带液位检测装置的凝汽式汽轮机和调节液位的方法

摘要

一种凝汽式汽轮机，包括用于储存凝汽式汽轮机的已凝结的工作流体(10)的冷凝液储存器(1)以及用于检测所述冷凝液储存器中液位的液位检测装置。液位检测装置包括第一压力检测装置(2)，用于检测处于冷凝液储存器中第一高度的已凝结的工作流体(10)的第一压力(P1)，以及包括第二压力检测装置(3)，用于检测处于冷凝液储存器中第二高度之上的第二压力(P0)；以及包括评估装置，用于形成第一和第二压力之间的压差(ΔP)以及用于输出与该压差对应的输出信号。

说明书

技术领域

在凝汽式汽轮机中，蒸汽状的工作流体在流过汽轮机后至少部分凝结。凝结的工作流体被暂时储存在冷凝液储存器中，并优选通过冷凝液泵从该储存器中排出。

在此，应防止冷凝储存器过载和空转以及防止与之相关的冷凝液泵的干转(Trockenlaufen)。为此，需要调节液位，液位调节将冷凝液储存器中已凝结的工作流体的液面高度保持在上下极限值之间。这种液位调节需要已凝结的工作流体当前在冷凝液储存器中的液面高度作为实际参数。

背景技术

DE 40 22 544 A1原则上公开了这种冷凝液液位调节装置。该文献并没有给出有关当前液面高度检测的说明。液面高度检测在同样致力于研究凝汽式汽轮机的DE 28 16 636中也没有提及。

迄今由企业内部的实践可知，为测量液位，使用一个浮体，它在凝结的工作流体的表面上浮动并且例如电磁地或光学地获取已凝结的工作流体的测地高度。然而这种浮动物是敏感且较为昂贵的构件，它们经常在业已开始运转或运行时就受损。使用这些昂贵构件造成安装和拆除的花费较大，以及必要时要对与之相关的测量单元进行重新校准，这导致凝汽式汽轮机有一个相应的停运时间。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，简单且可靠地检测凝汽式汽轮机已凝结的工作流体在冷凝液储存器中的液面高度。

为解决该技术问题，通过权力要求1特征部分扩展设计一种按权利要求1前序部分所述的凝汽式汽轮机。权利要求7限定相应的调节方法。

按本发明的凝汽式汽轮机包括冷凝液储存器，用于储存凝汽式汽轮机已凝结的工作流体。工作流体可尤其涉及水或水蒸汽。凝汽式汽轮机还包括液位检测装置以测量冷凝液储存器中的液位。

为此，液位检测装置包括第一压力检测装置，用于检测处于冷凝液储存器中第一高度的已凝结的工作流体的第一压力P1，以及包括第二压力检测装置，用于检测处于冷凝液储存器中第二较大测地高度之上的第二压力P0。

第一高度优选选择处在冷凝液储存器的最下方底面和冷凝液储存器的最小液面高度之间的区域内，从而第一压力检测装置检测处于冷凝液储存器最下方区域内的已凝结的工作流体的压力。

优选地，第二高度确定为处于最大液面高度更优选处于最大液面高度之上，并且可以有利地设置在蒸汽区域内，从而第二压力检测装置在通常情况下测量冷凝液储存器中已凝结的工作流体的压力。这种第二压力可以尤其是(对于朝环境开放的冷凝液储存器而言)环境压力或(对于封闭的冷凝液储存器而言)在凝汽式汽轮机的排汽中存在的压力。

按照本发明，评估装置生成第一压力和第二压力之间的压差ΔP＝P1-P0。这一压差源于在冷凝液储存器底面上加载的工作流体液柱，以及因而与液面高度成比例。近似地，液面高度h为：

h＝ΔP/(ρ×g)

其中ρ指已凝结的工作流体的密度，g指约为9.81m/s²的重力加速度。

评估装置输出与该压差对应的输出信号，该输出信号基于前文阐释的内容而与液面高度对应。这种输出信号可以例如是模拟信号，它与压差成比例。所述压差尤其可以根据上述公式换算成液面高度，并且作为输出信号输出电流或电压信号，其大小与该液面高度成比例。备选地，压力检测装置和/或评估装置也可以输出数字信号。

由评估装置输出的输出信号可以与绝对液面高度成比例。同样，在此可以涉及离散信号，它以确定的离散化级别(Diskretisierungsstufen)表示出液面高度。无论是成比例的输出信号还是离散的输出信号都可以说明绝对液面高度，或例如在最小和最大液面高度之间的区域上测量(skaliert)。

通过这种液位检测装置来简单且可靠地检测液面高度。

在一种优选的实施形式中，冷凝液储存器与稳定容器相通，其中第一和/或第二压力检测装置检测稳定容器内的压力。稳定容器在此可以经由节流点与冷凝液储存器相通，因而可以过滤冷凝液储存器中已凝结的工作流体的波动，并且已凝结的工作流体在稳定容器中具有基本上平面的水位。这有利地减小了被液位检测装置检测到的液面高度的波动，所述液面高度不具有储存在冷凝液储存器中的已凝结的工作流体量的实际变化，而是造成了对冷凝液储存器或类似物中已凝结的工作流体的水位的干扰，它例如可以通过出现在所述水位上的排汽感应到。

在一种特别优选的实施形式中，第一和/或第二压力检测装置包括压力测量变换器，它将加载在检测面上的压力转换成模拟或数字的电流或电压信号。这些压力测量变换器被成本有利地设计成标准构件。它们优选具有法兰接头，它们的检测面能够通过该法兰接头在压力测量点上与冷凝液储存器或者稳定容器连接，它们出于该目的而具有相应的对接法兰。

