze, so kann der Zustand, im besonderen die Tem peratur des aus dem Erzeuger austretenden Dampfes nicht mehr unveränderlich gehal ten werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf Hochdruckröhrendampferzeuger und bezweckt die beschriebenen Nachteile zu um gehen und dadurch die Empfindlichkeit der Temperaturregelung zu erhöhen und zusam menhängend damit Temperaturpen.delungen zu vermeiden.
Sie besteht darin, dass von zwei hintereinandergeschalteten Temperatur impulsen der eine die Speis-eflüssigheits- menge und der andere die Menge des zusätz lich zugeführten Arbeitsmittels rebelt. Vor- teilhafterweise kann der die Menge des zu sätzlich zugeführten Arbeitsmittels regelnde Impuls ausserdem noch auf die Regelung der Speiseflüssigkeit einwirken.
Zwei Beispiele des Erfindungsgegenstan- des sind auf der Zeichnung schematisch dar- gestellt.
Fig. 1 zeigt einen Hochdruckröhren dampferzeuger, bei welchem die Speiseflüs- si.gkeitsmenge und eine zusätzlich zugeführte Arbeitsmittelmenge von zwei Temperatur impulsen geregelt werden; Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei welchem ausserdem der auf die zusätzlich zugeführte Arbeitsmittelmenge wirkende Impuls noch auf die Speiseflüssigl@eitsnien.ge einwirkt.
Die von d-er Speisepumpe J (Fig. 1) in den Teil 2 dies Rohrsystems 2. 4 des Dampf erzeugers eingeführte Flüssigkeit verdampft in demselben und ist bis an die Stelle 3 in Saudampf umgewandelt, worauf dieser Satt dampf in dem anschliessenden Teil 4 des Rohrsystems überhitzt und durch die Lei tung 5 an die Verbrauchsstellen geleitet wird.
Die Beheizung des Rohrsystems erfolgt durch den Brenner 7, welchem in bekannter Weise durch die Leiturig 8 ein flüssiger, gas förmiger oder staubförmiger Brennstoff und durch .die Leitung 9 Verbrennungsluft zuge führt wird. Die bei der Verbrennung ent stehenden Rauchgase können -durch eine Rauchgasleitung 10 an weitere Verbrauchs stellen oder unmittelbar ins Freie geleitet werden.
Eine weitere Speisepumpe 1.1 fördert eine zusätzliche Menge Flüssigkeit an der Ein- spritzstelle 12 in den als Überhitzer dienen den Teil 4 des Rohrsystems. Vor dieser Ein spritzstelle befindet sich um dem Anfang des Rohrsystemteils 4 eine T.emperaturaufmeh- mervorrichtung 13 und am Austritt aus dein Dampferzeuger eine weitere Temperaturauf- nehmervorriclatung 14.
Die Speiseflüssigkeitsmenge wird durch eine Drosselstelle 15 in Abhängigkeit von der Temperaturaufnehmervorrichtung 13 und die zusätzlich zugeführte Menge Flüssigkeit durch eine Drosselstelle 16 in Abhängigkeit von der Temperaturaufnehmervorrichtung 14 geregelt.
Beim Steigen der Temperatur des erzeug ten Dampfes vergrössert die Temperaturauf- n ehmervorrichtunz 14 den Durchflussquer- schnitt der Drosselstelle 16.
Die Pumpe 11 fördert dadurch eine grössere Menge Flüs sigkeit durch die Einspritzstelle 12 in den Teil 4 des Rohrsystems; der .durch .den Über- hitzer strömende Dampf wird entsprechend der Einspritzmenge abgekühlt, bis seine Aus- trittstemperatur auf das gewöhnliche Mass erniedrigt ist.
Wenn jedoch die Temperatur des erzeug ten Dampfes trotz dieser Regelung noch nicht auf den normalen Wert zulückgaführt worden, ist, fängt die Temperatur am An fang des Überhitzers auch an zu steigen.
Di@, Temperaturaufnehmervorriehtung 13 über trägt dann einen Impuls auf die Drosselstelle 15, welche die dem Dampferzeuger mitteht der Pumpe 1 zugeführte Speiseflüssigkeits- menge vergrössert und die Dampftemperatur auf die ursprüngliche Höhe wieder einstellt.
