DE1161288B - Anordnung zum Schutze des UEberhitzers gegen Verbrennen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 22 g

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 13 d -10/03

1 161 288
S 65508 Ia/13 d
21. Oktober 1959
16. Januar 1964

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schütze des Überhitzers gegen Verbrennen in einer Dampfkraftanlage mit zwischen Überhitzer und Kraftmaschine abzweigender Bypaßleitung, in der ein Bypassventil angeordnet ist, mit dem ein Vergleichsorgan in Wirkungsverbindung steht, das einen dem Druck des Arbeitsmittels hinter dem Überhitzer entsprechenden Impuls mit einem Grenzimpuls vergleicht und das, wenn der Druckimpuls diesen Grenzimpuls übersteigt, das Bypaßventil öffnet.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art liegt der Ansprechdruck des Bypaßventils, der durch den Grenzimpuls dargestellt wird, höher als der Frischdampfdruck. Solche Anordnungen schützen die Dampferzeugungsanlage gegen unzulässigen Überdruck. Bei schnellem Schließen des Ventils an der Kraftmaschine vergeht eine gewisse Zeit, bis der Ansprechdruck erreicht ist. Diese Zeit wird besonders groß, wenn bei Teillast das plötzliche Schließen stattfindet. Der Dampfstrom im Überhitzer ist dabei unterbrochen, so daß die Gefahr besteht, daß der Überhitzer verbrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei solchen Anlagen zusätzlich einen Schaden an den Überhitzerrohren bei raschem Abfall der Dampfentnahme zu vermeiden, solange der Druck noch nicht den Wert erreicht hat, bei dem sonst üblicherweise das Bypaßventil öffnet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Vergleichsorgan vorhanden ist, das einen der zeitlichen Druckänderung-^⁷- des Arbeitsmittels entsprechenden Impuls mit einem zugehörigen Grenzimpuls vergleicht und das, wenn der Druckänderungsimpuls diesen Grenzimpuls übersteigt, unabhängig von dem Druckimpuls das Bypaßventil öffnet.

Durch das weitere Vergleichsorgan wird auf einfache Weise erreicht, daß das Bypaßventil auch dann öffnet, wenn der Dampfstrom im Überhitzer klein wird, ohne daß dabei ein unzulässiger Überdruck auftreten muß. Dies kann z. B. bei starkem Drosseln des Ventils an der Kraftmaschine der Fall sein. Der Überhitzer ist somit auch bei rasch abfallender Dampfentnahme gegen Verbrennen geschützt.

Es ist auch bekannt, zum Regeln einer Betriebsgröße eines Dampferzeugers einen dieser Betriebsgröße proportionalen Impuls und einen von der zeitlichen Änderung dieser Betriebsgröße abhängigen Impuls in ihren Wirkungen additiv zusammenzuschalten, um Schwankungen der Betriebsgröße möglichst klein zu halten. Bei der erfindungsgemäßen Anord-Anordnung zum Schütze des Überhitzers
gegen Verbrennen

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,

Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

Schwelm (Westf.), Westfalendamm 10

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Paul Profos, Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 16. Oktober 1959 (Nr. 79 529)

nung wirken dagegen der Druckimpuls und der zeitliche Druckänderungsimpuls unabhängig voneinander, so daß die bekannte Regelvorrichtung sich nicht mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung vergleichen läßt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Grenzimpuls für die zeitliche Druckänderung des Arbeitsmittels in Funktion der Last des Dampferzeugers veränderbar, so daß auch bei Teillastbetrieb gewährleistet ist, daß das Bypaßventil rechtzeitig öffnet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

F i g. 1 zeigt ein Schaltschema einer Dampfkraftanlage nach der Erfindung und

F i g. 2 einen abgewandelten Teil der Anlage nach Fig. 1.

Gemäß F i g. 1 ist mit 1 ein Verdampfer bezeichnet und mit 2 ein daran anschließender Überhitzer. Von dem Überhitzer 2 führt eine Frischdampfleitung 3 zu einer Turbine 4, die einen elektrischen Generator 5 antreibt. Am Eintritt der Turbine 4 befindet sich ein Ventil 6. Der Austritt der Turbine 4 ist über eine Leitung 7 mit einem Kondensator 8 verbunden, und von diesem führt eine Leitung 9 über eine Kondensatpumpe 10 und einen Vorwärmer 11 in einen Speise-

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behälter 12. Der Speisebehälter 12 ist über eine Leitung 13 mit dem Verdampfer 1 verbunden, wobei in diese Leitung eine Speisepumpe 14 und ein Vorwärmer 15 eingeschaltet sind. Hinter dem Überhitzer 2 und vor dem Ventil 6 zweigt eine Bypaßleitung 16 ab, die in die Verbindungsleitung 7 zwischen Turbine 4 und Kondensator 8 einmündet und die ein als Sicherheilsventil gegen zu hohen Druck ausgebildetes Absperrorgan 18 enthält. In die Bypaßleitung 16 mündet hinter dem Absperrorgan 18 eine Leitung 19 ein, die hinter der Speisepumpe 14 an die Leitung 13 angeschlossen ist und die Speisewasser zu Kühlzwecken heranführt. In die Leitung 19 ist ein Durchflußregelorgan 20 eingebaut, das von einem hinter ihm an die Leitung 19 angeschlossenen Druckempfänger 21 über einen Regler 22 beeinflußt wird. Der Regler 22 erhält einen Sollwert über eine Impulsleitung 23 zugeführt, die an einen Druckimpulsgeber 24 angeschlossen ist, der seinerseits mit der Bypaßleitung 16 in Verbindung steht. Der Druck des der Bypaßleitung 16 zugeführten Kühlwassers ändert sich also in Abhängigkeit des Dampfdruckes in der Bypaßleitung hinter dem Absperrorgan 18.

