DE636159C - Einrichtung zur selbsttaetigen Schnellregelung eines Elektrodendampfkessels mit fester Elektrodenstellung auf konstanten Druck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Schnellregelung eines Elektrodendampfkessels mit fester Elektrodenstellung auf konstanten Druck durch Anpassung des Kesselwasserstandes an die jeweilige Dampfentnahme in Abhängigkeit vom Kesseldruck mittels einer an den Dampfraum des Kessels angeschlossenen Dampfdruckmeßvorrichtung.

Es ist bereits bekannt, die Leistung eines Elektrodendampfkessels mit konstantem Wasserinhalt durch vertikale Verschiebung der Elektroden zu regeln. Diese Regelungsart ist jedoch mit gewissen Schwierigkeiten verknüpft, hauptsächlich weil die Elektroden nicht nur parallel geführt, sondern auch gut isoliert und gleichzeitig druckdicht angeordnet sein müssen. Ferner sind schon Einrichtungen zur selbsttätigen Regelung von Elektrodendampfkesseln auf konstanten Druck durch Anpassung des Kesselwasserstandes an die jeweilige Dampfentnahme in Abhängigkeit von einer veränderlichen Betriebsgröße bekannt, bei denen die Begrenzung der Leistungsaufnahme und der Dampferzeugung dadurch herbeigeführt wird, daß in Abhängigkeit von der aufgenommenen Stromstärke oder Leistung ein Wasseraustrittsventil geöffnet oder geschlossen wird. Eine Regelung in Abhängigkeit vom Kesseldruck läßt sich hierbei nicht erreichen. Auch erweist sich dieses Verfahren dann als wenig günstig, wenn schnelle Regelung, also rasche Änderung des Wasserstandes, gefordert wird. Denn beim Auffüllen des Kessels mit relativ kaltem Speisewasser wird das Gleichgewicht zwischen Wasserinhalt und Wärmeinhalt gestört, und außerdem wird die Salzkonzentration verringert. Die Folge ist, daß der Dampfdruck stark abfällt und die Leitung rasch zurückgeht. Es vergehen dann oft mehrere Stunden, bis der normale Druck sich wiederherstellt.

Es sind auch Einrichtungen zur selbsttätigen Schnellregelung eines Elektrodendampfkessels mit fester Elektrodeneinstellung auf konstanten Druck bekanntgeworden, bei denen der Kesselwasserstand der Dampfentnahme in Abhängigkeit vom Kesseldruck mittels einer an den Dampfraum des Kessels angeschlossenen Dampfdruckmeßvorrichtung angepaßt wird.

Demgegenüber ist Gegenstand'der Erfindung, daß die Dampfdruckmeßvorrichtung aus zwei Kontaktmanometern besteht, von denen das eine die mit mäßiger Geschwindigkeit vor sich gehende Speisung des Kessels mit Frischwasser in bzw. außer Betrieb setzt, während das andere auf seiner unteren bzw. oberen Druckgrenze, die beide außerhalb der Druckgrenzen des Kontaktmanometers für die Frischwasserzufuhr liegen, eine Hilfsvorrichtung in Tätigkeit setzt,

*.) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Wilhelm Feldmann in Berlin-Siemensstadt.

durch welche eine mit großer Geschwindigkeit vor sich gehende-Erhöhung bzw. Erniedrigung des Kesselwässerstandes veranlaßt wird.

Wird dabei ein-wärmeisolierter Heißwasserspeicherraum verwendet, der in bekannter. Weise, mit dem Elektrodendampfkessel einerseits über eine elektromotorisch angetriebene Förder-' pumpe und andererseits über eine Ablaßleitung in Verbindung steht, so ordnet man zweckmäßig ίο in der den Speicherraum mit dem Kessel verbindenden Heißwasserspeiseleitung, in einer der Förderpumpe frisches Wasser zuführenden Leitung und in der Ablaßleitung elektromagnetisch betätigte Absperrorgane an, die durch Vermittlung von Relais von der Dampfdruckmeßvorrichtung gesteuert werden. Dabei kann in der das Frischwasser zur Förderpumpe führenden Leitung ein Drosselorgan angeordnet und das in der Heißwasserspeiseleitung hegende ao Absperrorgan als Umschaltventil ausgebildet sein, das in seiner einen Stellung eine Verbindung der Saugseite der Förderpumpe mit dem Heißwasserspeicherraum und in seiner anderen Stellung mit der das Drosselorgan enthaltenden . 25 Frischwasserzuleitung herstellt. Man kann jedoch auch die Schnellregelung des Kesselwasserstandes ohne Verwendung eines Heißwasserspeichers in ebenfalls bekannter Weise durch Eintauchen und Herausziehen eines Verdrängerkörpers bewirken. In diesem Fall wird die durch das Kontaktmanometer mit den weiteren Druckgrenzen gesteuerte Hilfsvorrichtung zum Antrieb des Verdrängerkörpers verwendet, derart, daß auf der unteren Druckgrenze des Kontaktmanometers der Verdrängerkörper in das Kesselwasser hinein- und auf der oberen Druckgrenze aus dem Kesselwasser herausbewegt wird.

