CH320080A - Verfahren zum Regeln der Temperatur des überhitzten Dampfes in einer Dampferzeugungsanlage - Google Patents

Description

  <B>Verfahren zum Regeln der Temperatur des</B>     überhitzten   <B>Dampfes</B>  in einer     Dampferzeugungsanlage       Das Patent bezieht sich auf ein Verfahren  zum Regeln der 'Temperatur des überhitzten  Dampfes in einer     Dampferzeugungsanlage     nach     Massgabe    einer     Messgrösse,    welche die  Störungen, die auf mindestens     eine    Teilstrecke  der Überhitzungszone einwirken können, schon  vor dieser möglichen Einwirkung erfasst, und  der 'Temperatur zu Ende dieser Strecke.

   Das  Patent bezieht sich ferner auf eine Einrich  tung zur     Durchführung    dieses Verfahrens an  einer     Dampferzeugungsanlage.    Das Verfahren  ist dadurch     gekennzeichnet.,    dass die     Messgrösse     für die Störung die Regelvorrichtung rascher       beeinflusst    als die Temperaturimpulse der       Fühlstelle    zu Ende der Strecke.

   Die Einrich  tung ist gekennzeichnet durch mindestens  eine     Messvorrichtung    zur Erfassung der auf  die Teilstrecke einwirkenden Störungen,     wel     ehe die von ihr ausgehenden Impulse direkt  auf die Regelvorrichtung     überträgt,    und einen       zti    Ende der     Überhitzerstrecke    angeordneten  Thermostaten, der mit Hilfe einer Verzöge  rungsv     orrichtung    die Regelvorrichtung     beein-          flusst.     



  Der die     Dampferzeugungsanlage    verlas  sende Dampf ist häufig unerwünschten  Schwankungen in seiner Temperaturhöhe un  terworfen. Um diese Temperaturschwankun  gen auszugleichen, hat man versucht, am An  fang und am Ende des     Überhitzers    die Dampf  temperatur zu beeinflussen. Mit     den    bisher  hierfür angewendeten bekannten Regelver-    fahren haben sich jedoch nicht genügend zu  verlässig die gewünschten,     ,dauernd    gleich  mässigen Dampftemperaturen erzielen lassen,  da nicht erkannt worden ist., dass von den Im  pulsen, die von den gemessenen Temperaturen  ausgehen, nur unter Umformung in ganz be  stimmte Regelwerte ein Optimum an Wirk  samkeit bei der Aufrechterhaltung einer  gleichbleibenden Dampftemperatur erhalten  werden kann.

   Man hat nämlich bisher nicht  genügend den Zusammenhang zwischen dem  durch die grosse thermische Masse bedingten       Wärmespeicherungsvermögen    der     Überhitzer-          heizfläche    und den verschiedenen Möglichkei  ten der Veränderung der gewünschten Tem  peraturen durch     Störeinflüsse        berücksichtigt.     Bei Vernachlässigung dieser Zusammenhänge  ist aber kein optimales Regelverhalten er  zielbar.  



  Die Erfindung     zeigt    nun einen Weg,     um     hier Abhilfe zu schaffen. Es wird hierbei von  der Tatsache     ausgegangen,    dass die     Überhitzer-          heizfläche    Regeleinwirkungen auf das     dutrch-          strömende    Arbeitsmittel nur langsam und mit       Verzögerungen    am     überhitzeraustritt    zum  Einfluss kommen lässt. Dagegen werden Rege  lungen der Temperatur vor der Überhitzungs  zone rasch ihre volle. Wirksamkeit erreichen.

    Mit Rücksicht auf die durch die verhältnis  mässig grosse Masse der     überhitzerstrecke    be  dingten Trägheit gegenüber schnellen     T'em-          peraturänderungen    des Dampfes wird nun      erfindungsgemäss die für die Beseitigung der  Temperaturschwankungen     verwendete    Regel  vorrichtung von den Impulsen, die zum Bei  spiel von dem zu Beginn der     Überhitzerstrecke     angeordneten -Thermostaten oder von einer       Messgrösse    für die auf die     Überhitzerstreeke     einwirkenden Störungen ausgehen, rascher  beeinflusst als von den Impulsen,

   die von  dem zu Ende     dieser        Überhitzerstreeke    ange  ordneten     Thermostaten    ausgehen. Es wird  also an der Stelle, wo nur mit einer verhält  nismässig kleinen     thermischen    Trägheit der zu  mindestens einer Teilstrecke der Überhitzungs  zone gehörenden Rohrstränge zu rechnen ist,  eine rasch wirkende Regelung eingesetzt, wäh  rend dort, wo auf eine     grosse    thermische Träg  heit der Rohrstränge Rücksicht genommen  werden muss, eine langsam wirkende Rege  lung vorgesehen ist.

