-
Dampfanlage mit Gegendruck- oder Anzapfdampfmaschine und Dampfspeicher.
Lie früher vorgeschlagenen Anordnungen von t'berstri3inventilen bei Dampfanlagen
verfolgen den Zweck, Dampfspeicher derart in Dampfanlagen einzuschalten, daß der
Kessel unter annähernd unveränderlichem Druck betrieben werden kann. Wie dabei schon
her-@ orgehoben wurde, ist der Vorteil eines derartigen von dem Kessel getrennt
angeordneten Speichers besonders groß bei neuzeitlichen Kesselanlagen, bei denen
die Anordnung großer Wasserspeicher in den Kesseln selbst zufolge des hohen Druckes
unmöglich wird.
-
Durch die Anordnung eines derartigen Speichers kann oftmals statt
der Handfeuerung eine selbsttätige Feuerung vorgesehen, Wasserrohrkessel können
statt Flannnrolirkessel verwendet werden, usw. Der Dampfspeicher kann außerdem für
erheblich niedrigeren Druck als der Kessel gebaut werden, und der Dampfdruck kann
häufig zwischen weit größeren Grenzen schwanken, als im Kessel zugelassen werden
könnten, ohne daß jedoch diese Druckschwankungen im Speicher auf die Dampfleitungen
übertragen werden.
-
Erst hierdurch wird es möglich, für verhältnismäßig geringe Kosten
die in der Anlage arheitendenWasserspeicher zuvergrößern und dadurch eine ganz neue
Wirkungsweise herbeizuführen, so claß ein praktisch vollkommener Ausgleich der Belastungsschwankungen
erzielt wird. Durch derartige Überströniventile wird ein so inniges Zusammenwirken
zwischen Kessel und Speicher bewirkt, daß der Ausgleich in genau der gleichen Weise
wirkt, als ob er durch den Wasserspeicher des Hauptkessels herbeigeführt «erden
würde. Dabei darf nicht vergessen werden, (laß bei den getroffenen Anordnungen alle
Leitungsdrucke völlig gleich erhalten bleiben, was den allergrößten Vorteil für
eine zweckmäßige Durchführung des Betriebes darbietet.
-
In neuzeitlichen Dampfanlagen hat man bekanntlich den Druckabfall
des Dampfes immer mehr zur Erzeugung billiger Gegeiidru: kkraft auszunutzen versucht.
-
Um dies sowie die oben angeführten Vorteile zu erreichen und die ganze
zur Verfügung stehende Dampfmenge zur Krafterzeugung ausnutzen zu können, wird nach
vorliegender 1?rfindung bei Dampfanlagen, die mit Gegendruck- oder Anzapfmaschinen
versehen sind, eine Ventilvorrichtung (UT)erströmventil )vor der genannten Maschine
angebracht, die bei etwas erhöhtem Leitungsdrucke vor derselben Dampf durch die
Maschine zum Dampfspeicher überströmen läßt, bei vermindertem Drucke dagegen die
Dampfzufuhr durch die Maschine zum Speicher vermindert oder absperrt.
-
Auf der Zeichnung sind in Abb. i bis 5 fünf verschiedene Ausführungsformen
von Anlagen gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht.
-
Abb. i zeigt eine mit einer reinen Gegendruckdanipfmaschine, beispielsweise
einer Turbine T, ausgerüstete Anlage. Derselben wird Dampf aus einer Kesselanlage
P durch die Leitung I_1 zugeführt, in der ein Druck P, von beispielsweise 20 kg
herrscht. Der Abdampf aus der Gegendruckmaschine wird z. B. einer Papiermaschine
3-I geliefert, die der Leitung L, ,angeschlossen ist, in der ein Druck P. von beispielsweise
o,5 kg herrscht. Gegebenenfalls kann auch eine unmittelbare Dampfbelastung, beispielsweise
ein Sulfitkocher S finit dem Dampfverbraucher A, vorhanden sein. Zum Ausgleich der
Schwankungen teils des Dampfverbrauchers Al, teils des Dampfverbrauchers
A., wird nach der Erfindung ein Dampfspeicher A vorgesehen, der in
diesem Falle beispielsweise zwischen den Druckgrenzen P a c k - 1,5 und o,5
kg arbeitet. Dieser Dampfspeicher wird mittels zweier Rückschlagventile B. B an
die Abdampfleitung der "Turbine parallel angeschlossen. Uni in der Leitung L. gleichmäßigen
Druck zu erhalten, wird außerdem ein Druckminderungsventil
Rat
zwischen dem vom Dampfspeicher gebildeten Netze La und der eben erwähnten
Leitung angebracht.