Dem in Fig. 2 dargestellten Dampferzeu ger wird die Speiseflüssigkeit aus dem Be hälter 20 mittelst der Speisepumpe 21 durch die Leitungen 22 und 23 über das Dros'ei- organ 15 zugeführt. Eine aus der Leitung 22 abgezweigte Mengge Flüssigkeit wird durch die Leiting 24, .das Drosselorgan <B>16</B> und eine Leitung 25 an der Einspritzstelle 12 in den als Überhitzer dienenden Teil 4 des Rohrsystems eingeführt.
Zur Steuerung des Drosselorganes 15 ist eine Temp-eraturauf- nehmervorrichtun.g 13 am Anfang des Über- hitzers vorgesehen; die in die zu den Ver- brauchsstellen führende Dampfleitung 5 ein gebaute Temperaturaufnehmervorrichtung 1 4 steuert das Drosselorgan 16.
Beide Tempera- turaufnehmervarrichtungen 13 und 14 steuern vorerst den Druck der Steuerflüssigkeit in den Impulsübertragungsleitungen 26 und<B>27,</B> welche die Aufnehmervorrichtungen mit. den Steuereinrichtungen verbinden.
Den Steuervorrichtungen, 28 und 29 wird durch die Leitungen 30 bezw. 31 Arbeits- flüssigkeit von einem bestimmten unverän derlichen Druck zugeführt, während die ent stehende Ablaufflüssigkeit durch Leitungen 32 und 33 wieder, beispielsweise in einen Behälter, zurückgeführt wird. Durch die Leitungen 34 und 35 wird das von; den Steuervorrichtungen 28 und 29 gesteuerte Steueröl unter die federbelasteten Kolben der Servomotoren 36 und 37 geführt.
Die Kolben dieser Servomotoren steuern durch Übertragung der Gestänge 38 und 39 @lie Ventile der Drosselvorrichtungen 15 und 16. Bei einer Erhöhung der Temperatur in der zu den Verbrauchsstellen führenden Lei tung 5 überträgt die Temperaturaufnehmer vorrichtung 14 einen erhöhten Steuerdruck durch die Impulsübertragungsvorrichtung 27 in die Steuervorrichtung 29, wodurch der Schieberkolben 40 entgegen der Feder 41 an gehoben wird.
Bei dieser Aufwärtsbewegung des[ Steuerkolbens 40 wird für die Arbeits- flüs@sdgkeit aus der Leitung 31 der Weg durch die Leitung 35 unter den Kolben des Servo- moto@rs 37 freigelegt, der Kolben entgegen der auf ihn drückenden Feder angehoben, 'und somit das Ventil der Drosselvorrichtung 16 geöffnet.
Dabei vergrössert sich der Durch flussquerschnitt für die durch die Leitung 25 an der Einspritzstelle 12 in den Überhitzer eingeführte Menge Flüssigkeit. Die Tempera tur .des .erzeugten Dampfes wird durch die vergrösserte Einspritzmenge erniedrigt und auf den normalen Wert wieder zurückge führt.
Gleichzeitig verstellt das aufwärts- ,ehende Gestänge '39 den Hebel 42, welcher sich um den festen Drehpunkt 43, dreht und dadurch mittelst des an .der Stelle 45 für diesen Fall ortsfest gelagerten Hebels 44 die Feder 41 zusammendrückt. Der Kolben schieber 40 wird somit entgegen seiner an fänglichen, diese Regelung einleitenden Steuerbewegung nach aufwärts nun wieder abwärts gedrückt, wodurch .die ganze Regel bewegung rückgeführt ist.
Durch .diese Bewegung des Hebels 42 wird mittelst des Gestänges 46 auch der Hebel 47 gehoben, der an dem Punkt 48 fest gelagert ist, so dass durch das Gestänge 49 und den Hebel 50, dessen fester Drelipiinkt für diesen. Fall am Punkt 51 liegt, die Feder 52 entspannt wird.
