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Regelungsvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelungsvorrichtung
einer Dampfmaschine, die aus einer Hochdruck- und einer Niederdruckniaschine besteht,
an deren überströmleitung ein unter gleich- oder nahezu gleichbleibendem Druck stehender
Wärmespeicher angeschlossen ist.
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Bei den bekannten Anlagen wird die Frischdampferzeugung möglichst
gleichgehalten; infolgedessen muß der Speicherdruck bei sinkender Maschinenbelastung,
bei der der Speicher geladen wird, steigen unrl bei steigender Belastung, bei der
er entladen wird, sinken. Hierbei müssen entweder die Maschinen die Speicherdruckschwankungen
mitmachen, oder es müssen zwischen Maschine und Speicher Drosselorgane angebracht
werden.
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Der Erfindungsgegenstaiid bezweckt, durch eine besondere Art (-ler
Regelung zu erreichen, daß der Speicherdruck nahezu gleichgehalten werden kann.
Zu diesem ist erforderlich, daß der dem Speicher beim Laden 7tigeführte Dampf mit
kaltem Wasser nieder-,geschlagen und das heiße Kondensat wieder aus dem Speicher
entfernt wird. Würde man das heiße Kondensat ohne weiteres in den Dampferzeuger
speisen, so würde der Druck in diesem steigen, da die Feuerung in diesem gleichgeblieben,
der Wärmeinhalt des gespeisten Wassers aber größer geworden ist. Umgekehrt müßte
beim Entladen des Speichers diesem heißes Wasser aus dem Dampferzeuger zugführt
werden, wodurch der Druck in letzterem sinken würde.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die
Frischdampfzufuhr zur Hochdruckmaschine bei unter den Mittelwert sinkender Belastung
erhöht und bei über den Mittelwert steigender Belastung verringert wird. Hierdurch
wird erreicht, daß der Druck im Dampferzeuger ebenfalls nahezu unverändert erhalten
wird.
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In der Zeichnung ist in Abb. i ein Schaltungsschema, in Abb. 2 ein
Belastungschaubild und in Abb. 3 eine Ausführungsform der Regelung beispielsweise
wiedergegeben. Vom Dampferzeuger d fließt der Dampf durch die
Leitung
a, das Ventil v, und das in der Regel ganz offne Ventil v 2 zu einer als Turbine
dargestellten Hochdruckinaschineg, von der er durch die Leitung b und Ventil it
zur Niederdruckmaschine t, die ebenfalls als Turbine dargestellt ist, strömt. Der
Ab-
dampf fließt in den Kondensator c, in dem er niedergeschlagen wird und
aus dem er als kaltes Wasser durch die Leitung e in das Sammelgefäß w strömt. Aus
diesem kann das Wasser durch die Pumpe p, abgesaugt und entweder durch Ventil
x. und Leitung h
in den Wärniespeicher s oder durch Ventil x2 und Leitung
k in den Dampferzeuger d oder in beide gleichzeitig gedrückt werden.
Dampferzeuger d und Speicher s sind durch Leitungen 1 und i
mit den Ventilen y, und y.,
miteinander verbunden, durch die heißes
Wasser entweder aus dem Speicher s in den Dampferzeuger d oder umgekehrt
geführt werden kann. Durch die Leitung f kann Dampf aus der Überströmleitung
b in den Speicher s oder umgekehrt geleitet werden. In Abb. 2 sind als Ordinaten
die Belastungen L, L, und L , und die Dampfmengen D, Hli H2#
N, und N 2, als'Abszisse die Zeit aufgetragen.
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Zur Zeit o habe die Belastung ihren mittleren Wert L; die durch die
H(Ichdruckturbine g fließende Dampfmenge H, sei hierbei gleich der durch
die Niederdruckturbine t fließenden Dampfmenge N '
el 1, dem
Speicher s werde hierbei nichts entnommen oder zugeführt, so daß die Turbine wie
eine gewöhnliche speicherlose Turbine arbeitet. Ventil x, ist hierbei geschlossen
und Ventil x, geöffnet, so daß das gesamte von der Pumpe pl geförderte Speisewasser
in den Dampferzeuger d gedrückt wird. Ventile y, und y,
sind
geschlossen.
