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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren
zum Einspeisen von Wasser in einem Dampfgenerator oder Boiler in
einem Wärme-
oder Kernkraftwerk. Die vorliegende Erfindung richtet sich im Speziellen
an ein derartiges System und Verfahren, das eine Wärmeleitung
umfasst, die einen Wärmetauscher
und eine Überbrückungsleitung
zum Überbrücken des
Wärmetauschers
durch Umschaltventile besitzt.
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Ein
Speisewassersystem für
eine Dampfturbinenanlage besitzt nach dem Stand der Technik typischer
Weise einen Wärmeaustauscher
als Speisewassererhitzer als auch eine Überbrückungsleitung für Speisewassererhitzer,
um den Wärmetauscher
zu überbrücken. Das
Speisewassersystem nach dem Stand der Technik besitzt ebenso ein
Einlass-Überbrückungsventil
und ein Auslass-Überbrückungsventil,
um zwischen der Leitung durch den Wärmetauscher (oder der Wärmeleitung)
und der Überbrückungsleitung
zu schalten.
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Das
Einlass-Überbrückungsventil
ist typischer Weise ein Zweiwege-Umschaltventil, das an dem Abzweigpunkt
zwischen der Wärmeleitung
und der Überbrückungsleitung
angeordnet ist. Das Einlass-Überbrückungsventil
wird dazu genutzt, um eine der beiden Richtungen zu nutzen – die Wärmeleitung oder
die Überbrückungsleitung.
Das Auslass-Überbrückungsventil
ist ein Isolierventil, das stromabwärts des Wärmetauschers und stromaufwärts des
Verbindungspunkts zur Überbrückungsleitung
in der Wärmeleitung
angeordnet ist.
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Das
Einlass- und Auslass-Überbrückungsventil
hat jeweils einen Kolben in einer Kolbenkammer zur Aktivierung der
Ventile. Wenn Druck in den Kolbenkammern aufgebaut ist, dann werden
die Kolben so verschoben, dass die Einlass-Überbrückungsventile
von der Überbrückungsleitungsseite zur
Wärmeleitungsseite
umschalten können,
und das Auslass-Überbrückungsventil öffnen kann.
Zu diesem Zeitpunkt fließt
auf den anderen Seiten der Kolben in den Kolbenkammern das Wasser
aus dem System ab. Folglich werden die Ventile mit schnell arbeitendem
Eigenwasserdruck, als Antriebsquelle ohne irgendwelche anderen Aktivierungsquellen,
betätigt.
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Die
oben beschriebenen Einlass- und Auslassventile nach dem Stand der
Technik sind vorteilhafte und einfache Strukturen, da der Eigendruck
als eine Aktivierungsquelle genutzt wird. Allerdings können jene
Einlass- und Auslassventile nicht aktiviert werden, wenn der erforderliche
Druck durch den Druckabfall des Steuerventils z.B. nicht verfügbar ist.
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DE 27 27 185 A1 beschreibt
ein Speisewassersystem für
einen Dampfgenerator eines Dampfkraftwerks. Eine Vorheizung für Speisewasser
wird beschrieben und eine Überbrückungsleitung
zum Überbrücken der
Vorheizung. Es wird ein Ventil für selektives
Durchlassen von Wasser durch die Vorheizung oder die Überbrückungsleitung
geliefert. Das Ventil wird durch einen Kolben aktiviert, der durch Wasserdruck
angetrieben wird.
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Kurzzusammenfassung
der Erfindung
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Folglich
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System
und ein verbessertes Verfahren zum Speisen von Wasser an einen Dampfgenerator
zu liefern, wo die Einlass- und Auslassüberbrückungsventile auch bei einem
nicht angemessenen hohen Druck in den Rohren stromaufwärts der Ventile
aktiviert werden können.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wurde ein Speisewassersystem
zum Speisen von Wasser von einem Kondensator an einem Dampfgenerator
in einer Dampfturbinenanlage geliefert, wobei das Speisewassersystem umfasst:
Eine Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe
zum Pumpen von Wasser von einem Kondensator; ein Steuerungsventil,
das stromabwärts
der Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe angeordnet ist; eine Wärmeleitung,
die stromabwärts
des Steuerungsventils angeordnet ist, wobei die Wärmeleitung einen
Wärmetauscher
zum Erhitzen von Wasser umfasst; eine Überbrückungsleitung zur Überbrückung der
Wärmeleitung
stromabwärts
des Steuerungsventils und Einlass- und Auslass-Überbrückungsventile für selektives
Durchlassen von Wasser durch entweder die Wärmeleitung oder die Überbrückungsleitung,
worin die Einlass- und/oder Auslassüberbrückungsventile durch Kolben
aktiviert werden, welche durch Wasserdruck angetrieben werden, worin
eine Ventilaktivierungsleitung zum Liefern von Wasserdruck an die
Kolben abgezweigt wird, um die Kolben zu aktivieren, von einem Punkt
zwischen der Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe und dem Steuerungsventil.