Das Absperrorgan 18 in der Bypaßleitung 16 spricht außer auf zu hohen Frischdampfdruck auch auf zeitliche Druckänderungen des Dampfes zwischen Verdampfer 1 und Ventil 6 an. Zu diesem Zweck ist an die Bypaßleitung 16 eine Leitung 25 angeschlossen, die ein Drosselorgan 26 enthält und in einen als auf der rechten Seite, da infolge des Drosselorgans 26 und des Speicherraumes 27 der Druck auf der rechten Seite ües Kolbens 32 zunächst noch erhalten bleibt und sich erst allmählich der Erhöhung anpaßt. Zugleich mit dem Öffnen des Absperrorgans 18 wird über das Gestänge 35 die Kurvenscheibe 36 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt und dabei das Absperrorgan 38 in der Speisewasser heranführenden Leitung 19 geöffnet, so daß der durch die Bypaßleitung 16 strömende Dampf gleichzeitig gekühlt wird.

Bei weniger plötzlichen Druckerhöhungen, auf die der Kolben 32 nicht ansprechen würde, öffnet das Absperrorgan 18 mit Hilfe der auf Überdruck ansprechenden Steuerung, so daß auch in diesem Falle eine hinreichende Sicherheit gegen Schäden des Überhitzers vorhanden ist. da bei einer solchen Druckerhöhung ein zur Kühlung des Überhitzers ausreichender Dampffluß erhalten bleibt.

Gemäß Fig. 2 ist die Anlage so abgewandelt, daß das Ansprechen des Absperrorgans in der Bypaßleitung 16 mit der Belastung des Dampferzeugers 1, 2 sich ändert, und zwar sowohl das Ansprechen auf Grund plötzlicher Druckerhöhungen als auch auf Grund eines zu hohen Druckes. Von der Bypaßleitung 16 zweigt wiederum eine ein Drosselorgan 26' enthaltende Leitung 25' ab, die in einen Speicherraum 27' mit einem an einer Feder 29' abgestützen Kolben 28' mündet. Von dem Speicherraum 27' führt

Speicherraum 27 einmündet. In dem Speicherraum 30 eine Leitung 30' zu einem Druckdifferenzempfänger 27 ist ein Kolben 28 vorgesehen, der sich auf der der Leitung 25 abgewendeten Seite an einer Feder 29 abstützt. Vom Speicherraum 27 führt eine Leitung 30 zu einem Zylinder 31 mit Kolben 32, der mit der Spindel des Absperrorgans 18 in Verbindung steht. 35 Auf der der Spindel abgewendeten Seite des Kolbens 32 ist eine Feder 33 im Zylinder 31 angeordnet. Auf der anderen Kolbenseite mündet eine Leitung 34 in den Zylinder 31, die an die Bypaßleitung 16 angeschlossen ist. Über ein Gestänge 35 ist die Spindel 40 des Absperrorgans 18 mit einer Kurvenscheibe 36 verbunden, die um einen Punkt 37 schwenkbar ist. An der Kurve der Kurvenscheibe 36 stützt sich die Spindel eines Absperrorgans 38 ab, das in der Leitung 19 zwischen deren Einmündung in die Bypaß- 45 leitung 16 und dem Durchflußregelorgan 20 angeordnet ist.

Im Normalbetrieb gelangt der im Verdampfer 1 und im Überhitzer 2 erzeugte Dampf über die Frisch-40, der eine Membran 41 enthält. In einem durch die Membran 41 getrennten Raum des Druckdifferenzempfängers 40 endet eine Leitung 34', die mit ihrem anderen Ende an der Bypaßleitung 16 angeschlossen ist. Die Membran 41 stützt sich über eine Stange 42 an einem Steuerschieber 43 ab, der seinerseits an einer Feder 44 anliegt, deren Kraft mittels eines Handrades 45 verstellbar ist. Zu dem Zylinder des Steuerschiebers 43 wird über eine Leitung 46 ein Druckmittel zugeführt. Außerdem steht der Zylinder des Steuerschiebers 43 über eine Leitung 47 mit dem Zylinder eines Servokolbens 48 in Verbindung und dieser seinerseits mit dem Absperrorgan 18' in der Bypassleitung 16. Am Zylinder des Servokolbens 48 ist eine Abflußleitung 58 für Druckmittel angeschlossen, die ein Drosselorgan 59 enthält, damit sich im Zylinder ein Druck aufbauen kann, unter dessen Wirkung sich der Servokolben 48 nach rechts verschiebt und das Absperrorgan 18' öffnet. Das Dros-

dampfleitung 3 in die Turbine 4, wo er entspannt und 50 selorgan 26' ist über eine Spindel 49 mit einem nicht dann im Kondensator 8 niedergeschlagen wird. Das dargestellten Laststeuergerät verbunden, das den