   Durch geeignete Kupp  lung beider Systeme, wobei der Einfluss der  vom Beginn dieser Überhitzungsstrecke aus  gehenden Regelung sich direkt. und schnell       auswirkt,    dagegen derjenige Einfluss der vom  Ende der Strecke ausgehenden Regelung nur  teilweise direkt, zu einem. andern Teil- aber  mit mehr oder weniger grosser Verzögerung  in Erscheinung tritt, gelingt es, die Regelung  der Dampftemperatur mit optimaler Wirkung  durchzuführen.  



  Die Vorrichtung zur Erfassung der auf  eine Teilstrecke der     Überhitzerzone    einwir  kenden Störungen kann auch     aus    einer     Mess-          vorriehtung    für die Feuerintensität oder für  die Dampfmenge bestehen,

   wobei die von die  ser ausgehenden Impulse     urverzögert    auf die       Regelvorrichtung        einwirken.    Somit beein  flusst auch hierbei die     Messgrösse    die Regel  vorrichtung rascher als die 'Temperaturimpulse  der     Fühlstelle    zu Ende der     Überhitzerstrecke.     Zweckmässig können die von der     Messgrösse     für die     .Störung    und die von den zu Ende  der Ü     berhitzerstrecke    ausgehenden Tempera  turimpulsen beeinflussten     Regelwerte        nach     ihrer additiven     Zusammenfassung    auf die  

  Regelvorrichtung einwirken. Auch die Ein  wirkung der beiden von den zu Beginn und  Ende der     Überhitzerstreeke        ausgehenden    Tem  peraturimpulsen beeinflussten Regelwerte nach    ihrer additiven     Zusammenfassung    auf die Re  gelvorrichtung kann vorteilhaft sein.  



  Die Regelung kann so vorgenommen wer  den,     da.ss    die Beeinflussung der Temperatur  des Dampfes vor seinem Eintritt in minde  stens eine 'Teilstrecke der Überhitzungszone  zum Beispiel durch     Einspritzung    von Kühl  wasser vor der     Überhitzerstreeke    oder mit  Hilfe eines Dampfkühlers     erfolgt.    Man kann  die Dampftemperatur aber auch dadurch be  einflussen, dass die     Regelvorrieht.ung    auf die       Ffuerungseinriehtung    (Brennstoff- und Luft  zuführung), gegebenenfalls auf die Schwenk  brenner einwirkt.. Auch durch Verstellung  der     Raiichgaszugklappen    mit Hilfe der Regel  vorrichtung kann die Dampftemperatur be  einflusst werden.

   Es ist auch möglich, mittels  einer durch die Regelvorrichtung beeinflussten  Entnahme von Arbeitsmittel vor der     Über-          hitzerstreeke    die Dampftemperatur zu regeln.  Die     Temperaturbeeinflussung    des Dampfes  kann beispielsweise in Abhängigkeit. von je  einem zu Beginn bzw. zu Ende der     Überhit-          zerstrecke    angeordneten Thermostaten durch  geführt werden.

   Während die von dem zu  Beginn der     Überhitzerstreeke    beispielsweise       angeordneten    Thermostaten ausgehenden Im  pulse direkt, etwa über einen proportional  wirkenden Regler, auf die     Regelvorrichtung     einwirken, werden die von dem zu Ende der       Überhitzerstreeke    angeordneten Thermostaten  ausgehenden Impulse über eine Verzögerungs  vorrichtung an die     Regelvorrichtung    weiter  geleitet.

   Die Übertragung der Impulse von  dem zu Ende der     Überhitzerstrecke    angeord  neten     Thermostaten    auf die     Regelv        orriehtung     kann beispielsweise     -unter    nachgiebiger Rück- ,       führung    oder über einen     proportional-inte-          gral    und gegebenenfalls mit Differentialwir  kung arbeitenden Regler erfolgen.  



  Die Erfindung ist anschliessend an     Hand     der in der Zeichnung     dargestellten        Ausfüh-    ,       rimgsbeispiele        näher    erläutert.  