Eine elektrische Dampferzeugungsanlage mit Elektrodendampfkessel, bei der sich die Regelung des Wasserstandes unter Mitwirkung eines Verdrängerkörpers vollzieht, ist an sich bekannt. Bei dieser bekannten Anlage wird der Verdrängerkörper durch einen Kolben gebildet, der sich in einem mit dem Kesselwasserraum kommunizierenden Speicherzylinder bewegt und dazu dient, das Wasser im Speicherzylinder bei zu hohem Dampfdruck unter Druck zu halten und bei zu niedrigem Dampfdruck so lange in den Kesselraum hinüberzudrücken, bis der Dampfdruck im Kessel wieder genügend angewachsen ist. Eine Schnellregelung des Wasserstandes findet dabei überhaupt nicht statt. Diese kommt jedoch bei der mit einem Verdrängerkörper arbeitenden Ausführungsform der Erfindung zustande, und zwar dadurch, daß der Verdrängerkörper hier unmittelbar in das KesseLwasser • hinein-bzw. aus dem Kesselwasser herausbewegt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Der Elektrodendampfkessel 1 ist zwecks Speisung mit Frischwasser durch die Leitung 2 über eine elektrisch angetriebene Pumpe 3, ein , elektromagnetisch gesteuertes Umschaltventil 4 .,und ein Drosselventil 5 mit einem Frischwasser- * behälter 6 verbunden. Eine Ablaßleitung 7 und eine von dieser abzweigende Leitung 10 verbinden den Kessel 1 über ein elektromagnetisch gesteuertes Ablaßventile bzw. über ein Abschlammventil 11 mit einem als Speicherraum ausgebildeten, gut wärmeisolierten Behälter 9. Eine Überlaufleitung 12 führt, vom oberen Teil des Speicherbehälters 9 über eine in dem Frischwasserbehälter 6 angeordnete Rohrschlange 13 ins Freie. Der Motor der Pumpe 3 wird durch ein Schaltschütz 20 ein- bzw. ausgeschaltet, welches an ein Niederspannungsnetz 14 angeschlossen ist und durch ein mit einem Kontaktmanometer 15 zusammenwirkendes Relais 16 entsprechend vorausbestimmten Werten des in dem Elektrodendampfkessel herrschenden Druckes die Speisung einleitet oder unterbricht. Mit dem Umschaltventil 4 steht ein zweites Kontaktmanometer 17 über Relais 18 und 19 in Verbindung, das beim Erreichen seiner unteren Druckgrenze ein Umschalten des Ventils 4 auf den Speicherbehälter 9 bzw. beim Erreichen seiner oberen Druckgrenze ein Öffnen des Ablaßventils 8 bewirkt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Es sei angenommen, daß sich in dem Elektrodendampfkessel die für den normalen Betrieb mit annähernd konstantem Dampfdruck erforderliche Wassermenge befindet, daß die Speisepumpe 3 stillsteht und daß die Elektroden an ein Hochspannungsnetz angeschlossen sind. Bei normaler, d. h. praktisch konstanter Dampf- too entnahme sinkt allmählich der Dampfdruck, da der Wasserstand im Kessel zurückgeht. Sobald nun die am Kontaktmanometer 15 eingestellte untere Druckgrenze erreicht wird, spricht das Relais 16 an und schaltet über das Schütz 20 den Motor der Speisepumpe 3 ein. Es wird infolgedessen, da das Umschaltventil 4 die gezeichnete Stellung einnimmt, aus dem Behälter 6 kaltes Frischwasser angesaugt und in den Kessel gefördert, dessen Menge pro Zeiteinheit der Einstellung des Drosselventils 5 entspricht. Mit steigendem Wasserspiegel steigt auch die Leistungsaufnahme des Kessels und damit der Dampfdruck. Sobald nun der Druck auf die an dem Kontaktmanometer 15 eingestellte obere Grenze gestiegen ist, fällt das Relais 16 wieder ab, und die Speisung mit Frischwasser wird unterbrochen.

