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Verfahren zur Lastregelung eines Zwang- durchlaufkessels mit Überströmregelung
Für die Temperaturregelung des einem Überhitzer entnommenen Heiss dampfes ist es bekannt, die
Temperaturschwankungen des Sattdampfes als Störgrösse zu berücksichtigen. Die Temperaturschwankun- gen im Sattdampf werden dabei durch zwei Thermoelemente erfasst. Das eine Thermoelement wird vom
Sattdampf unmittelbar umspült, während das andere die Temperatur der Aussenwand der vom Sattdampf durchströmten Rohrleitung misst und daher die Sattdampftemperatur mit entsprechender Verzögerung an- zeigt. Hiedurch wird eine vorübergehende Störgrössenaufschaltung erreicht, d. h., bei Temperaturschwan- kungen im Sattdampf wird vorübergehend ein zusätzlicher Regelimpuls in den Heissdampftemperaturreg- ler eingeführt.
Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Verfahren zur Lastregelung von Zwangdurchlaufkesseln, die mit Überströmregelung arbeiten und bei denen starke Schwankungen der Kesselbelastung auftreten. Beim Zwangdurchlaufkessel bereitet die Temperaturhaltung des Heissdampf bei Lastwechsel grosse Schwierigkeiten selbst dann, wenn die Endtemperatur des Dampfes, z. B. durch wechselnde Mengen von Einspritzwasser in besonderen Kühlstufen (Heissdampfkühler) geregelt wird. Im Kessel treten bei gleichbleibender Dampfaustrittstemperatur und gleichem Verhältnis von Speisewasser zu Einspritzwasser in Abhängigkeit von der Kesselbelastung Temperaturverschiebungen auf.
Das hat einen Grund hauptsächlich darin, dass der Restverdampfungspunkt bei jeder Last eine andere Lage hat und sich infolge der Überhitzercharakteristik die an den zu überhitzenden Dampf abgegebene Wärmemenge in den einzelnen Überhitzerteilen bei jeder Kessellast ändert. So wird z. B. die Temperatur an der Stelle zwischen letztem und vorletztem Überhitzer bei Berührungscharakteristik des letzten Überhitzers mit steigender Last abnehmen.
Es ist bekannt, dass man bei einem Lastwechsel die Trägheit der Feuerung berücksichtigt, indem man das Speisewasser der Feuerungsverstellung zeitlich verzögert folgen lässt, während der Druck am Kesselaustritt durch eine Überströmregelung konstant gehalten wird, damit der Kessel immer genau die Dampfmenge abgibt, die durch die Feuerung erzeugt wird. Es zeigt sich aber bei diesem Verfahren, dass die Kesselaustrittstemperatur in der Zeit des Überganges auf die neue Last ohne starke Inanspruchnahme der Einspritzung nicht konstant gehalten werden kann, auch wenn sich nach einer bestimmten Zeit nach dem Lastwechsel die richtige Temperatur am Kesselaustritt wieder einstellt.
So kann man feststellen, dass z. bzw die Temperatur zwischen letztem und vorletztem Überhitzer nicht zügig bei einer Laständerung auf die neue Beharrungstemperatur übergeht, sondern zunächst nach der entgegengesetzten Richtung verläuft, ba- vor sie die gewünschte Richtung einschlägt, um dann über das Ziel hinauszuschiessen und erst nach einer Überschwingung die neue Beharrungstemperatur anzunehmen.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Lasterhöhung der Sollwert des Überströmreglers von Hand oder durch einen Regler vorübergehend erniedrigt und bei einer Lastabsenkung der Sollwert vorübergehend erhöht wird u. zw. in solchem Masse, dass die Dampftemperatur am Kesselaustritt konstant bleibt und die Temperaturen im Dampfteil des Kessels schwingungsfrei in ihren neuen, der geänderten Kessellast entsprechenden Beharrungszustand übergehen. Es bleibt dann die Kesselaustrittstemperatur während des Überganges auf die neue Last konstant, jedoch muss der Kesselaustrittsdruck während des Lastwechsels inbestimmter Weise geändert werden. Der Sollwert des Überströmreglers wird nun erfindungsgemäss während des Lastwechsels so gesteuert, dass die Dampfabgabe zeitlich im geforderten Sinne verläuft.