  In der Figur strömt das Arbeitsmittel  durch die Leitung 1 über den Sammler ? in  die gegebenenfalls aus mehreren Rohrsträn  gen bestehende     Teilstrecke    3 der Überhitzungs  zone und v     erlässt    diese nach entsprechender      W     ärmeaufnahme    über den     Sammler    4 und die  Leitung 5, Die Temperatur des in diese     -Cber-          hitzerstrecke    eintretenden     Arbeitsmittels    wird  durch den Thermostaten 6 gemessen, der     zta     Beginn dieser Strecke, beispielsweise vor dem  Eintrittskollektor 2 angeordnet ist.

   Zur Über  wachung der' Temperatur des diese. Ü     berhitzer-          streeke    verlassenden Arbeitsmittels dient der       zn    Ende dieser Strecke;     beispielsweise    am       Austritt    aus dem Kollektor 4 angeordnete       Thermostat    7. Der Thermostat 7 ist. über die  Leitung 8 mit dem Regler 9 verbunden, der  mit Verzögerung arbeitet und zum Beispiel  den Typus eines     Proportional-Integralreglers     darstellt. Dieser Regler kann, zur Beschleuni  gung der Impulsübertragung ohne gleichzei  tige Gefährdung der Stabilität auch als Regler  mit. Vorhalt, zum.

   Beispiel als     Proportional-          Integral-Differentialregler,    ausgebildet sein.  Die vom Thermostaten 6 ausgehenden Impulse  werden über die Leitung 10 dem proportional  wirkenden Regler 11 zugeleitet. Die bei der       Umformung    der Impulse in den beiden Reg  lern 9 und<B>11</B> sich ergebenden Werte werden  über die Leitungen. 1\? bzw. 13 auf die Ein  riehtung     14.    übertragen, mit deren Hilfe die  beiden Regelwerte additiv     zusammengefasst     werden.

   Die sich hierbei ergebende -Grösse  wirkt über die Leitung 15 auf. das Regelorgan  16 des Einspritzventils 17 ein, über das die       jeweils    benötigte     Menge    an einzuspritzendem  Arbeitsmittel aus der Leitung 18 in die Haupt  leitung 1. an einer Stelle 19 eingeführt. wird,  die im Sinne der     Durehflussrichtung    des Ar  beitsmittels durch die     LTberhitzerstrecke    noch  vor dem Thermostat 6 liegt..

   In den Fällen,  wo es die Art der Impulsübertragung er  laubt,     zum    Beispiel bei hydraulischer Impuls  übertragung, kann auf den proportional wir  kenden Regler 11 verzichtet werden und der  vom Thermostat 6 ausgehende Impuls auch  direkt auf die Einrichtung 11 bzw. den Stell  motor 16 des     Einspritzventils    übertragen wer  den.  



       Durch.    die Verwendung einer rasch wir  kenden Regelung     zit    Beginn der     Überhitzer-          strecke    und einer     verzögert    wirkenden Rege  lung zu Ende der     Überhitzerstrecke    gelingt es,    die Temperatur des aus dieser     überhitzer-          strecke    austretenden Dampfes auch bei groben       feuerseitigen    Änderungen oder Schwankungen  der Temperatur des eintretenden Dampfes  in sehr engem Bereich konstant zu halten. Die  Regelung kann mit gleicher Zweckmässigkeit.

    und Wirksamkeit bei Kesseln mit natürlichem       Lind        Zwanglauf    sowie bei solchen Dampf  erzeugern angewendet werden, die gegebenen  falls für einen     Betrieb    bei überkritischen  Druck- und Temperaturverhältnissen bestimmt  sind und die in Anbetracht der Leistung und  der Grösse ihrer     Brennkammer    in bezug auf  die     Arbeitsmittelmenge    in beispielsweise zwei  mit je einer eigenen     Regulierung    versehene  Teile aufgeteilt sind.  



  Die     Regeleinrichtung    kann auch, gege  benenfalls noch zusätzlich, durch andere Im  pulse beeinflusst sein, welche zum Beispiel  die Feuerintensität oder die Dampfmenge  oder auch beide     e=rfassen    und     welche    wie der  vor der     Überhitzerstrecke    entnommene Tem  peraturimpuls     unverzögert    auf das     Regelorgan     16 einwirken.

