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Vorrichtung zum Regeln von üherspeisten Durchlaufdampferzeugern Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von überspeisten Durchlaufdampferzeugern
mit einem in der Verdampfungszone angeordneten Wasserabscheider, in dem der Wasserstand
durch Ablaufregelung des überspeisten Wassers gleichbleibend gehalten wird.
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Es ist bekannt, bei Durchlaufdampferzeugern mit Fliehkraftabscheider
den aus dem ersten Teil des Rohrsystems kommenden. (nassen) Dampf dem Fliekraftabscheider
zuzuführen, um den Dampf zu trocknen und die ausgeschleuderte Flüssigkeit wieder
zusammen mit dem frisch eingespeisten Wasser in den Dampferzeuger einzuführen. Eine
solche Wiedereinführung der unverdampften Flüssigkeit ist geeignet, eine selbstregelnde
Wirkung zu verursachen. Wenn nämlich das in den Dampferzeuger eingespeiste Frischwasser
z. B. kälter wird, so werden die Temperaturen im Verdampferteil (bei gleichbleibender
Feuerleistung) !absinken, und infolgedessen wird die Verdampfungsleistung zurückgehen,
so daß der in den Abscheider eintretende Dampf feuchter wird und die abgeschiedene
Flüssigkeitsmenge wächst. Bei gleichbleibender Gesamtspeisew assermenge wird daher
der Frischwasseranteil vermindert und dadurch die Speisewassertemperatur erhöht.
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Diese selbstregelnde Wirkung kommt bei der bekannten Anlage nicht
recht zur Geltung, weil es an einer belastungsabhängigen Beherrschung der Überspeisung
fehlt und weil mit dem Wachsen der Belastung der in den Abscheider eintretende Dampf
trockner wird. Damit nimmt die abgeschiedene Menge ab, so daß beim Wachsen der Belastung
sehr bald die für die Selbstregelung bei größeren Belastungen notwendige Rücklaufmenge
nicht
mehr vorhanden ist. Nun ist aber die Selbstregelung um so
wertvoller, je höher der Dampferzeuger belastet ist, weil eine Störung des Betriebsgleichge-,vichts
sich um so stärkerbemerkbar macht, je größer die Belastung ist.
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Der Erfindung gemäß können die in der. Selbstregelung liegenden Möglichkeiten
dann für überspeiste Durchlaufdampferzeuger voll ausgewertet werden, wenn ein an
sich bekannter Verhältnisregler vorgesehen wird, der das Verhältnis von Speisewassermenge
zur Dampfmenge gleichhält und der von der Speicherung der überspeisten Flüssigkeit
im Abscheider unheeinflußt bleibt, und wenn weiterhin die Rücklaufleitung für überspeiste
Flüssigkeit in die Speiseleitung, vor der Speise-,vassermengenmeßstelle, einmündet.
Auf diese Weise wird die Überspeisung lastabhängig beherrscht, weil der Verhältnisregler
in an sich bekannter Weise die Speisung gleichsinnig und zwangsläufig mit der Belastung
ändert und somit ohne weiteres eine prozentuale gleichbleibende Überspeisung sowie
eine gleichbleibende Speicherfähigkeit bei allen Belastungen gewährleistet. Dies
wirkt sich auf die angestrebte Selbstregelung in der Weise aus, daß bei allen Belastungen,
also auch gerade bei den größeren Belastungen, die Rücklaufmenge vorhanden ist,
die für einen selbsttätigen Ausgleich etwaiger Schwankungen der Frischwassertemperatur
erforderlich ist. Sofern die Gefahr besteht, daß die Menge der unverdanipften Flüssigkeit,
d. h. die Rücklaufinenge, zur Sicherstellung der Selbstregelung bei sehr großen
Belastungen nicht ausreichen sollte, kann der Überspeistzngsgrad in an sich bekannter
Weise durch Einstellung des Verhältnisses zwischen Dampfmenge und Speisewassermenge
sehr leicht sinngemäß geändert und damit gerade im Hinblick auf die in der Selbstregelung
begründeten iNlöglichkeiten allen Forderungen Genüge getan werden.
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Die Einführung der Rücklaufmenge in die Speiseleitung vor der Speisewassermengenmeßstelle
ist wesentlich, um durch eine Änderung der Rücklaufmenge eine gegenläufige Änderung
des Frischwasseranteils an der Gesamtspeisewassermenge zu erzwingen. Der Einfluß
der Rücklaufmengenänderungen, die auf Temperaturschwankungen des Frischwassers zurückzuführen
sind, wirkt sich erst dann in der beabsichtigten Weise voll aus, wenn diese Änderungen
in den Speisewassermengenmeßwert eingehen.
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Die Zeichnung veranschaulicht vereinfacht zwei Anwendungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes.
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An den Verdampferteil i des Rohrsystems ist ein Wasserabscheider 2
angeschlossen, aus dem der Dampf durch eine Üherhitzerschlange 4. in die Verbrauchsdampfleitung
3 strömt.
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Neben dem Abscheider 2 liegt ein Wasser-.tändsrohr 5 mit einem Gefäß
6, das finit dein .:Dämpfteil des Abscheiders 2 durch ein ic@hr 7 verbunden ist.
Das Wasserstandsrohr 5 steht mit dem Wasserteil des Abscheiders 2 durch ein Rohr
8 in Verbindung und ragt mit seinem offenen Ende 5' in das Gefäß 6 hinein. Es bildet
sich durch Niederschlagen des Dampfes im Gefäß 6 ein durch das Ende 5' des @N'asserstandsrolirs
bestimmter Wasserspiegel6', der um einen bestimmten Wert höher ist als der Wasserspiegel
in dein Abscheider 2. Vom unteren Ende des Wasserstandsrohrs 5 und von dein Wasserteil
des Gefäßes 6 ist je eine Impulsleitung 9 und ic zu dem Druckkaminerunterschiedsmesser
i i einen Wasserstandsreglers 12 geführt. Der Unterschied der Drücke in den Leitteigen
g und io entspricht dem Höhenunterschied zwischen dein Wasserspiegel 6' und dem
Wasserspiegel in dem Abscheider 2. Da durch die Lage des Überlaufes 5' die Lage
des Wasserspiegels 6' festliegt, ist dieser Druckunterschied ein Maß für den Wasserstand
in dem Abscheider 2. Der Regler 12, der als Strahlrohrregler bekannter Bauart ausgeführt
,und mit einer Einstellfeder i2' versehen ist, betätigt mittels eines Stellmotors
13 ein Ablaufventil 14 in der Weise, daß in dem Abscheider 2 der Wasserstand gleicligelialten
wird. Der Wasserstandsregler 12 ist in bekannter Weise mit einer Rückführung versehen.
Jede Bewegung des Stellinotors 13, d. h. jede Stellungsänderung des Ventils i.1.,
wirkt über eine Rückführkurve 1:2" auf die Einstellfeder 12' des Reglers zurück.
Die Kurve 12" kann in bekannter Weise als verstellbare Federbandkurv e ausgebildet
sein, so daß der Einfluß der Rückführung, d. h. die Ungleichförmigkeit des Reglers
12, nach Belieben einstellbar ist und den Betriebsverhältnissen des Dampferzeuger
angepaßt werden kann. Das Ventil 14 liegt in einer an den Abscheider 2 angeschlossenen
Abflußleitung 15. Das in dem Abscheider 2 bei üblichem Betriebszustand gespeicherte
Wasservolumen beträgt etwa 2°;o der stündlichen Speisewassermenge.
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Das Röhrensystem i des Dampferzeugers wird aus der Speisewasserleitung
16 durch eine Speisepumpe 16' gespeist. Die Speisewassermenge wird durch einen in
nicht näher dargestellter Weise von der Dampfmenge beaufschlagten Strahlrohrregler
17 geregelt, dein als Meßwert für die Speisewassermenge der Druckunterschied an
einer Meßstelle 18 in der Speisewasserleitung 16 entgegengeschaltet ist. Der Regler
17 arbeitet auf das Speisewasserventil i9. Durch den Verhältnis-
Schieber
17' wird das Verhältnis von Dampfmenge zur Speisewassermenge am Regler 17 so eingestellt,
daß bei jeder Dampfmenge ein bestimmter Überschuß an Speisewasser in den Dampferzeuger
einströmt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist die Ablaufleitung 15 in bekannter
Weise in eine geeignete Druckstufe der Speisewasserpumpe 16' geführt. Diese Druckstufe
muß so gewählt werden, daß ihr Druck dem Druck in der Leitung 15 entspricht, damit
keine Entspannung des aus dem Abscheider 2 abfließenden Heißwassers eintritt. An
der Meßstelle 18 wird das Rücklaufwasser mitgemessen, so daß sich bei einer Vermehrung
des Rücklaufwassers der Anteil an kaltem Speisewasser von selbst entsprechend vermindert.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 wird das Heißwasser in anderer
Weise zurückgeleitet. Dort fließt das Heißwasser aus dem Abscheider 2 in gleichfalls
bekannter Weise durch das Röhrensystem 2o eines Wärmeaustauschers 2i. Der Wärmeaustauscher
2i liegt im Speisewasserweg 16. Das von dem Wasserstandsregler 12 betätigte Abströmventil
14 liegt hinter dem Wärmeaustauscher 2o, 2i in der Abflußleitung i5, die in den
Niederdruckteil der Speisewasserleitung 16 oder in eine Niederdruckstufe der Speisewasserpumpe
16' mündet. Bei dieser Anordnung gibt das aus dem Abscheider 2 kommende Heißwasser
zunächst seine Wärme an das Speisewasser ab und kann dann durch das Abflußventil
1.4 in entspanntem und gekühltem Zustand in den Speisewasserweg geleitet werden.
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In der Wirkungsweise, die nach dem Vorhergesagten ohne weiteres verständlich
ist, . sind beide Anwendungsbeispiele der Erfindung ähnlich. Am Regler 17 wird auf
»Überspeisung« eingestellt. Der Wasserspiegel in dem Abscheider 2 hat daher immer
die Absicht zu steigen. Durch den Wasserstandsregier 12 wird jedoch der Wasserstand
in dem Abscheider 2 mit einem durch die Rückführkurve 12" einstellbaren Ungleichförmigkeitsgrad
gehalten. Es findet infolgedessen ein ständiger, die Speicherfähigkeit des Dampferzeugers
erhöhender Heißwasserumlauf statt, der sich in der oben angegebenen Weise selbstregelnd
auswirkt. Wird bei plötzlicher verstärkter Dampfabgabe, d. h. bei plötzlicher Belastungszunahme
durch den Regler 17 das Speisewasserventil i9 weiter geöffnet, so dauert es erfahrungsgemäß
etwa 12 Minuten, ehe in der Verdampfungszone dieses Mehr an Speisewasser erscheint.
In dieser Verzögerungszeit verdampft das in dem Abscheider 2 gespeicherte Wasser,
so daß der Wasserspiegel vorübergehend in dem Abscheider 2 sinkt. Der in der Verzögerungszeit
auftretende Wassermangel wird dadurch überbrückt. Kommt das eingesteuerte Speisewasser
langsam nach, so füllt sich in dem Abscheider 2 das verbrauchte Wasservolumen wieder
auf, bis der am Regler i2 eingestellte Wasserstand wieder erreicht ist.