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Es
wurde ebenfalls in Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Speisen von Wasser von einem Kondensator an einen Dampfgenerator
in einer Dampfturbinenanlage geliefert, die ein Speisewassersystem
nutzt, wobei das Speisewassersystem umfasst: Eine Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe
zum Pumpen von Wasser von dem Kondensator; ein Steuerungsventil,
das stromabwärts
der Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe angeordnet ist; eine Wärmeleitung,
die stromabwärts
des Steuerungsventils angeordnet ist, wobei die Wärmeleitung
einen Wärmetauscher
zum Erhitzen von Wasser umfasst; eine Überbrückungsleitung zur Überbrückung der Wärmeleitung stromabwärts des
Steuerungsventils und Einlass- und Auslass-Überbrückungsventile für selektives
Durchlassen von Wasser durch entweder die Wärmeleitung oder die Überbrückungsleitung, wobei
das Verfahren umfasst: Verzweigen eines Teils von mit Druck beaufschlagten
Wassers von der Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe stromaufwärts des
Steuerungsventils; Liefern des abgezweigten Teils von mit Druck
beaufschlagten Wassers an eine Seite jeden Kolbens in der Kolbenkammer
der Einlass- und Auslass-Überbrückungsventile,
um die Kolben zur Aktivierung der Ventile anzutreiben; und Entwässern von
Wasser auf der gegenüberliegenden Seite
der Kolben in der Kolbenkammer.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
obigen und weitere Fähigkeiten
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende
Erörterung
mit spezifischen, anschaulichen Ausführungsformen hiervon deutlich,
die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen präsentiert
werden, in denen:
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1 ein
Flussdiagramm ist, das eine erste Ausführungsform eines Speisewassersystems
in einer Dampfturbinenanlage, übereinstimmend
mit der vorliegenden Erfindung, zeigt;
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2 ein
Flussdiagramm ist, das eine zweite Ausführungsform eines Speisewassersystems
in einer Dampfturbinenanlage, übereinstimmend
mit der vorliegenden Erfindung, zeigt; und
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3 ein
Flussdiagramm ist, das eine dritte Ausführungsform eines Speisewassersystems
in einer Dampfturbinenanlage, übereinstimmend
mit der vorliegenden Erfindung, zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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In
der nachfolgenden und ebenfalls in der obigen Beschreibung des Hintergrunds
der Erfindung werden die Referenznummern durch Elemente repräsentiert,
so dass eine redundante Beschreibung ausgelassen werden kann.
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Nun
wird eine erste Ausführungsform
eines Speisewassersystems in einer Dampfturbinenanlage mit Verweis
auf 1, übereinstimmend
mit der vorliegenden Erfindung, beschrieben. Dampf treibt eine Dampfturbine
(nicht dargestellt) zu Rotationen an und kondensiert zu Kondenswasser
in einem Kondensator (nicht dargestellt). Das Kondenswasser wird
von einer Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe 2 gepumpt,
bevor das Wasser zu einem Dampfgenerator (nicht dargestellt) zurückkehrt.
Typischerweise sind eine Kondenswasser-Pumpe, ein Wärmetauscher
und eine Speisewasser-Pumpe in dieser Reihenfolge in Serie geschaltet.
Da die vorliegende Erfindung auf beide Bereiche, die sich auf die
Kondenswasser-Pumpe und die Speisewasser-Pumpe beziehen, angewendet
werden kann, werden jene Pumpen kollektiv als Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpen
bezeichnet. Ein Steuerungsventil 4 ist stromabwärts der
Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe 2 angeordnet,
um die Flussrate zu steuern. Das Steuerungsventil 4 verursacht
einen Druckabfall.
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Das
Einlass-Überbrückungsventil 6 ist stromabwärts des
Steuerungsventils 4 angeordnet. Das Einlass-Überbrückungsventil 6 ist
ein Zweiwege-Umschaltventil und kann geschaltet werden, um selektiv
einen Strompfad durch die Wärmeleitung 8 oder
durch die Überbrückungsleitung 10 zu
formen. Die Wärmeleitung 8 besitzt
einen Wärmetauscher oder
eine Heizung 12. Ein Teil des Dampfes, der in dem Dampfgenerator
erzeugt wurde, wird in dem Wärmetauscher 12 extrahiert,
wo das Speisewasser (oder das Kondenswasser) erhitzt wird.
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Ein
Auslass-Überbrückungsventil 14 ist stromabwärts des
Wärmetauschers 12 angeordnet. Stromabwärts des
Wärmetauschers 12 ist
es mit der Überbrückungsleitung 10 und
dann mit dem Dampfgenerator, zu dem das Speisewasser zugeführt wird, verbunden.
In einigen Ausführungsformen
können mehrere
Stufen in Serie vorhanden sein, wobei jede Stufe eine Kombination
einer Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe 2 und
einer Wärmeleitung 8 umfasst.
In einem solchen Fall können
diese stromabwärts
des Verbindungspunkts der Wärmeleitung 8 und
der Überbrückungsleitung 10 zu
einer weiteren Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe 2 der
nächsten
Station verbunden sein.
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Die
Einlass- und Auslass-Überbrückungsventil-Kolbenkammer 24 und 26 sind
jeweils dem Einlass- und Auslass-Überbrückungsventilen 6 und 14 beigefügt. Die
Einlass- und Auslass-Überbrückungsventilkolben 28 und 30 sind
jeweils angeordnet und können
wechselseitig in den Kolbenkammern 24 und 26 bewegt
werden. Die Kolben 28 und 30 unterteilen den Raum
in ihren jeweiligen Kolbenkammern 24 und 26. Die
Kolben 28 und 30 bewegen sich jeweils zusammen
mit den Ventilkörpern
(nicht dargestellt) der Einlass- und Auslass-Überbrückungsventile 6 und 14.
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Erste
und zweite Räume,
die durch den Einlass-Überbrückungsventilkolben 28 in
der Einlass-Überbrückungsventilkolbenkammer 24 unterteilt sind,
haben jeweils erste und zweite Anschlüsse 32 und 34.
Gleichermaßen
haben jeweils dritte und vierte Räume, die durch den Auslass-Überbrückungsventilkolben 30 in
der Auslass-Überbrückungsventilkolbenkammer 26 unterteilt
sind, dritte und vierte Anschlüsse 36 und 38.
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Die
ersten und dritten Anschlüsse 32 und 36 sind
jeweils gewöhnlich
mit einer ersten Ventilaktivierungsleitung 44 verbunden.
Die erste Ventilaktivierungsleitung 44 kann durch ein erstes
Abflussventil 40 abfließen. Gleichermaßen sind
die zweiten und vierten Anschlüsse 34 und 38 jeweils
gewöhnlich
mit einer zweiten Ventilaktivierungsleitung 46 verbunden.
Die zweite Ventilaktivierungsleitung 46 kann durch ein
zweites Abflussventil abfließen.
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Eine
dritte Ventilaktivierungsleitung 48 wird von einem Punkt
zwischen der Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe 2 und dem
Steuerungsventil 4 abgezweigt. Ein Trennventil 50 ist
in der dritten Ventilaktivierungsleitung 48 angeordnet.
Die dritte Ventilaktivierungsleitung 48 wird stromabwärts des
Absperrventils 50 abgezweigt. Eine der abgezweigten Leitungen
ist mit einer ersten Ventilaktivierungsleitung 44 mittels
eines ersten Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventils 52 verbunden,
und die andere der abgezweigten Leitungen ist mit einer zweiten
Ventilaktivierungsleitung 46 mittels eines zweiten Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventils 54 verbunden.
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Eine
Wasserfüllleitung 16 wird
von einem Punkt zwischen dem Steuerungsventil 4 und dem Einlass-Überbrückungsventil 6 abgezweigt.
Die Wasserfüllleitung 16 ist
mit einem Punkt stromaufwärts des
Wärmetauschers 12 mit
der Wärmeleitung 8 verbunden.
Eine Abflussleitung 20 ist von einem Punkt stromabwärts des
Anschlusspunkts der Wasserfüllleitung 16 von
der Wärmeleitung 8 und
stromaufwärts des
Wärmetauschers 12 abgezweigt.
Die Abflussleitung 20 besitzt ein Abflussventil 22.
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Der
Betrieb der Ausführungsform
wird nun beschrieben. Wenn Wasser durch die Überbrückungsleitung 10 fließt, wird
das Einlass-Überbrückungsventil 6 über die Überbrückungsleitungsseite geschaltet.
Zur selben Zeit sind das Wasserfüllventil 18,
das erste Abflussventil 40, das zweite Abflussventil 42,
das dritte Abflussventil 22, das erste Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 52 und das
zweite Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 54 geschlossen.
