DD255257A3

DD255257A3 - SAFETY TUBE FOR THE PROTECTION OF REMOTE WATER SYSTEMS AGAINST DYNAMIC PRESSURE LOADS

Info

Publication number: DD255257A3
Application number: DD85285840A
Authority: DD
Inventors: Von Jascheroff P Schneidenbach; Juergen Meyer
Original assignee: Energieversorgung Ingbetrieb
Priority date: 1985-12-31
Filing date: 1985-12-31
Publication date: 1988-03-30
Also published as: DE3618307A1; CS266498B1; CS588086A1; RU1789823C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsstandrohr zum Schutz von Fernwaermesystemen vor dynamischen Druckbelastungen, anwendbar in allen hydraulischen Netzen, in denen z. B. durch Pumpenausfall dynamische Druckaenderungen im hydraulischen System auftreten, die zu unzulaessigen Druckerhoehungen fuehren. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine sicherheitstechnische Loesung zur Daempfung dynamischer hydraulischer Vorgaenge vorzuschlagen, die im Aufbau eine einfache Ausfuehrung mit einer hohen Zuverlaessigkeit und geringem technischem Aufwand darstellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsstandrohr vorzuschlagen, welches noch vor Erreichen der hoechsten Druckgrenze definierte Abspeisungen des Heizmediums zulaesst, ohne Abspeisung an die Umgebung arbeitet und eine gegenueber der Drucksteigerung bei der Druckabsenkung veraenderte Charakteristik besitzt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das Standrohr unterbrochen wird und an den Unterbrechungsstellen das Wasser in einem das Standrohr umgebendes Gefaess austreten kann.The invention relates to a safety stand for the protection of district heating systems against dynamic pressure loads, applicable in all hydraulic networks in which z. B. by pump failure dynamic pressure changes in the hydraulic system occur that lead to inadmissible pressure increases. The object of the invention is to propose a safety solution for damping dynamic hydraulic Vorgaenge, which is a simple design with a high reliability and low technical complexity in construction. The invention has for its object to propose a safety standpipe, which allows before reaching the highest pressure limit defined discharges of the heating medium, works without supply to the environment and has a relation to the pressure increase in the pressure reduction has changed characteristics. According to the invention, the object is achieved in that the standpipe is interrupted and at the points of interruption the water can escape in a vessel surrounding the standpipe.

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsstandrohr zum Schutz von Fernwärmesystemen gegen dynamische Druckbelastungen, anwendbar in allen hydraulischen Netzen, in denen z. B. durch Pumpenausfall dynamische Druckänderungen im hydraulischen System auftreten, die zu unzulässigen Druckerhöhungen führen.The invention relates to a safety standpipe for the protection of district heating systems against dynamic pressure loads, applicable in all hydraulic networks in which z. B. occur due to pump failure dynamic pressure changes in the hydraulic system, which lead to excessive pressure increases.