-
Die Turbine treibt einen Generator G, der auf ein Netz N arbeitet,
das die ganze von der Turbine erzeugte Kraft K verbraucht. Selbstverständlich kann
statt einer Dampfturbine auch eine Gegendruckkolbendampfmaschine verwendet werden.
Statt einer elektrischen Ausnutzung der erzeugten Maschinenkraft kann auch eine
mechanische Ausnutzung beispielsweise mittels einer Transinission vorgesehen werden.
-
Die Turbine wird mittels eines Überströmventils 01t an die Leitung
L, angeschlossen. Dieses Überströmventil kann, falls die Turbine mit gewöhnlicher
Drosselregelung versehen ist, das Drosselventil unmittelbar ersetzen. Für den Fall,
daß Partialregelung vorgesehen ist, öffnet und schließt dasselbe unmittelbar eine
Anzahl von Düsen oder Schaufelkanälen. Zwischen dem Überströmventil und der Turbine
wird ein Fliehkraftregler C eingeschaltet, der durch Spannung der Federn oder durch
Mehrbelastung des Gewichtes bei gewöhnlicher Umlaufzahl vollen Durchgang für den
Dampf gibt. (In der Abbildung ist dies dadurch angedeutet, daß die Kugeln schlaff
hängend gezeichnet sind).
-
Zwischen den Leitungsnetzen I_1 und L a ist ein Überströmventi101a
angeordnet, (las mit dem Überströmventil 01t der Turbine derart zusammenwirkt, daß
jenes erst zu öffnen beginnt, wenn letzteres vollständig geöffnet ist. Dieses Zusammenwirken
kann durch Wahl von verschieden starken Federn der beiden- Regelungsorgane oder
durch eine mechanische Verbindung derselben herbeigeführt werden. Das Zusammenwirken
ist in der Abbildung durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Für den Fall,
daß das Sicherheitsventil des Kessels auf 2o Atm. eingestellt ist, kann 01t beispielsweise
bei 19,5 Atm. zu öffnen beginnen und bei I9,7 Atm. vollständig geöffnet sein, während
01a erst bei einem etwas höheren Drucke, als die letztgenannte Zahl angibt, zu öffnen
anfängt und bei I9,9 Atm. vollständig geöffnet ist.
-
In Abb. i sind beide Überströmventile 01t und 01a an die Leitung L1
angeschlossen und somit zu dieser letzteren parallel geschaltet. Sie können jedoch
in gewissen Fällen besonders mit Rücksicht auf eine bauliche einfachere Durchführung
des Erfindungsgedankens derart in Reihe geschaltet werden, daß 0" statt an
L1 angeschlossen zu werden, an die Leitung zwischen 01t und dem Fliehkraftregler
C angeschlossen wird.
-
Parallel zum Überströmventil Ola wird ein Üruckminderungsventil Rla,
angeordnet, das öffnet, wenn -der Dampfspeicher vollständig entladen sein sollte
und das mechanisch oder durch Wahl von verschiedenen Federn init dem Druckniinderungsventil
Rag des Niederdruc.knetzes derart zusammenwirkt, daß es zu öffnen anfängt, wenn
der Druck in der Entladeleitung bis auf den Mindestwert herabsinkt.