Da sich bei diesem Verfahren am Kesselende nach Abklingen des Lastwechsels ein anderer Druck als bei Beginn des
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Lastwechsels einstellt, wird ein Zeitglied eingeschaltet und hiedurch der Sollwert des Überströmreglers langsam immer wieder auf den vorgeschriebenen Wert gebracht.
Der Impuls des den Sollwert des Überströmreglers verstellenden Reglers kann von einer oder mehre- ren die Kessellast beeinflussenden Grössen abgeleitet werden. Solche Grössen sind beispielsweise die Netz- frequenz, die Turbinendrehzahl, der Druck am Kesselausgang oder der Druck in einem angeschlossenen
Dampfnetz. Wenn der Kessel nach einem Zeitplan gefahren wird, kann ein Impuls auch vom-Zeitplange- ber hergeleitet werden.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert werden. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Lastgeber des Kessels in Abhängig- keit von der Frequenz des Netzes auf das die Generatoren arbeiten, verstellt. Der die Sollwertverstellung des Überströmreglers bewirkende Impuls wird hiebei vom Lastgeber abgeleitet. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Frequenzmessumformer formt die Frequenz des elektrischen Netzes derart in eine Gleich - spannung um, dass der Umformer bei der Sollfrequenz die Spannung Null abgibt und bei sich ändernder
Frequenz eine proportionale Gleichspannung entsteht. die je nach der Abweichung der Frequenz vom Soll- wert nach oben oder unten eine bestimmte Richtung hat.
An dem Potentiometer 1 wird ein Teil dieser
Spannung abgegriffen und in die Diagonale der Btlckenschaltung 2 des Gebers für denFrequelWmitte1wert eingeführt, in der sieh ein Sollwätsteller 3 und & in vom Motor 4 über eine einstellbare Übersetzung an getriebener Widerstand 5 gegenüberliegen. Der Motor 4 ist ein Nullmotor, der vom Strom im Diagonalzweig angetrieben wird und mit der Stromrichtung seinen Drehsinn so ändert, dass sich die Brückenschal- tung selbst abgleicht. Der Widerstand 5 hat also immer einen dem zeitlichen Mittelwert der Frequenz proportionalen Widerstandswert.
In der Brückenschaltung 6 des Lastreglers befindet sich der Sollwertsteller 7, dem der Widerstand 8 gegenüberliegt, der wegen seiner mechanischen Kupplung mit dem Widerstand 5 ebenfalls immer einen dem zeitlichen Mittelwert der Frequenz proportionalen Widerstandswert hat. Im gleichen Zweig ist der im Lastgeber 11 befindliche Widerstand 12 eingeschaltet. In dem einen Eckpunkt der Brückenschaltung 6 befindet sich ausserdem das mit einem am Kesselaustritt angeschlossene Druckmesser gekuppelte Potentiometer 9, an dessen Abgriff die Brückendiagonale angeschlossen ist.
In der Brückendiagonalen liegt, z. B. ein polarisiertes Relais bekannter Ausführung, das in Abhängi- keit von der Richtung des Diagonalstromes in der Brücke die entsprechende Wicklung des Motors 10 für Rechts- oder Linkslauf an Spannung legt. Der Motor 10 treibt eine Reihe von Kurvenscheiben an, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt sind. Über jede Kurvenscheibe wird mittels eines geeigneten Antriebsmechanismus der Abgriff einer der Widerstände 12-16 verstellt.
Die Widerstände 13, 14 und 15 sind die Sollwertsteller für die nicht dargestellten Regler für Brennstoff, Luft und Wasser, Widerstand 16 liegt in der Brückenschaltung 17, die als Zeitglied wirkt und in deren Diagonalzweig der Nullmotor 18 eingeschaltet ist. Dieser Motor ist mit dem Widerstand 19 über eine einstellbare Übersetzung gekuppelt und verstellt ihn. so, dass die Brücke sich selbst abgleicht. Der Widerstand 19 bildet also mit zeitlicher Verzögerung die Stellung des Widerstandes 16 ab.