Characteristic of the known technical solutions

Sicherheitsstandrohre sind typische Sicherheitseinrichtungen in der Niederdruck-Dampftechnik und werden dort so angeordnet, daß eine Wassersäule dem Dampfdruck das Gleichgewicht hält. Übersteigt der Dampfdruck die Höhe der Wassersäule, wird diese herausgeschleudert und der Dampf entweicht in diefreie Atmosphäre, in Wasserheizungsanlagen werden Standrohre nur selten zum Schutz vor dynamischen Druckschwingungen eingesetzt, weil in diesem Fall die Höhe der Wassersäule im Standrohr dem Druck im Wasserheizungssystem bei Stillstand der Umwälzpumpen entsprechen muß und die Standrohrhöhe gegenüber den Niederdruckdampfsystemen vergleichsweise um ein Vielfaches höher ist. In den bekannt gewordenen Anwendungsfällen sind bisher Standrohre — wie in der Dampftechnik üblich — mit gleichbleibendem Querschnitt eingesetzt, wobei die den Druckaufbau verursachende Wassermenge bei höchstzulässigem Druck vom Standrohr in die Umgebung abgegeben wurde bzw. in einem drucklosen Gefäß aufgefangen werden konnte. Standrohre dieser Art reagieren erst auf Drücke, die das zulässige Niveau übersteigen und verhalten sich somit wie Sicherheitsventile, Überströmventile und auch Berstscheiben, die nur in der Abspeichercharakteristik ein anderes Verhalten aufweisen.Safety standpipes are typical safety devices in the low-pressure steam technology and are arranged there so that a water column keeps the vapor pressure in balance. If the steam pressure exceeds the height of the water column, it is thrown out and the steam escapes into the free atmosphere. In water heating systems, standpipes are rarely used to protect against dynamic pressure oscillations, because in this case the height of the water column in the standpipe is equal to the pressure in the water heating system when the circulation pumps stop must correspond and the standpipe height compared to the low-pressure steam systems is comparatively higher by a multiple. In the applications have become known standpipes - as usual in the steam technology - used with constant cross section, wherein the pressure buildup causing amount of water was discharged at maximum pressure from the standpipe into the environment or could be collected in a non-pressure vessel. Standpipes of this type only react to pressures that exceed the permissible level and thus behave like safety valves, overflow valves and rupture discs, which have a different behavior only in the storage characteristics.

Zur idealen Druckstoßdämpfung ist es jedoch sinnvoll, die Abspeisung aus dem System schon vor Erreichen der höchsten Druckgrenze mit begrenzter Menge vorzunehmen und das Erreichen des höchsten Anlagendruckes zu verzögern. Mit normalen Standrohren ist ein solches Verhalten nicht zu erreichen. In der Praxis hilft man sich in diesen Fällen mit programmierter Ausflußsteuerung für Überströmventile. Den Sicherheitsgrad, den Standrohre bieten, kann man damit nicht erreichen. Auch Erweiterungen des Standrohrdurchmessers in bestimmten Höhen ermöglichen keine ideale Druckstoßdämpfung. Nachteilig in allen Druckstoßdämpfungseinrichtungen ist die Rückführung des aus der Anlage abgespeisten Heizmediums. Standrohre führen im gleichen Querschnitt den noch vorhandenen Anteil schnell zurück; in separaten Gefäßen aufgefangene Anteile müssen über Pumpenanlagen zurückgespeist werden. Es ist bis jetzt keine Möglichkeit bekannt, eine auf die spezifische Bedingungen des Fernwärmesystmes bezogene Wiedereinspeisung vorzunehmen.For the ideal pressure shock absorption, however, it makes sense to make the supply from the system before reaching the highest pressure limit with a limited amount and delay the achievement of the highest system pressure. With normal standpipes such behavior can not be achieved. In practice, it helps in these cases with programmed outflow control for spill valves. The degree of security, the standpipes offer, you can not achieve with it. Also extensions of the standpipe diameter in certain heights do not allow ideal pressure shock absorption. A disadvantage in all pressure shock damping devices is the return of the heat medium discharged from the system. Standpipes quickly return the remaining portion in the same cross-section; Parts collected in separate vessels must be fed back via pumping stations. So far, there is no known possibility of re-feeding based on the specific conditions of the district heating system.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine sicherheitstechnische Lösung zur Dämpfung dynamischer hydraulischer Vorgänge vorzuschlagen, die im Aufbau eine einfache Ausführung mit einer hohen Zuverlässigkeit und geringem technischen Aufwand darstellt.The object of the invention is to propose a safety solution for damping dynamic hydraulic processes, which is a simple design with high reliability and low technical complexity in construction.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsstandrohr vorzuschlagen, welches noch vor Erreichen der höchsten Druckgrenze definierte Abspeisungen des Heizmediums zuläßt, ohne Abspeisungen an die Umgebung arbeitet und eine gegenüber der Drucksteigerung bei der Druckabsenkung veränderte Charakteristik besitzt.The invention has for its object to propose a safety standpipe, which allows before reaching the highest pressure limit defined discharges of the heating medium, works without feeds to the environment and has a relation to the pressure increase at the pressure reduction changed characteristics.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Standrohr unterbrochen wird und an den Unterbrechungsstellen das Wasser in einem das Standrohr umgebendes Gefäß austreten kann.According to the invention the object is achieved in that the standpipe is interrupted and at the points of interruption, the water can escape in a vessel surrounding the standpipe.

