DES0044111MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 27. Mai 1955 Bekanntgemacht am 20. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Infolge der verschiedenen Charakteristiken von Kessel und Turbine ist es in einer Kraftanlage nicht möglich, die Kesselleistung bei Laständerungen der Turbine ohne Verzögerung dieser Turbinenbelastung anzupassen. Die sich hieraus ergebenden Regelaufgaben lassen sich beim Trommelkessel verhältnismäßig leicht lösen, da die Kesseltrommel einen Speicher darstellt, aus dem durch Druckabsenkung nicht unbeträchtliche Dampfmengen frei gemacht werden können und der auch entsprechende Überschußdampfmengen aufspeichern kann.

Beim Zwangdurchlaufkessel liegen die Verhältnisse ungünstiger. Zwar ist auch bei ihm eine gewisse Speicherfähigkeit vorhanden, die aber wesentlich geringer als beim Trommelkessel ist. Dafür hat er gegenüber diesem den Vorteil der schnelleren Regelfähigkeit. Doch ist erfahrungsgemäß die Regelgeschwindigkeit nicht so groß, daß nicht doch, wenigstens für eine kürzere Zeit, Unterschiede zwischen der Kesselleistung und der Turbinenbelastung auftreten. Man kann das Speichervermögen durch Druckabsenkung bzw. Druckanstieg vergrößern, jedoch sind stärkere Druck- und Temperaturschwankungen vor der Turbine unerwünscht. Die Einschaltung eines Speichers verbietet sich im allgemeinen aus betrieblichen und wirtschaftlichen Überlegungen.

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Neuzeitliche Turbinen arbeiten allgemein mit ungesteuerter Entnahme zur stufenweisen Vorwärmung des Kesselspeisewassers. Das Regenerativverfahren bietet die Möglichkeit, die in der Turbine verarbeiteten Dampfmengen zu verändern, indem man bei Dampfüberschuß, also steigendem Druck, den Wasserdurchfluß durch die Speisewasservorwärmer vergrößert und bei absinkendem Kesseldruck verkleinert. Eine Verstärkung des

ίο Wasserdurchflusses ist gleichbedeutend mit einer vergrößerten Entnahmemenge, und umgekehrt. Vergrößerte Entnahme bedeutet aber zunächst Leistungsverringerung der Turbine, die durch Vergrößerung der Frischdampfmenge ausgeglichen werden muß. Man kann also auf diese Weise Druckerhöhungen abbauen. Einer Druckabsenkung kann man dann entsprechend dadurch entgegenwirken, daß man den Wasserdurchfluß durch die Regenerativvorwärmer verringert und damit die in der Turbine bis zum Kondensator arbeitenden Dampfmengen vergrößert. Dieses Verfahren setzt aber bei Kraftanlagen üblicher Art die Einschaltung des bereits erwähnten zusätzlichen Speichere voraus. Der Grundgedanke dieses Verfahrens läßt sich nun sehr günstig beim Blockkraftwerk, insbesondere mit einem Zwangdtirehlaufkessel anwenden. Man kann dann nämlich die Speicherfähigkeit der beiden unumgänglich notwendigen Wasserbehälter, des Kondensatsammlers im Kondensator und des hinter den Niederdruckstufen des Regenerativverfahrens liegenden Speisewasserbehälters für die Druckhaltung des Kessels ausnutzen.

Die Kesselregelung eines Zwangdurchlaufkessels arbeitet, worauf bereits verwiesen wurde, verhältnismäßig schnell. Die Abweichung des Istdruckes vom Solldruck dauert nur kurze Zeit an. Die Zeitspanne, innerhalb der der .Istdruck wieder auf den Solldruck gebracht werden kann, ist so gering, daß keine ins Gewicht fallenden Wassermengen gespeichert zu werden brauchen.

Die im Kondensator anfallende Kondensatmenge wird abgeführt, und zwar abhängig vom Wasserstand im Kondensatsammler. Jetzt kann man diese Steuerung einem weiteren Lastimpuls unterstellen, der beispielsweise vom Kesseldruck ausgeht und gewissermaßen einen abweichenden Wasserstand im Kondensator vortäuscht 'bzw. herbeiführt. Steigt der Kesseldruck über den Sollwert an, so wird die abzuführende Kondensatmenge vergrößert und über die Niederdruckregenerativstufen in den - Speisewasserbehälter gedrückt. Es wird also in dem bereits erläuterten Sinn die Entnahmemenge der Turbine vergrößert. Diese ist bestrebt, ihre Leistung zu halten und öffnet daher ihre Einlaßventile weiter. Dadurch wird aber derDruckanstieg wieder abgebaut. Dieser Ausgleich ist ohne zusätzlichen Speicherraum möglich, da der Speisewasserbehälter durchaus in der Lage ist, die kurzzeitig vergrößerten Kondensatmengen aufzunehmen. Sinkt umgekehrt der Druck, so wird umgekehrt die aus dem Kondensator abzuführende Kondensatmenge entsprechend verringert. Die Entnahmemenge sinkt, und die Turbine schließt ihre Einlaßventile weiter, wodurch sich der Druck wieder aufbaut. Der Kondensatsammler im Kondensator ist groß genug, um vorübergehend eine größere Wassermenge aufzunehmen. Selbst wenn es sich als erforderlich erweisen sollte, diesen Raum zu vergrößern, so bleibt er insgesamt doch weit hinter dem üblichen ■ Speicher zurück. Man hat außerdem den Vorteil, daß diese Speicherung im Bereich niederer Drücke und Temperaturen liegt.