Dabei zeigt der Schieber kolben 53 das Bestreben, sich aufwärts zu bewegen, und fängt an, nachdem :seine Über deckung nicht mehr genügt, um die ,steuernde Kante zu decken, .die Arbeitsflüssigkeit aus (ler Leitung 30 durch die Leitung 34 unter den:
federbelasteten Kolben, des Servomotors 36 zu leiten. Entsprechend den HebeIverhä1t- nissen der Hebel 42, 47 und 50 wird die Regelbewegung, die durch das, Gestälige 39 ausgeführt wird, natürlich nur in stark ver kleinertem Mass auf die Steuervorrichtung 28 und auf den Servomotor 36 übertragen, so dass eine ganz geringe @eweäung des Ge stänges 38 nach oben genügt, um diese Be wegung mittelst des,
Hebels 54 auf den He bel 50 und auf die Feder 5 2 wieder rück- zuführen.
Bei dieser Steuerbew.eg-ung wird also der Drosselquerschnitt der Dro.s:s@elvorrichtung 15 in einem entsprechenden Mass vergrössert und die anfänglich von der Vorrichtung 16 aus geführte Regelung der Temperatur nunmehr auf die Vorrichtung 15 übertragen. Zugleich wird bei dieser Regelbewegung mittelst des Gestänges 55 die Feder 41 wieder stärker ge spannt, so dass .der Steuerschieber 1.0 und der Kolben im Servomotor 37 in die anfängliche,
vor der Einleitung der Regelung innegehabte Lage zurückverstellt werden. Bei diesem Regelungsvorgang, welcher allein von der einen Temperaturaufnehmer- vorrichtung eingeleitet worden ist, ist also die Temperatur zuerst durch Einspritzen von zusätzlicher Flüssigkeit an der Stelle 12 auf das normale Mass wieder .erniedrigt worden.
Die Stelle 12 kann ;so nahe an .dem Austritt aus dem Erzeuger angeordnet werden, dass eine durch die Zeit für die Bewegung des Arbeitsmittels von der Stelle 12 bis an die Stelle der Temperaturaufnehmervorrichtung 14 bedingte Temperaturschwankung im Be trieb nicht mehr spürbar ist.
Nachdem aber die Temperatur rechtzeitig durch diese Stelle 12 geregelt worden ist, wird die Regelung weiter auf die Drosselvorrichtung 15 für die Speiseflüssigkeit übertragen und allmählich die Regelverstellung der Drosselvorrielitung 1ö wieder rückgeführt, das heisst die Dros- selvorrichtung 16 in die Ausgangsstellung zurückverstellt. Durch Einfügen von Blen den in .die Steuerleitungen und Aubringen von Bremsen an die Steuergestänge kann die Geschwindigkeit dieser Regelvorgänge so ge wählt werden,
dass während der Verschie- bung der Regelorgane keine Schwankungen fühlbar werden.
Grössere Temperaturschwankungen. wer den natürlich auch an der Stelle der Tempe- raturaufnehmervorrichtung 13 bemerkbar, so dass beispielsweise bei Temperaturerhöhun gen der Druck in der Impulsübertragungs- leitung 26 ebenfalls erhöht wird und der Kolbenschieber 53 angehoben wird. Dadurch wird für die .durch .die Leitung 30 zuge führte Arbeitsflüssigkeit der Weg durch die Leitung 34 unter den Kolben des Servo motors 36 freigelegt und dieser angehoben, so dass mehr Speiseflü@ssigk eit dem Erzeuger zu geführt wird.
In entsprechender Weise wird diese Steuerbewegung durch die Hebel 54 und 50 auf die Feder 52 wieder rückgeführt, so da.ss die ganze Regelvorrichtung nach Ein stellen der ursprünglich einzustellenden Temperatur nicht weiter verstellt wird.
Einen entsprechenden Regelvorgang, je doch mit entgegengesetztem Bewegungssinn, führt diese R.egelungsvorrichtuing bei Ernie drigung der Temperaturen des erzeugten Dampfes aus, so dass durch Zuführung von weniger zusätzlichem Arbeitsmittel und weniger Speiseflüssigkeit die Temperatur des erzeugten Dampfes wieder auf den ursprün:g- lieben Betrag au-ehoben wird.
Es können natürlich anstatt nur einer Einspritzstelle auch mehrere solcher Ein- spritzstellen vorgesehen werden, deren Dro-s- selvarrichtungen in entsprechender Weise durch entsprechende Vorrichtungen in<B>Ab-</B> hängigkeit von .der Temperatur des erzeug ten Dampfes verstellt werden.