Ist das Gefäß mit Wasser aufgefüllt, ist auf Grund des Fortführens des Standrohres ein weiterer Druckanstieg möglich. Mehrere derartige Unterbrechungsstellen können am Standrohr angeordnet sein. Der Durchmesser des Standrohres im nachgeschalteten Gefäß kann vom Durchmesser des ersten Standrohres verschieden sein. Die Höhe des Standrohres im vorgeschalteten Gefäß entspricht dem höchsten zu sichernden Zwischendruck. Das Gefäß, welches das nachgeschaltete Standrohr umgibt, kann eine gewisse Menge Wasser ohne Überschreiten des höchsten Anlagendruckes aufnehmen, bevor der Überlauf anspricht.If the vessel is filled with water, a further increase in pressure is possible due to the continuation of the standpipe. Several such interruption points can be arranged on the standpipe. The diameter of the standpipe in the downstream vessel may be different from the diameter of the first standpipe. The height of the standpipe in the upstream vessel corresponds to the highest intermediate pressure to be secured. The vessel, which surrounds the downstream standpipe, can absorb a certain amount of water without exceeding the highest system pressure before the overflow responds.

Zum Zeitpunkt des Auftretens dynamischer Druckanstiege, z. B. Ausfall einer Umwälzpumpe, kann die notwendige Wassermenge schnell abgeführt werden. Diese Wassermenge kann bei Inbetriebnahme des Systems durch spezielle Rückführöffnungen geleitet werden und ist dem System zeitverzögert zuführbar. Damit wird der Anfahrprozeß des Systems erleichtert. Die Rückführöffnungen sind in der Trennwand des nachgeschalteten Gefäßes bzw. im Standrohr angeordnet. Die Rückführöffnungen sind gegenüber dem Standrohr verengt und ermöglichen eine vollständige Entleerung im Normalbetrieb. Das nachgeschaltete Gefäß ist über eine Entlüftung und einen Überlauf mit der Umgebung verbunden, wodurch das ausgespeiste Wasser an die Umgebung—falls notwendig — abgegeben werden kann. Unterschiedliche Strömungsmengen bei Druckanstieg und -absenkung wird durch die Anordnung eines Rückflußverhinderers um den konstanten Querschnitt der Anschlußleitung des Standrohres an das zu sichernde System erreicht. Zur Gewährleistung einer schnellstmöglichen bzw. dosierten Rückspeisung der Wassermengen aus dem Standrohr sind mit Rückflußverhinderer ausgestattete Rohrleitungen möglich.At the time of occurrence of dynamic pressure increases, z. B. failure of a circulating pump, the necessary amount of water can be dissipated quickly. This amount of water can be passed through special return openings when the system is put into operation and can be fed to the system with a time delay. This facilitates the starting process of the system. The return openings are arranged in the partition wall of the downstream vessel or in the standpipe. The return openings are narrowed relative to the standpipe and allow complete emptying during normal operation. The downstream vessel is connected via a vent and an overflow with the environment, whereby the discharged water to the environment, if necessary, can be discharged. Different flow rates at pressure rise and -absenkung is achieved by the arrangement of a backflow preventer around the constant cross-section of the connecting line of the standpipe to the system to be secured. To ensure the fastest possible or metered return of the amounts of water from the standpipe equipped with backflow preventer piping is possible.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden, wobei Fig. 1 das Sicherheitsstandrohr zeigt. Das Standrohr 3 ist über eine Rohrleitung 1 an das zu sichernde System angeschlossen. Der Wasserspiegel wird infolge der Druckverhältnisseim Normalbetrieb stets unterhalb des Gefäßes 5 liegen. Bei Ausfall einer Pumpe steigt der Wasserspiegel an und erreicht die Mündung 2 des Standrohres 3. Bei diesen der Höhe der Mündung 2 entsprechenden Druck kann eine definierte Wassermenge aus der Mündung 2 in das umgebende Gefäß ausströmen, bis der Wasserspiegel die Höhe der Mündung 2 erreicht hat. Nach anfänglich langsamer Drucksteigerung erreicht der Wasserspiegel das Standrohr 4, somit kann der Druck im System weiter bis auf den höchstzulässigen Druck ansteigen, der der Höhe der Mündung 6 des Standrohres 4 entspricht. Das umgebende Gefäß 7 nimmt bei diesem Druck eine bestimmte Wassermenge ohne Drucksteigerung System auf, bevor der Überlauf 8 anspricht. Über den Überlauf 8 und die Entlüftung 9 ist das Standrohr mit der Umgebung verbunden. Die dosierte Rückführung des ausgespeisten Wassers erfolgt über eine Rückführöffnung 10 in der Trennwand 16 des Gefäßes 7 bzw. über eine Rückführöffnung 12 im Standrohr 3. Eine dosierte Rückspeisung des Wassers in das System kann ebenfalls über die mit Rückflußverhinderer 11,13 ausgestatteten Rohrleitungen erfolgen.The invention will be explained below with reference to an embodiment, wherein FIG. 1 shows the safety standpipe. The standpipe 3 is connected via a pipe 1 to the system to be secured. The water level will always be below the vessel 5 due to the pressure conditions during normal operation. In case of failure of a pump, the water level rises and reaches the mouth 2 of the standpipe 3. In this the height of the mouth 2 corresponding pressure can flow a defined amount of water from the mouth 2 into the surrounding vessel until the water level has reached the height of the mouth 2 , After initially slow pressure increase of the water level reaches the standpipe 4, thus the pressure in the system can continue to rise up to the maximum pressure corresponding to the height of the mouth 6 of the standpipe 4. The surrounding vessel 7 receives at this pressure a certain amount of water without pressure increase system before the overflow 8 responds. About the overflow 8 and the vent 9, the standpipe is connected to the environment. The metered return of the extracted water via a return opening 10 in the partition wall 16 of the vessel 7 and via a return opening 12 in the standpipe 3. A metered return of water into the system can also be done via the equipped with backflow preventer 11,13 piping.

Im Anschluß des Standrohres 3 an die Rohrleitung 1 ist diese auf einen systembedingten Querschnitt 14 eingezogen. Die engste Querschnittsfläche kann durch eine Rohrleitung und Rückflußverhinderer 15, dessen Durchflußrichtung wählbar ist und eine verzögerte Aus- bzw. Rückspeisung des Wassers ermöglicht, umgangen werden.Following the standpipe 3 to the pipe 1 this is fed to a systemic cross section 14. The narrowest cross-sectional area can be by-passed by a pipeline and backflow preventer 15, whose flow direction is selectable and allows a delayed supply or return of the water.

Claims

1. Safety standpipe for the protection of district heating systems against dynamic pressure loads, characterized in that one of at least two standpipes (3 and 4) existing cascade, which is arranged in the vessels (5 and 7) is connected to a pipe (1), wherein a standpipe (3) has an orifice (2) and a standpipe (4) has an orifice (6), the opening of the standpipe (4) breaks through the partition wall (16) and connects to the standpipe (3), the orifices (2 and 6) freely in the vessels (5 and 7) protrude and represent a conclusion of the standpipes (3 and 4).

2. Safety stand according to item 1, characterized in that it consists of several standpipes.

3. Safety stand according to item 1, characterized in that the partition wall (16) at least one return opening (10) and the standpipe (3) have at least one return opening (12).

4. Safety standpipe according to item 1, characterized in that for returning the out-fed water from the vessels (5 and 7) instead of the return openings (10 and 12) ~ "return lines with backflow preventer (11 and 13) are provided.

5. Safety stand according to item 1, characterized in that the cross section of the pipe (1) to the standpipe (3) is partially narrowed in a certain length and the cross-sectional constriction (14) one with a forward direction selectable and the flow adjustable backflow preventer (15) equipped return line is assigned.

6. Safety stand according to item 1, characterized in that the vessel (7) an overflow (8) and a vent (9) are arranged.