-
Schließlich wird im Kesselraum ein Manometer JIa angeordnet, daß mittels
einer dünnen Leitung L. an den Dampfspeicher A angeschlossen ist.
-
Die angegebenen Regelungsorgane gleichen alle Schwankungen sowohl
der Brennstoffzufuhr zum Kessel als des unmittelbaren Dampfverbrauchers A1 oder
des mittelbaren A; vollständig aus, wobei Sicherheit dafür geboten ist, daß aller
Niederdruckdampf der Anlage erst zur Krafterzeugung gedient hat.
-
Die Anordnungen wirken in folgender Weise: Falls die Brennstoffzufuhr
aus irgendeinem Grunde gesteigert wird oder der Dampfverbrauch von A1 sinkt, steigt
der Kesseldruck P1 etwas. Infolgedessen öffnet sich das Überströmventil 01t noch
ein wenig und läßt eine entsprechende Mehrdampfmenge in die Turbine T treten, von
wo sie nach der Speicherleitung La gelangt. Sinkt dagegen die Brennstoffzufuhr beispielsweise
durch Schlackenbildung o. dgl. oder wird der Dampfverbrauch von Al gesteigert, so
wird weniger Dampf zum Speicher gelangen.
-
Schwankungen werden, wie ohne weiteres zu ersehen ist, unmittelbar
vom Dampfspeicher A .ausgeglichen. Für den Fall, daß bei irgendeiner Gelegenheit
die erzeugte Kraft keine genügende Verwendung findet, wird die Periodenzahl im Netze
N etwas gesteigert, wobei der Fliehkraftregler C den Dampf zur Turbine T absperrt.
Infolgedessen wird der Druck in der Hauptleitung L1 etwas gesteigert, und es wird
eine entsprechende Dampfmenge an der Turbine vorbei durch das Überströmventil 0"
unmittelbar in das Speichernetz gelassen.
-
Dieselben Anordnungen dienen für den Fall, daß der unmittelbare Dampfverbraucher
Al fortfällt. In gewissen Fällen kann dieser Dampfverbraucher aus einer Kondensationsinaschine
bestehen, die mit der Gegendruckmaschine zusammenwirkt.
-
Abb. a zeigt eine Anordnung, bei der der Speicher A nicht wie in Abb.
i Dampf unmittelbar aus der Auspuffleitung der Turbine T erhält und Dampf in dieselbe
Leitung zurückliefern kann. Hier wird statt dessen Dampf auch für niedrigeren Druck
.als den Abdampfdruck verwendet.
-
Der Abdampfdruck P, ist beispielsweise 2 kg, und an der Leitung L2
mit diesem Drucke
ist eine Papiermaschine _1l angeschlossen, während
aus der Leitung L.j, in der ein Druck von o,5 kg herrscht, eine Spiritusfabrik o.
dgl. B1 gespeist wird. In diesem Falle kann der Dampfspeicher zwischen den Drücken
2 his o.5 kg gebaut und parallel an der Leitung L a angeschlossen «erden,
die von der Leitung L.; durch ein Druckininderungsventil Ra;; getrennt ist. Zwischen
den Leitungen L, und La wird ein Lberströniventil 0,,1 eingeschaltet, das mit dein
Druckminderungsventil R1, zusami;ienwirkt. Schließlich wird ein Druckininderungsventil
R_@ zwischen den Leitungen I_, und L_" finit dem Ventil 0., parallel
angeordnet. In ge@c-issen Fällen kann es zweckmäßiger sein, ,las Druckininderungsventil
zwischen L1 und La oder zwischen L1 und L_3 anzuordnen. Das Druckminderungsventil
R,, wirkt mit dein Druckminderungsventil Ra; in oben beschriebener Weise zusaininen.
Die Wirkungsweise der verschiedenen Anordnungen der Abb.2 dürfte nach den Ausführungen
zu Abb. t klar sein.
-
Abb. 3 zeigt den Fall, daß statt einer Gegendruckturbine eine Anzapfturbine
angeordnet ist. Der Anschaulichkeit halber sind die Hochdruck- und Niederdruckteile
der Turbine oder der Dampfmaschine voneinander getrennt, aber auf derselben Welle
gezeichnet worden. Sie sind besonders mit T und L bezeichnet. Der Dampf aus dem
Niederdruckteile L wird in einen Oberflächenkondensator Y geleitet. Im übrigen entsprechen
die Bezeichnungen der Abb. 3 denjenigen der Abb. z .
-
In die Leitung zwischen den Hochdruclk-und N,iederdruckteilen T und
L der Turbine ist ein Flielikraftregler C, eingeschaltet. Dieser Regler wirkt mit
dem Regler C in der Leitung zwischen dem Überströmventil0lt und dem Hochdruckteile
T der Turbine derart zusammen, daß der Regler C, die Umlaufzahl der Turbine regelt,
beispielsweise auf einen Wert der 5o bis 51 Perioden im Netze entspricht, während
der Regler C auf eine Drehzahl entsprechend 52 bis 53 Perioden eingestellt ist.
Dieses Zusammenwirken der Fliehkraftregler kann entweder durch Wahl von zwei voneinander
völlig getrennten Reglern oder durch den Zusammenbau der beiden Z"entile oder schließlich
dadurch bewirkt werden, daß ein gemeinsames Fliehkraftpendel vorgesehen ist, das
zunächst den Hilfsmotor für das Absperrventil des Niederdruckteiles L und erst später
den Hilfsmotor für das Absperrventil des Hochdruckteiles T verstellt. Dieses Zusammenwirken
ist in der Abb.3 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet worden.
-
In gewissen Fällen, besonders dort, wo Kolbenmaschinen bereits vorhanden
sind, die den Gegendruckdampf übernehmen, aber wo die Kraft über die von diesen
abgegebene Leistung gesteigert werden soll, ist es häufig zweckdienlich, den Niederdruckteil
von dem Hochdruckteil derart zu trennen, daß für jenen eine besondere Maschine aufgestellt
wird, die Dampf aus dem Speichernetze,La erhält. Das Zusammenwirken der beiden Maschinen
wird aber auch in diesem Falle dasselbe wie für Abb. 3 beschrieben wurde.
-
Von besonderem Interesse ist diese Anordnung in dein L# alle, daß
der Speicher zum Ausrileich der Schwankungen in städtischen Elektrizitätswerken,
Eisenbahnen, industriellen Anlagen o. dgl. dient. In diesen Fällen wird die Mindestbelastung
des Werkes von dem Hochdruckteile T übernommen, der zweckmäßig als eine besondere
:Maschine gebaut wird, während die Höchstbelastung von dem Niederdruckteil L_ gedeckt
wird.
-
Bei einer Anlage nach Abb.3 kann vorausgesetzt werden, daß entweder
die Brennstoffzufuhr oder der unmittelbare Dampfverbrauch von Al, die Kraftentnahme
in K oder der mittelbare Dampfverbrauch von .-h schwankt.
-
Wird nun beispielsweise angenommen, daß der unmittelbare Dampfverbrauch
von Al plötzlich herabgesetzt oder, was dasselbe ist, die Brennstoffzufuhr etwas
gesteigert wird, so wird der Kesseldruck ein wenig steigen. Das Überströmventil
01t läßt die freigewordene Dampfmenge in den Hochdruckteil T der Turbine hinein.
Infolgedessen wird die Umlaufzahl der Turbine ein wenig gesteigert. Der Regler C,
setzt somit die Dampfmenge nach dem Niederdruckteile herab. Dieser Vorgang spielt
sich so lange ab, bis einerseits in der Leitung L1 normaler Druck entstanden ist
und andererseits wiederum normale Umlaufzahl erreicht ist.