有利地，这类压力测量变换器也可以设计成稳固的。尤其是不必在它们内部设置能运动的部件。另一个优点可能在于，在损坏时仅须更换压力测量变换器本身，而制造者不用以凝汽式汽轮机与之相关的停运时间来重新校准压力测量变换器。

这些压力测量变换器也可以提供与迄今公知的通过浮动体进行检测所得至少相同，优选更高的精度。

冷凝液储存器内的液面高度通常应保持在上下极限值之间。为此，在一种优选的实施形式中，按本发明的凝汽式汽轮机具有冷凝液泵，它输送来自冷凝液储存器的已凝结的工作流体，并通过液位调节装置致动，所述液位调节装置获得来自评估装置的输出信号。液位调节装置在此可以根据输出信号改变冷凝液泵的输送体积。为此，在液位调节装置中，输送体积例如可以规定为与输出信号成比例，与其关于时间的变化成比例和/或与其关于时间的积分成比例。

若液位下降，那么液位调节装置减少冷凝液泵的输送体积，因此从冷凝液储存器中排出较少的已凝结的工作流体，并且防止了冷凝液储存器的空转和冷凝液泵的干转。反之，若冷凝液储存器中的液位上升，那么液位调节装置提高冷凝液泵的输送体积，以便防止冷凝液储存器过载。

附加地或备选地，冷凝液储存器中的液位调节装置也可以输送其它已凝结的工作流体，例如补给水或类似物，以便将冷凝液储存器中的液位保持在上下极限值之间。

附图说明

本发明其它的优点、特征和技术问题由从属权利要求和下文说明的实施例中得出。为此，唯一的

附图1示意性地部分示出了按本发明一种实施形式的凝汽式汽轮机的冷凝液储存器和液位调节装置。

具体实施方式

图1示出了(部分未示出的)凝汽式汽轮机的冷凝液储存器1和液位调节装置4。

来自凝汽式汽轮机的排汽通过冷却装置11冷凝，并作为已凝结的工作流体10收集在冷凝液储存器1的底部。已凝结的工作流体可以通过冷凝液泵9从冷凝液储存器中输出，以便例如再输送给循环过程。

由于加载的排汽、从冷却装置11滴落的已凝结的工作流体以及类似物，在图1中用实线示出的已凝结的工作流体10的水位受到干扰。因此冷凝液储存器1通过第一管道7和第二管道8与稳定容器5连接，其中，第一管道7接近冷凝液储存器1的底面，第二管道8在实线示出的最大液面高度之上与冷凝液储存器1相通。在第一和第二管道7、8中设置有闭锁装置或闭锁机构7a或8a(或在一种未示出的变型中具有节流隔板)，因而冷凝液储存器1中的压力波动被过滤且在稳定容器5中的已凝结的工作流体具有基本上不受干扰的水位例如均匀的液面高度。通过前述干扰引起的压力波动因此仅以减弱的形式被错误地检测为是液面高度的变动。

基于相通的管的原理，将稳定容器5中(未受干扰)的已凝结的工作流体10的水位调整为与在冷凝液储存器1中相同的测地高度。除在实施例中正好存在的与最大液面高度h4对应的水位外，图1中还示例地示出了其它液面高度h1至h3，其中最下方的液面高度h1同时又称为最小容许液面高度。

第一压力测量变换器2经由法兰连接装置与稳定容器5的底部连接，并且向在液位调节装置4中实施的(未示出的)评估装置发出电压信号，该电压信号与被第一压力测量变换器2检测到的、加载在稳定容器5的底面上的已凝结的工作流体10的压力P1成比例。

第二压力测量变换器3经由法兰连接装置在最大液面高度h4上方与冷凝液储存器1连接，并且向评估装置发送电压信号，所述电压信号与位于冷凝液储存器1中的已凝结的工作流体上方且相应地存在于稳定容器5中的压力P0成比例。

评估装置生成压差ΔP＝P1-P0，并且由此根据公式h＝ΔP/(ρ×g)计算稳定容器5中以及冷凝液储存器1中的液面高度。评估装置向液位调节装置4发送相应的输出信号。在此，同样可以涉及模拟或数字信号。输出信号可以是连续的也可以是离散的。输出信号尤其可以将液面高度h在预定的离散化等级中显示为h1、h2、h3或h4。

在实施例中，输出信号是连续的信号，它与被液位检测装置检测到的液面高度h成比例。液位调节装置4包括比例积分微分(PID)调节器，输出信号作为实际参数进入该调节器。所述PID调节器根据该输出信号这样来调整冷凝液泵9的输送量，即，冷凝液泵在液面高度较低或下降时从冷凝液储存器1中引出较少的已凝结的工作流体10，在液位较高或上升时则引出较多的已凝结的工作流体10。

在实施例中，冷凝液储存器1和稳定容器5的最下方的底面基本上位于同一测地高度上。因此在稳定容器5中测得的液面高度与冷凝液储存器1中存在的液面高度一致。然而稳定容器5的底面也可以设置在冷凝液储存器1的底面下方，因此在稳定容器5中存在或检测到的液面高度和在冷凝液储存器1中存在或待调节的液面高度之间具有恒定的补偿(Offset)。同样，稳定容器5的最下方的底面也可以就测地学而言设置在冷凝液储存器1的最下方底面之上。不过它始终应设置在冷凝液储存器1中的最小液面高度h1的下方，因此即使在最小液面高度时，第一压力测量变换器2也检测压力P1，该压力P1基于加载在稳定容器5底面上的已凝结的工作流体的液柱而与通过第二压力测量变换器3检测到的第二压力P0区别开来，并允许构成压差。

为过滤掉不然会被错误地解释成液面高度变化的压力波动，可以在第一和/或第二压力测量变换器之前设置节流隔板。