Kondensat wird über den Vorwärmer 11, den Speisebehälter 12 und den Vorwärmer 15 mittels der Pumpen 10 und 14 dem Verdampfer 1 zugeführt. Dabei wird das Absperrorgan 18 in der Bypaßleitung durch die Feder 33 geschlossen gehalten, weil beiderseits des Kolbens 32 der Druck gleich groß ist; desgleichen wird auch das Absperrorgan 38 in der Leitung 19 geschlossen gehalten.

Bei plötzlichen Druckerhöhungen, wie sie z. B. auftreten können, wenn das Ventil 6 rasch geschlossen wird und damit ein Verbrennen des Überhitzers infolge des stagnierenden Dampfes zu befürchten ist, öffnet das Absperrorgan 18, und es entweicht Dampf über die Bypaßleitung 16 in den Kondensator 8. Das 6g Öffnen des Absperrorgans 18 kommt dadurch zustande, daß bei Druckerhöhungen diese auf der in F i g. 1 linken Seite des Kolbens 32 schneller wirken Querschnitt des Drosselorgans 26' in Funktion der Belastung des Dampferzeugers 1, 2 verändert, und zwar bei kleiner Last den Drosselquerschnitt verkleinert, und umgekehrt.

Die bis hierher beschriebene Steuerung spricht auf die Druckänderungsgeschwindigkeit des Dampfes an. Außerdem ist eine auf einen bestimmten Höchstdruck ansprechende Steuerung vorgesehen, wozu von der Bypassleitung 16 eine Leitung 34" abzweigt, die zu einem Druckempfänger 50 führt. Die Membran 51 dieses Empfängers ist über eine Stange 52 mit einem Steuerschieber 53 verbunden, dessen Zylinder an eine Druckmittelzuführleitung 56 angeschlossen ist und außerdem über eine Leitung 57 an die Leitung 47, die vom Steuerschieber 43 zum Servokolben 48 führt. In den der Leitung 34" abgewendeten Raum des Druckempfängers 50 mündet eine Leitung 54, die wie

die Spindel 49 des Drosselorgans 26' mit dem nicht dargestellten Laststeuergerät verbunden ist, so daß sich der Druck des Mediums in der Leitung 54 und damit auf der rechten Seite der Membran 51 in Abhängigkeit der Last ändert.

Bei plötzlichen Druckänderungen wird die Membran 41 des Druckdifferenzempfängers 40 in der Zeichnung nach rechts gedruckt und ebenso der Steuerschieber 43 über die Stange 42, so daß Druckmittel aus der Leitung 46 über die Leitung 47 auf die linke Seite des Servokolbens 48 gelangt, diesen nach rechts verschiebt und dabei das Absperrorgan 18' öffnet, so daß Dampf über die Bypaßleitung 16 in den Kondensator strömen kann. Wenn dagegen bei langsamerem Druckanstieg der an der Membran 51 des Druckempfängers 50 eingestellte Höchstdruck überschritten wird, so wird der Steuerschieber 53 in der Zeichnung nach rechts verschoben und die Druckmittelzufuhr aus der Leitung 56 freigegeben und der Servokolben 48 ebenfalls im das Absperrorgan 18' öffnenden Sinne verschoben.

Anstatt den Sollwert des Reglers 22 in F i g. 1 von dem Dampfdruck in der Bypaßleitung abhängig zu machen, hängt er bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung von der Belastung des Dampferzeugers 1, 2 ab, indem die Sollwertimpulsleitung 23 in entsprechender Weise, wie dies für das Drosselorgan 26' und den Druckempfänger 50 in dem Beispiel nach F i g. 2 der Fall ist, an ein Laststeuergerät angeschlossen ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Schütze des Überhitzers gegen Verbrennen in einer Dampfkraftanlage mit zwischen Überhitzer und Kraftmaschine abzweigender Bypaßleitung, in der ein Bypaßventil angeordnet ist, mit dem ein Vergleichsorgan in Wirkungsverbindung steht, das einen dem Druck des Arbeitsmittels hinter dem Überhitzer entsprechenden Impuls mit einem Grenzimpuls vergleicht und das, wenn der Druckimpuls diesen Grenzimpuls übersteigt, das Bypaßventil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Vergleichsorgan vorhanden ist, das einen der zeitlichen Druckänderung J des Arbeitsmittels entsprechenden Impuls mit einem zugehörigen Grenzimpuls vergleicht und das, wenn der Druckänderungsimpuls diesen Grenzimpuls übersteigt, unabhängig von dem Druckimpuls das Bypaßventil öffnet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzimpuls für die zeitliche Druckänderung des Arbeitsmittels in Funktion der Last des Dampferzeugers veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 701 324;
schweizerische Patentschriften Nr. 155 876,157 422, 780.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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