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In der Zeito-i sinke die Belastung L, unter den MittelwertL bis auf
einen Mindestwert; hierbei öffnet sich Ventil vi und schließt sich Ventil it etwas
mehr, so daß die Niederdruckdampfinenge N, verringert und die Hochdruckdampfmeilge
H, erhöht wird, während der überschüssige Dampf (H.-Ni) aus der ÜberströmIeitung
b durch die Leitung f in den Speicher s strömt. Gleichzeitig
wird Ventil x, allmählich geöffnet und Ventil x 2 allmählich geschlossen, so daß
die Pumpe p, in steigendem Nulaße kaltes Wasser aus dem Behälter w durch
die Leitung lt in den Speicher s drückt, während sich die in den Kessel
(1 gedrückte Kaltwasserinenge allmählich verringert. Gleichzeitig wird Ventily,
allmählich geöffnet, so daß immer mehr heißes Wasser durch die Leitung[ aus dem
Speichers in den Dampferzeugerd gedrückt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der
Speicherdruck nahezu unverändert bleibt, i#i(lem die in den Speicher s eintretende
Dampfmenge stets durch Zufuhr der entsprechenden Kaltwassermenge niedergeschlagen
wird und das entstehende heiße Wasser in den Kessel d weiterbefördert wird.
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In der Zeit 1-2 steige die Belastung Li vom
.ivlindestwert
wieder - bis auf den Mittelwert L; hierbei machen alle Ventile eine rückläufige
Bewegung, so daß zur Zeit 2 ,#%-ieder der Anfangszustand o hergestellt ist.
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In der Zeit 2-3 steige die Belastung L2 über den Mittelwert
L bis auf einen Höchst-\#.-ert; hierbei schließt sich Ventil vi und öffriet sich
Ventil it etwas mehr, so daß die Niederdruckdampfmenge N erhöht und die t'
2 Hochdruckdampfmenge H2 verringert wird, während der erforderliche Mehrdampf (N.-H2)
aus dem Speicher s in die tIerströmleitung b strömt. Gleichzeitig
bleibt Ventil x,. geschlossen, während Ventil x.
allmählich geöffnet wird,
so daß die Pumpe p, in steigendem Maße kaltes Wasser aus dem Behälter
w in den Dampferzeuger d
drückt. Gleichzeitig wird Ventil Y2 allmählich geöffnet,
so daß aus dem Dampferzeuger d immer mehr heißes Wasser durch die Leitungi
in den Speichers übertritt. Hierdurch wird ebenfalls erreicht, daß der Speicherdruck
nahezu unverändert bleibt, indem in ihn stets angenähert so viel heißes Wasser eingelassen
wird, daß der sich hierbei entwickelnde Dampf zur Deckung des Mehrdampfbedarfes
ausreicht.
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In der Zeit 3-4 sinke die Belastung L2 vom
Höchstwert wieder
bis auf den Mittelwert L; hierbei machen alle Ventile wieder eine rückläufige Bewegung,
so daß zur Zeit 4 wieder der Anfangszustand 2 bzw. o hergestellt ist.
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Sinkt die Belastung vorübergehend so z# stark-, daß die Hochdruckmaschine
sie allein durchzieht und Ventil u ganz geschlossen ist, so schließt sich bei noch
weiterem Sinken der Belastung Ventil v2 allmählich.
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Die Beeinflussung der Ventile kann beispielsweise folgendermaßen geschehen:
Venlile it und v2 in bekannter Weise durch den Geschwindigkeitsregler; Ventil v.
durch den Druck in der Leitung a, indem vi bei stei-,x endem Druck öffnet und umgekehrt;
Ventile x. und x. durch den Speicherdruck, indem bei steigendem Speicherdruck Ventil
x. i*)ffnet und r. schließt und umgekehrt; Vent'le yl und y2 ebenfalls durch den
Speicherdruck, indem bei steigendem Speicherdruck Ventil v, öffnet und v, schließt
und umgekehrt. Es sind jedocli noch andere Beeinflussungsmöglichkeiten vorhanden,
z. B-. durch den Druck in der Überströmleitung b oder durch den Inhalt des
Behälters w; die Art der Beeinflussung ist jedoch für das Wesen der Erfindung tuivesentlich.
Die einzelnen Beeinflusstingen
können auch miteinander verbunden
sein, um eine schnellere Einstellung bei veränderten Betriebsverhältnissen zu erreichen.
Die Ventilex. und -:t- 2 können auch durch ein einziges Wechselventil ersetzt werden,
das in der Verbindungsstelle der Leitungen lt und k angebracht werden
kann.
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Sinkt die Belastung für längere Zleit, z. B. beim -Nachtbetrieb, so
weit, daß sich eine neue kleinere Mfttelbelastung ergibt, so Z,
würde, wenn
Ventil v, nur von einer einzigen Stelle, z. B. vom Druck in der Leitung a, beeinflußt
würde, der Kaltwasserbehälter ul rasch leergesaugt werden, da die Belastung ganz
oder fast ganz von der Hochdruckinaschine überwunden würde und dem Behälter a, nur
wenig Kondensat zufließen -würde. Deshalb ist es zweckmäßig, vorn Druck in der Leitung
a nur die den Schwankungen um den jeweiligen Mittelwert entsprechende Stellung des
Ventils v, einstellen zu lassen und die jeweilige Mittelstellung von einer anderen
Stelle, beispielsweise vom Inhalt des Behälters w, einstellen zu lassen, und zwar
derart, daß beim Schwanken des Wasserstandes im Behälter w zwischen zwei einstellbaren
Grenzen keine Verstellung der Mittelstellung erfolgt, während das Ventil v, bei
Unterschreitung eines bestimmten Wasserstandes weiter geschlossen und bei überschreitung
eines bestimmten Wasserstandes weiter geöffnet wird. Eine Ausführungsform einer
derartigen Regelvorrichtung bist in Abb. 3 beispielsweise wiedergegeben.
Ist die mittlere Belastung so tief gesunken, daß Ventil it ganz geschlossen ist
und die Hochdruckniaschine die Belastung allein übernimmt, so steigt der Druck in
der Leitung a immer höher, so daß der Kolben des Zylinders z, uniner höher steigt
und durch Drehung des 'Zockens it, die Stange q, an der das Ventil v, -tifgeli-
ä ngt ist, immer höher hebt, wodurch Ventil v, soweit als möglich öffnet. Gleichzeitig
sinkt der Wasserspiegel im Behälterw Lind damit der Schwimmer r, so daß sich durch
Vermittlung einer an sich bekannten Steuerung z.. der Nocken n.., derart
bewegt, daß sich die Stange q senkt und damit das Ventil v, allmählich wieder geschlossen
wird. Infolgedessen wird die durch die Hochdruckniaschine fließende Dainpfinenge
und damit die von ihr erzeugte Leistung immer kleiner, so daß sich Ventil it, wieder
öffnet und wieder Kondensat von der Niederdruckmaschine dein Behälter u, zufließt.
Dies dauert so lange, bis der Wasserspiegel in letzterem wieder höher als die untere
Grenze geworden ist. Sobald clies erreicht ist, bleibt der Nocken it" in seiner
Stellung stehen, so daß Ventil v, jetzt nur noch vom Nocken it, um die durch den
Nockenn, eingestellte Mittelstellung bewegt wird. Umgekehrt ist es, wenn der Schwiminer
r die obere Grenze erreicht hat. Die Stellung des Nockens it, ist gleichzeitig ein
Kennzeichen für den mittleren Dampfbedarf; es empfiehlt ssich deshalb, diese Stellung
im Kesselhaus erkennbar zu machen, damit der .Heizer in der Lage ist, den Beginn
einer Periode stark veränderter Belastung zu erkennen und seine Feuerung dem neuen
mittleren Dampfbedarf anzupassen.
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Statt eines einzigen Ventilsv, und eines einzigen Ventilsit können
auch, namentlich bei Dampfturbinen, mehrere Ventile verwendet werden, die der Reihe
nach geöffnet und geschlossen werden. Auch können bei Verwendung von Dampfturbinen
Hochdruck- und Niederdruckturbine in einem einzigen Geliäuse untergebracht werden.
Die Erfindung kann auch angewendet werden, wenn einer vorhandenen Maschine eine
für höheren Anfangsdruck bestimmte Maschine vorgeschallet wird. Die Regelung hat
den Vorteil, daß normale Nfaschinen ohne Änderung verwendet werden können.