-
Die Dampfmenge in der Leitung La steigt somit aus zwei Gründen,
teils weil durch den Hochdruckteil T der Turbine mehr Dampf zuströmt und teils weil
die Dampfmenge nach dem Niederdruckteile L der Turbine vermindert worden ist. Diese
Mehrzufuhr von Dampf wird in den Speicher A oder in die Leitung L, abgeleitet.
-
Ähnliche Verhältnisse entstehen, falls die Dampfmenge von Al gesteigert
oder die Brennstoffzufuhr herabgesetzt wird.
-
Bei Veränderungen der Kraftentnahme in K wirkt der Fliehkraftregler
C, unmittelbar in bekannter Weise, wobei der Dampfspeicher ausgleichend wirkt. Dies
ist auch bei Veränderungen im Dampfverbraucher A, der Fall.
-
Die Anordnung gemäß ebb. 4. entspricht im Aufbau der Anordnung gemäß
Abb. a. Der Dampfspeicher A arbeitet jedoch zwischen
dem Anzapfdrucke
der Turbine (2 Atm.) und einem niedrigeren Dampfbedarf (o,5 Atm.). Die Bezeichnungen
der Abbildung entsprechen im wesentlichen denjenigen der Abb. 2. Ein Unterschied
gegenüber Abb.2 besteht nur darin, daß die Überström- und Druckminderungsventile
01d und R1, Dampf von der Hauptleitung L1 unmittelbar nach der Speicherleitung LQ
gelangen lassen. Die Wirkungsweise dürfte ohne weiteres klar sein.
-
Abb. 5 zeigt eine Anlage mit zwei Aaszapfstellen für den Dampf. Derartige
Anlagen kommen in der chemischen Industrie immer mehr vor. Die Abbildung zeigt als
Beispiel einen Fall aus einer Sulfitfabrik, in der Dampf teils unter einem Drucke
von P, - 5 kg für den Sulfitkocher S -und teils unter einem Drucke von P3 - o,5
kg für die Papiermaschine M abgezapft wird.
-
Außerdem wird gegebenenfalls Dampf unmittelbar der Kesselleitung L,
entnommen und nach einem Kocher U für sehr hohen Druck weitergeleitet.
-
Zwischen den verschiedenen Netzen sind hierfür als Gegendruckmaschinen
arbeitende Teile einer Hauptturbine angeordnet, die im vorliegenden Falle auf ein
und derselben Welle sitzen. Der Hochdruckteil der Turbine ist wieder mit T, der
Mitteldruckteil mit M, und der Niederdruckteil mit L bezeichnet. Vor dem
Hochdruckteile T ist wie vorher ein Überströmventil 01t, zwischen den Hochdruck-
und Mitteldruckteilen T und M, ein ÜberströmventilO2. und ein Fliehkraftregler
C2 und zwischen den Mitteldruck- und Niederdruckteilen ilde und L ein Fliehkraftregler
C3 angeordnet. Zwischen den Hochdruck-und Mitteldruckleitungen L1 und L_, sind zwei
parallel geschaltete Ventile, nämlich ein Überströmventil 012 und ein Druckminderungsv
entil R12 angeordnet. In derselben Weise sind zwischen den Mitteldruck- und Niederdruckleitungen
ZZ und La zwei Ventile, ein Merströmventil 02Q und ein Druckminderungsventil
R., angeordnet.
-
Die Wirkungsweise der Anlage ergibt sich aus der vorhergehenden Beschreibung.
Der Regler C2 ist für gewöhnliche Umlaufzahl, die Regler Cl und C2 sind auf eine
etwas höhere Umlaufzahl eingestellt. Die Überströmventile 01t und 012 arbeiten derart
zusammen, daß 012 erst bei etwas höherem Drucke als 01t öffnet. Das überströmventil
02Q ist auf etwas höheren Druck als 02m und letzteres auf etwas höheren Druck als
das Druckminderungsventil R12 eingestellt.
-
Selbstverständlich können genau dieselben Regelungsvorrichtungen verwendet
werden, auch für den Fall, daß eine andere Speicherausführung als die angegebene
zur Verwendung kommt.