   Wie es in der Zeichnung dar  gestellt ist, wird die     Intensität    der Feuerung  20 durch das     Stra'hlungspyrometer    21 gemes  sen.     Die        Messwerte    werden mittels der Lei  tung 22 über den proportional wirkenden  Regler 11     weitergeleitet.    Zur Bestimmung der  Dampfmenge dient die     Vorrichtung    23, die  zur Weiterleitung der     iV1esswerte    über die Lei  tung 2:4 mit dem     Regler    11 verbunden ist. Die  Übertragung der Impulse von den     Fühlstellen     zu der Regelvorrichtung kann auf hydrau  lischem,     pneumatischem    oder elektrischem  Weg erfolgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRL?CHE I. Verfahren zum Regeln der Temperatur des überhitzten Dampfes in einer Dampf- er7eugungsanlage nach Massgabe einer Mess- grösse, welche die Störungen, die auf minde stens eine Teilstrecke der Überhitzungszone einwirken können, schon vor dieser möglichen Einwirkung erfasst, und der Temperatur zu Ende dieser Strecke, dadurch gekennzeichnet, dass die -Messgrösse für die Störung die Regel vorrichtung rascher beeinflusst als die Tem- peraturimpulse der Fühlstelle zu Ende der Strecke.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens an einer Dampferzeugungsanlage nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch mindestens eine Messvorrichtung zur Erfas sung der auf die Teilstrecke einwirkenden Störungen, welche die von ihr ausgehenden Impulse direkt auf die Regelvorrichtung über trägt, und einen zu Ende der Überhitzerstrecke angeordneten Thermostaten, der mit Hilfe einer Verzögerungsvorrichtung die Regelvor richtung beeinflusst. UNTER.ANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Überhitzerstrecke ein Thermostat angeordnet ist und die von ihm ausgehenden Impulse direkt und die von dem zu Ende dieser Strecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Im pulse mit Verzögerung auf die Regelvorrich tung einwirken. 2.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem zu Beginn der überhitzerstrecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Impulse direkt und die von dem zu Ende dieser :Strecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Im pulse unter nachgiebiger Rückführung auf die Regelvorrichtung einwirken.

   <B>3..</B> Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem zu Beginn der Überhitzerstrecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Impulse über einen proportional wirkenden Regler und die von dem zu Ende dieser Strecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Impulse über einen proportional-integral arbeitenden Regler auf die Regelvorrichtung einwirken.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem zu Beginn der Überhitzerstrecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Impulse über einen proportional wirkenden Regler und die von dem zu Ende dieser Strecke angeordneten Thermostaten ausgehenden Impulse über einen proportional-integral und mit Differentialwir- kung arbeitenden Regler auf die Regelvor richtung einwirken.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erfassung der auf eine Teilstrecke der Überhitzerzone einwirkenden Störungen aus einer Messvorrichtung für die Feuerintensität besteht und die von dieser ausgehenden Im pulse unverzögert auf die Regelvorrichtung einwirken. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erfassung der auf eine Teilstrecke der Überhitzerzone einwirkenden .Störungen aus einer Messv orrichtung für die Dampfmenge besteht und die von dieser ausgehenden Im pulse unv erzögert auf die Regelvorrichtung einwirken. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Mess- grÖsse für die Störung und die von den zu Ende der Überhitzerstrecke ausgehenden Tem peraturimpulsen beeinflussten Regelwerte nach ihrer additiven Zusammenfassung auf die Regelvorrichtung einwirken. B. Einrichtiuig nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet., da.ss die beiden von den zu Beginn und Ende der Überhitzerstreche ausgehenden Temperaturimpulsen beeinfluss ten Regelwerte nach ihrer additiven Zusam menfassung auf die Regelvorrichtung ein wirken. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrich tung auf die Einspritzung von Kühlwasser vor der Überhitzerstrecke einwirkt. 10. Einrichtung nach Pa.tentansprueh 1I, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Regelv or- riehtung auf den Dampfkühler einwirkt. 11. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet-, da.ss die Regelvor richtung auf die Feuerungseinrichtung ein wirkt. 12.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvor richtung auf die Schwenkbrenner einwirkt. 13. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Regelvor- rielitung auf die R.auchgaszugklappen ein wirkt. 14. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvor richtung auf eine Vorrichtung zur Entnahme von Arbeitsmittel vor der Überhitzerstrecke einwirkt.