Das Schema einer Anlage gemäß der Erfindung ist in Fig. ι dargestellt. Die Kraftanlage besteht aus dem Zwangdurchlaufkessel K und der Türbine T, die in Blockschaltung betrieben werden. Ko ist der Kondensator, in dem der Abdampf der Turbine T niedergeschlagen wird. R sind Niederdruckvorwärmer, die durch Entnahmedampf der Turbine T, der an den Stellen-2, 3, 4 entnommen wird, beheizt wird. HR sind ein oder mehrere ebenfalls durch an der Stelle 1 entnommenen Dampf der Turbine T beheizte Hochdruckvorwärmer. Das im Kondensator Ko anfallende Kondensat sammelt sich im Behälter KS, aus dem es durch die Kondensatpumpe KP über das Regelorgan S und die Regenerativstufen R in den Speisewasserbehälter SB gefördert wird. Die Kesselspeisepumpe ist mit SP bezeichnet.

Die durch die Kondensatpumpe KP in den Speisewasserbehälter SB zu fördernde Kondensatmenge wird nach dem Wasserstand im Kondensatsammler KS gesteuert, wie es durch die Impulslinie WS angedeutet ist. Hat der Wasserstand eine bestimmte Höhe erreicht, so öffnet das Ventil S, bis der Kondensatstand KS um einen bestimmten Betrag abgesunken ist, worauf das Ventil 5" entsprechend geschlossen wird.

Gemäß der Erfindung wirkt nun auf das Ventil 5" neben dem Wasserstand im Kondensatsammler KS beispielsweise auch der Druck in der Frischdampfleitung FL, wie es durdh die ImpulsMnie D angedeutet ist. Das Kondensat im Behälter KS möge noch nicht so hoch angestiegen sein, daß das Ventil 5¹ entsprechend dem Impuls WS weiter geöffnet haben müßte. Es steigt jetzt aber der Druck in der Frischdampfleitung FL an. Dann gibt ein an diese Leitung angeschlossener Druckmesser ein Öffnungskommando auf das Ventil S. Es täuscht also gewissermaßen einen höheren Wasserstand als den tatsächlichen vor. Öffnet jetzt aber Ventil S weiter, so wird durch die den Regenerativstufen R zugeführte vergrößerte Kondensatmenge auch eine entsprechend größere Dampfmenge über die Entnahmeleitungen aus der Turbine T abgeführt. Da diese bemüht ist, ihre Leistung zu halten, muß der Turbinenregler TR die Einlaßventile weiter öffnen.; Die Turbine schluckt also mehr Dampf, wodurch der Druck in der Frischdampfleitung FL entsprechend zurückgeht. Die jetzt mehr geförderte Kondensatmenge wird vom Speisewasserbehälter SB aufgenommen. Die Schwankungsmenge, die durch den Druckregler D eingestellt wird, ist so gering (etwa 5 bis 10% des Fassungsvermögens des Speisewasserbehälters SB), daß die natürlichen durch Kondensatsammler und Speisewasserbehälter

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gegebenen Speichermöglichkeiten völlig ausreichend sind.

Muß im umgekehrten, Fall, also bei Druckabfall in der Leitung'FL, die Fördermenge derKondensatpumpe KP gedrosselt werden, so wird der Kondensatstand im Kondensatsammler KS ansteigen. Aber auch diese Menge ist nur gering. Würde der höchst zulässige Kondensatstand erreicht sein, bevor der Druckausgleich in der Frischdampfleitung zustande gekommen ist, so würde das Ventil S durdh den Wasserstandsregler geöffnet und die Überschußmenge abgeführt werden. Dann wird zwar der Druckausgleich in der Leitung FL nicht mehr so vollkommen sein; es kann aber an-' 15 dererseits kein Schaden in der Anlage geschehen. Fig. 2 zeigt in einfacher Darstellung ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der Regeleinrichtung. Der Wasserstand im Sammelbehälter KS wird durch den Schwimmer Sch überwacht, der über den Regler R das Ventil 5* vorstellt. In den Wirkungskreis eingeschaltet ist ein weiterer Impuls, der aus dem Druckferngeber DF und aus dem Sollwertgeber SW ohne Inanspruchnahme eines besonderen Reglers besteht. Solange der Dampfdruck auf seinem Sollwert ist, ist der DruckferngeberDF ahne Wirkung auf den Wasserstandsregler. Es ist allein der Schwimmer Sch, der die Stellung des Ventils 6" bestimmt. Tritt . jetzt, jedoch eine Abweichung des Istdruckes gegenüber dem Solldruck ein, so wirkt der Druckferngeber DF zusätzlich in einstellbarem Ausmaß auf den Regler R, wobei der Wasserstandssollwert, bei dem dieser Regler eingreift, durch den Sollwertgeber SW verstellt wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Einrichtung zur Vergrößerung der Speicherfähigkeit einer in Blockschaltung arbeitenden Dampfkraftanlage mit Kessel und mit einer Turbine mit ungesteuerten Entnahmen für Speisewasservorwärmung durch Entnahmedampf, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserstandsabhängig gesteuerte Abführung des Kondensates aus dem Kondensator zusätzlich lastabhängig, beispielsweise druckabhängig, gesteuert wird, in der Weise, daß bei steigendem Kesseldruck die Förderung der Kondensatpumpe durch die Niederdruckvorwärmer zum Speisewasserbehälter erhöht und bei fallendem Druck verringert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wasserstandsgeber (WS) am Kondensatsammler (KS) und das die Fördermenge der Kondensatpumpe (KP) bestimmende Regelorgan (S) ein Regler (R) geschaltet ist, der einerseits vom Wasserstand (WS) im Kondensatsammler (KS), andererseits vom Dampfdruck (D) vor der Turbine (T) beeinflußt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 628 717, 556 034.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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