Bisher war nur von konstanter Dampfentnahme die Rede. Tritt jedoch der Fall ein, daß erheblich mehr oder erheblich weniger Dampf dem Kessel entnommen wird, so ist

in kurzer Zeit ein wesentlich größerer Druckabfall bzw. Druckanstieg im Dampfraum des Kessels die Folge. Dann tritt das zweite Kontaktmanometer 17 in Tätigkeit. Bei einer Abnahme des Druckes bis zu der an dem Kontaktmanometer 15 eingestellten unteren Druckgrenze wird lediglich die Speisepumpe in Betrieb gesetzt. Sobald aber die an dem Kontaktmanometer 17 eingestellte untere Druckgrenze, die niedriger liegt als die am Kontaktmanometer 13 eingestellte untere Grenze, erreicht wird, wird das Relais 18 angezogen. Dadurch wird das Umschaltventil 4 auf den Speicherbehälter 9 umgeschaltet, so daß nunmehr die Speisepumpe heißes Wasser von der Konzentration des Kesselwassers in den Kessel fördert. Die Fördermenge ist dabei, weil die Zuleitung 21 kein Drosselorgan enthält, erheblich größer als die Menge des vorher geförderten kalten Frischwassers.

Die Menge des pro Zeiteinheit in den Kessel geförderten Wassers ist sowohl bei Speisung mit Frischwasser als auch bei Zuführung von heißem Wasser aus dem Speicherbehälter so zu bemessen, daß die Füllung bis zum Höchstwasserstande nicht unnötig lange dauert. Dabei ist jedoch Rücksicht darauf zu nehmen, daß die Fülldauer stets größer ist als die für die Füllung mit heißem bzw. kaltem Wasser geltende Stabilisierungszeit. Trägt man diesen Umständen Rechnung, so kann man die Fülldauer bei heißem Wasser auf eine wesentlich kürzere Zeit bringen als bei Frischwasser. Man erreicht dies in einfacher Weise dadurch, daß man den Motor der Förderpumpe stets mit der vollen Spannung betreibt und bei Speisung mit Frischwasser die Fördermenge der Pumpe durch Einstellen des Drosselventils 5 auf den gewünschten Betrag herabsetzt.

Tritt nun infolge geringerer Dampfentnahme eine Steigerung des Dampfdruckes ein, so wird beim Erreichen der am Kontaktmanometer 17 eingestellten oberen Druckgrenze, welche höher liegt als die an 15 eingestellte obere Druckgrenze, das Relais 19 zum Ansprechen gebracht, was ein öffnen des Ablaßventils 8 zur Folge hat. Die Ablaßleitung 7 ist so bemessen, daß durch sie in der Zeiteinheit mindestens so viel Wasser ablaufen kann, wie bei Speisung mit heißem Wasser aus dem Behälter 9 durch die Pumpe 3 in den Kessel 1 eingefüllt wird. Sobald der Dampfdruck auf die am Kontaktmanometer 17 eingestellte untere Druckgrenze gesunken ist, schließt sich das Ablaßventil 8, und der Ablauf-Vorgang ist beendet.

Der Speicherbehälter 9 braucht nicht außerhalb des Kessels angeordnet zu sein, sondern kann, wie in der Zeichnung punktiert dargestellt, auch durch einen im Kesselinneren vorgesehenen konzentrischen Ringraum ersetzt werden, in den bei sinkender Dampfentnahme das Wasser aus dem eigentlichen Elektrodenraum des Kessels hinübergepumpt wird,: unv bei wieder steigender Dampfentnahme in den Arbeitsraum zurückgepumpt-zu werden,- ohne daß sich der Wärmeinhalt und der Salzgehalt des Wassers ändert.