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Wenn
der Flusspfad zur Seite der Wärmeleitung 8 gewechselt
wird, wird das Wasserfüllventil 18 geöffnet, und
es wird Wasser zur Wärmeleitung 8 geführt, welches
die Wärmeleitung 8 unter
Druck setzt. Folglich wird das erste Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 52 geöffnet, wenn
die Druckdifferenz über
das Ventilgehäuse
des Einlass-Überbrückungsventils 6 minimiert
ist. Anschließend
wird das mit vergleichsweise Hochdruck beaufschlagte Wasser zur
Aktivierung, welches nicht das Steuerungsventil 4 durchströmt, dem
ersten Anschluss 32 der Einlass-Überbrückungsventilkolbenkammer 24 und dem
dritten Anschluss 36 der Auslass-Überbrückungsventilkolbenkammer 26 durch
die dritte Ventilaktivierungsleitung 48, das erste Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 52 und
die erste Ventilaktivierungsleitung 44 zugeführt.
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Unmittelbar
danach wird das zweite Abflussventil 42 geöffnet, welches
die Druckdifferenz über die
Kolben 28 und 30 erzeugt. Dadurch bewegen sich die
Kolben 28 und 30 jeweils in Richtung der Anschlussseiten
der Anschlüsse 34 und 38.
Danach wird das Einlass-Überbrückungsventil 6 zur
Seite der Wärmeleitung 8 gedreht,
und das Auslass-Überbrückungsventil 14 wird
geöffnet.
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Wenn
der Flusspfad von der Wärmeleitung 8 zur Überbrückungsleitung 10 wechselt,
werden zuerst das Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 52 und
das zweite Abflussventil 42 geschlossen. Das erste Abflussventil 40 und
das zweite Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 54 bleiben
geschlossen. Dann wird das zweite Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 54 geöffnet. Folglich
wird das mit relativem Hochdruck beaufschlagte Wasser zur Aktivierung,
welches nicht durch das Steuerungsventil 4 fließt, dem
zweiten Anschluss 34 der Einlass-Überbrückungsventilkolbenkammer 24 und
dem vierten Anschluss 38 der Auslass-Überbrückungsventilkolbenkammer 26 zugeführt.
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Unmittelbar
danach, wird das erste Abflussventil 40 geöffnet, welches
die Druckdifferenz über die
Kolben 28 und 30 erzeugt. Dadurch bewegen sich die
Kolben 28 und 30 jeweils in Richtung der Anschlussseiten
der Anschlüsse 32 und 36.
Danach wird das Einlass-Überbrückungsventil 6 zur
Seite der Überbrückungsleitung 10 gedreht,
und das Auslass-Überbrückungsventil 14 wird
geschlossen. Das dritte Abflussventil 22 wird geöffnet, um
die Umschaltung zu garantieren.
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Wenn
alle Aktivierungen abgeschlossen sind, werden das Wasserfüllventil 18,
das dritte Abflussventil 22, das erste Abflussventil 40,
das zweite Abflussventil 42, das erste Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 52 und
das zweite Hochdruck-Aktivierungs-Wasserversorgungsventil 54 geschlossen.
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Übereinstimmend
mit der ersten oben beschriebenen Ausführungsform, können das
Einlass-Überbrückungsventil 6 und
das Auslass-Überbrückungsventil 14 aktiviert
werden, auch wenn der Druck in dem Rohr niedriger ist, als er für Ventilaktivierungen
erforderlich wäre.
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Nun
wird eine zweite Ausführungsform
eines Speisewassersystems in einer Dampfturbinenanlage, übereinstimmend
mit der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 2, beschrieben.
In dieser Ausführungsform
ist eine Ventilaktivierungspumpe 60 stromaufwärts des
Absperrventils 50 auf der dritten Ventilaktivierungsleitung 48 angeordnet.
Dadurch kann der Wasserdruck, der der ersten und zweiten Ventilaktivierungsleitung 44 und 46 zugeführt wird,
weiter gesteigert werden.
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Wenn
die Ventilaktivierungspumpe 60 stromaufwärts des
Absperrventils 50 auf der dritten Ventilaktivierungsleitung 48 angeordnet
ist, kann die dritte Ventilaktivierungsleitung 48 alternativ
an einem Punkt stromabwärts
des Steuerungsventils 4 abgezweigt werden.
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Nun
wird eine dritte Ausführungsform
eines Speisewassersystems in einer Dampfturbinenanlage, übereinstimmend
mit der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 3, beschrieben.
In dieser Ausführungsform
ist die dritte Ventilaktivierungsleitung 48 mit einer Hochdruckquelle
(nicht dargestellt) verbunden, die anders als die Speisewasser-/Kondenswasser-Pumpe 2 ist.
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Zahlreiche
Modifikationen und Variationen von der vorliegenden Erfindung sind
angesichts der obigen Lehre möglich.
Es versteht sich daher, dass innerhalb der Reichweite der beigefügten Ansprüche, die
vorliegende Erfindung in einer Art und Weise ausgeübt werden
kann, die anders ist, als sie hier speziell beschrieben wurde.