Mit dem Widerstand 19 ist der Widerstand 20 in der Brückenschaltung 21 des zusätzlichen Sollwertgebers für den Druckregler mechanisch gekuppelt. Im Diagonalzweig der Brückenschaltung 21 ist derNull- motor 22 eingeschaltet, der über eine einstellbare Übersetzung den Widerstand 23 so antreibt, dass sich die Brücke selbst abgleicht. Im Diagonalzweig ist das Potentiometer 24 eingeschaltet, mit dem ein Teil der Diagonalspannung abgegriffen werden kann. Diese Teilspannung wird in die Diagonale der Brücken- schaltung 25 des Druckreglers eingeführt, wobei wieder ein bekanntes, polarisiertes Relais als Schaltelement für den Motor 28 verwendet werden kann.
In der Brückenschaltung 25 sind der von Hand einstellbare Widerstand 26 und der Widerstand 27 eingeschaltet, Widerstand 27 ist mit einem Druckmesser am Kesselaustritt gekuppelt. Der Diagonalstromist die Eingangsgrösse des Reglers, der den Druck am Kesselaustritt regelt und z. B. auf den Drehzahlverstellmotor 28 der Turbine arbeitet.
Die Wirkungsweise ist folgenderer zeitliche Mittelwert der Frequenz, der in der Brückenschaltung 2
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einer Frequenzabweichung den Motor 10 des Lastgebers. Durch den Widerstand 12 wird die Brückenschaltung 6 wieder abgeglichen, so dass der Lastregler eine proportionale Wirkung hat. Es gehört also zu jeder Frequenz eine bestimmte Kessellast, die dem Kessel vom Lastgeber 10 zugeteilt wird. Die Zuordnung n Kessellast und Frequenz kann durch den Sollwertsteller 7 eingestellt werden. Der Sollwertfür denBrenn- stoff und die Luft wird den zugehörigen Reglern sofort, der Sollwert für das Wasser jedoch verzögert wei tergegeben.
Gleichzeitig wird die Stellung des Widerstandes 16 über ein Zeitglied mit der Brückenschaltung 17
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verzögert auf den Widerstand 20 der Brückenschaltung 21 des Zusatz-Sollwertgebers übertragen. In der Diagonale der Brückenschaltung 21 entsteht eine Spannung, die in die Diagonale der Brückenschaltung 25 des Reglers für den Kesselaustrittsdruck eingeführt wird. Diese Massnahme bewirkt eine Verschiebung des Sollwertes für den Druckregler bei einer Verstellung des Lastgebers u. zw. so, dass der Sollwert bei einer Lasterhöhung erniedrigt wird und umgekehrt. Durch das Zeitglied mit der Brückenschaltung 17 folgt diese Sollwertverschiebung der Lastgeberverstellung mit einstellbarer Verzögerung.
Die Kurvenscheibe in dem Lastgeber für den Widerstand 16 ist so ausgebildet, dass die Sollwertverschiebung bei gleicher Laständerung nach einem quadratischen Gesetz in Abhängigkeit von der Kessellast erfolgt entsprechend dem mit der Kessellast quadratisch zunehmenden Strömungswiderstand im Überhitzerteil des Kessels. Es wird also ) bei jeder Lastgeberverstellung der Sollwert des Druckreglers mit einer zeitlichen Verzögerung so verstellt, dass bei einer Lasterhöhung dem Kessel sofort langsam steigend mehr Dampf entnommen wird und umgekehrt. Die Verzögerung wird so eingestellt, dass die Temperaturen im Kessel schwingungsfrei in die der neuen Last entsprechenden Beharrungswerte übergehen.
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Brückenschaltungnen vorgeschriebenen Wert zurückkommt.
Wenn der Kesseldruck, wie im Beispiel der Zeichnung dargestellt, über das Potentiometer 9 in den
Lastregler eingeführt wird, so erreicht der Druck nach der Laständerung sehr schnell wieder den vorge- schriebenen Sollwert.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Lastregelung eines Zwangsdurchlaufkessels mit Überströmregelung, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei einer Lasterhöhung der Sollwert des Überströmreglers von Hand oder durch einen Regler vorübergehend erniedrigt und bei einer Lastabsenkung der Sollwert vorübergehend erhöht wird u. zw. in solchem Masse, dass die Dampftemperatur am Kesselaustritt konstant bleibt und die Temperaturen im
Dampfteil des Kessels schwingungsfrei in ihren neuen, der geänderten Kessellast entsprechenden Behar- rungszustand übergehen.