Dabei kann die zunächst der Austrittsstelle aus dem Er zeuger angeordnete Einspritzvorrichtung un mittelbar von der Temperaturaufnehmervor- nchtung beeinflusstwerden und ihrerseits dann die unmittelbar vorangehende Einspritzstelle beeinflussen, welche wiederum die vor ihr gelegene Einspritzstelle verstellt usw., bis schliesslich die im Erzeuger zuvorderst an geordnete Einspritzstelle verstellt wird.
Die Anordnung mehrerer solcher Einspritzstellen lohnt sich besonders dann, wenn die Länge des Rohrsystems des Dampferzeugers sehr gross wird, zum Beispiel bei Dampferzeugern für hohen Druch, für hohe Überhitzungen und grosse Leistungen.
Natürlich können auch die Fördermengen durch Verstellung der in den Speiseleitungen und Einspritzleitungen angeordneten Förder maschinen in Abhängigkeit von den Tempe raturimpulsen geregelt werden. Es können beispielsweise Kolbenpumpen mit. veränder- lioher Geschwindigkeit oder mit veränder lichem Hub oder Drelikolbenmaschinen mit veränderlicher Exzentrizität oder Kreisel maschinen mit Regelung in der Saugleitung und ähnliche Fördermaschinen angewendet werden.
Ebenso können in den Förderlei- tungen Leerlaufvorrichtungen vorgesehen sein, welche das zu viel geförderte Förder- mittel an die Anfangsstellen zurückströmen lassen. Anstatt nur ein einziges Rohrsy stein für die Verdampfung züi benützen, können auch mehrere parallel geführte Rohrsysteme, von denen der erzeugte Dampf gesammelt wird, zur Dampferzeugung benützt werden.
Zur Beheizuno- des Kessels können ausser den erwähnten Brennern für flüssigen, gasförmi gen oder staubförmigen Brennstoff auch Rostfeuerungen, Unterschubfeuerungen,Trep- penrost- oder Wanderrostfeuerungen mit festen Brennstoffen angewendet werden.
Na türlich kann die eine Temperaturaufnehmer- Vorrichtung anstatt am Anfang des Üher- hitzers auch im Erbitzer, das heisst in der jenigen Zone des Rohrsystems angeordnet werden, in welcher die Flüssigkeit auf die Siedetemperatur erhitzt wird. Diese An orduung bietet den Vorteil, dass diese Tnm- peraturaufnehmervorrichtung im besonderen die Temperaturänderungen berücksichtigt. welche durch eine Veränderung der Brenn stoffeigenschaften bedingt werden.
Schliess lich kann auch das zusätzlich zugeführte Ar beitsmittel in Form von Nassdampf zugeführt werden, was eine besonders feine Tempera turregelung gewährleistet.
Da in den Wandungen des Rohrsystems lind in der Ummauerung des Dampferzeu gers eine beträchtliche Wärmemenge aufge- speichert wird, muss bei einer plötzlichen Temperaturänderung natürlich erst die auf gespeicherte Wärme dem neuen Zustand an gepasst werden., ehe die Temperatur des er zeugten Dampfes auf ihren normalen Wert zurückgeführt werden kann,
was beträcht liche Verzögerungen zwischen Einleitung und Wirkung der Regelung und damit emp Endliche Temperaturschwankungen verur sacht. Solche Temperaturschwankungen wer den natürlich noch dadurch vergrössert, dass das Arbeitsmittel eine ganz beträchtliche Zeit benötigt, um das Rohrsystem des Erzeu gers vollständig zu durchqueren. Diese Nach teile werden nunmehr bei den Dampferzeu gern nach Fig. 1 und 2 vermieden,
indem die Regelung der Temperatur zuerst an einer Stelle nahe dem Austritt erfolgt, so dass nur noch ein geringer Bruchteil der aufgespei cherten Wärme und ein geringer Bruchteil der für die Durchquerung des Rohrsystems durch das Arbeitsmittel benötigten Zeit von der anfänglichen Temperaturregelung aus _geglichen werden muss.
Erst nachdem diese Ausgleichung bereits schon zur Wirkung ge langt ist, wird die Regelung langsam auf die vorangehenden Regelstellen übertragen, so dass dann allmählich das ganze Rohrsystem des Erzeugers auf den neuen Betriebszustand umgestellt wird.