Man kann die Schnellregelung trotz feststehender Elektroden auch ohne Einfüllen oder Ablassen von Kesselwasser durchführen, also den Wasserinhalt des Kessels konstant halten, indem man in an sich bekannter Weise bei gesteigerter Dampfentnahme durch Eintauchen eines Verdrängerkörpers den Wasserstand im Kessel erhöht. Die Bewegung des Verdrängerkörpers in das Kesselwasser hinein bzw. aus ihm heraus wird über eine Hilfsvorrichtung durch das Kontaktmanometer 17 veranlaßt, dessen eingestellte Druckgrenzen so gewählt sind, daß sie die an dem Kontaktmanometer 15 eingestellten Druckgrenzen umfassen. Tritt bei gesteigerter Dampfentnahme eine Abnahme des Druckes bis zu der an dem Kontaktmanometer 15 eingestellten unteren Druckgrenze ein, so wird lediglieh die Speisepumpe in Betrieb gesetzt, um dem Kessel frisches Wasser zuzuführen; die Pumpe läuft dann so lange, bis am Kontaktmanometer 15 die obere Druckgrenze überschritten wird. Sobald aber die an dem Kontaktmanometer 17 eingestellte untere Druckgrenze erreicht wird, wird der Verdrängerkörper durch Vermittlung der vorstehend erwähnten Hilfsvorrichtung so weit in das Kesselwasser hineinbewegt, daß der für den gegebenen Betriebszustand erforderliche Wasserstand erreicht wird. W^Tird nun die Dampfentnahme geringer, so tritt eine Steigerung des Dampfdruckes ein, bis die an dem Kontaktmanometer 17 eingestellte obere Druckgrenze erreicht wird, so daß. der Verdrängerkörper nunmehr eine Bewegung aus dem Kesselraum heraus erfährt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Einrichtung zur selbsttätigen Schnellregelung eines Elektrodendampfkessels mit fester Elektrodenstellüng auf konstanten Druck durch Anpassung des Kesselwasser Standes an die jeweilige Dampfentnahme in Abhängigkeit vom Kesseldruck mittels einer an den Dampfraum des Kessels ange- no schlossenen Dampfdruckmeßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfdruckmeßvorrichtung aus zwei Kontaktmanometern (15,17) besteht, von denen das eine (15) die mit mäßiger Geschwindigkeit vor sich gehende Speisung des Kessels mit Frischwasser in bzw. außer Betrieb setzt, während das andere (17) auf seiner unteren bzw. oberen Druckgrenze, die beide außerhalb der Druckgrenzen des Kontaktmanometers für die Frischwasserzufuhr (15) liegen, . eine Hilfsvorrichtung in Tätigkeit setzt,

   durch welche eine mit großer Geschwindigkeit vor sich gehende Erhöhung bzw. Erniedrigung des Kesselwasserstandes veranlaßt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch ι mit einem wärmeisolierten Heißwasserspeicherraum, der- mit dem Elektrodendampfkessel .einerseits über eine elektromotorisch betriebene Förderpumpe und andererseits über eine Ablaßleitung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Spei- - cherraum (9) mit dem Kessel (1) verbindenden Heißwasserspeiseleitung (21, 2), in einer der Förderpumpe (3) frisches Speisewasser zuführenden Leitung (2) und in der Ablaßleitung (7) elektromagnetisch betätigte Absperrorgane (4, 8) angeordnet sind, die durch Vermittlung von Relais (16, 18, 19) von der Dampfdruckmeßvorrichtung (15, 17) gesteuert werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der das Frischwasser zur Förderpumpe (3) führenden Leitung (2) ein Drosselorgan (5) angeordnet und das in der Heißwasserspeiseleitung (21, 2) liegende Absperrorgan (4) .als Umschaltventil ausgebildet ist, das eine Verbindung der Saugseite der Förderpumpe (3) in seiner einen Stellung mit dem Heißwasserspeicherraum (9)Yund in seiner anderen Stellung mit der das Drosselorgan (5) enthaltenden Frischwasserzuleitung herstellt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Kessel lediglich mit Frischwasser gespeist und die Veränderung des Kessel-Wasserstandes zwecks Schnellregelung durch einen Verdrängerkörper bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet.fdaß die durch das Kontaktmanometer mit den weiteren Druckgrenzen (17) gesteuerte Hilfsvorrichtung zum Antrieb des Verdrängerkörpers dient, derart, daß auf der unteren Druckgrenze des Kontaktmanometers (17) der Verdrängerkörper in das Kesselwasser hinein- und auf der oberen Druckgrenze aus dem Kesselwasser herausbewegt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen