<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Regelung des Dampfdruckes bei Zwangdurchlaufkesseln
In letzter Zeit werden Blockanlagen mit Zwangdurchlaufkesselnin zunehmendem Masse zur Frequenz- haltung eingesetzt. Hiebei ist es üblich, den Dampfdruck als Regelgrösse für den Brennstoffregler zu ver- wenden und das Speisewasser nach dem Dampfdurchfluss zu regeln. Bei einigen Kesseln, insbesondere sol- chen mit Schmelzkammerfeuerung ergibt diese Regelung jedoch keine befriedigenden Ergebnisse. Bei einem grossen Wärmespeichervermögen des Feuerraumes wirkt sich nämlich eine Änderung der Brennstoff- aufgabe erst nach längerer Zeit in einer Dampfdruckänderung im Kessel aus.
In diesem Fall lassen sich Druckschwankungen wesentlich schneller ausregeln, wenn gemäss der Erfin- dung der Dampfdruck als Regelgrösse dem Speisewasserregler und ein von der Dampftemperatur abgeleite- ter Regelimpuls dem Brennstoffregler als Regelgrösse aufgeschaltet ist. Zweckmässig arbeitet auch der
Frischluftregler nach dem von der Dampftemperatur abgeleiteten Impuls.
An Hand der vereinfachten Darstellung nach Fig. l der Zeichnung soll die Wirkung des Regelverfah- rens nach der Erfindung erläutert werden. Der Zwangdurchlaufkessel ist hier als gestrecktes Rohr darge- stellt, an dessen Anfang im wasserführenden Teil der Druck PI und an dessen Ende im dampfführenden Teil der Druck p herrscht. Die durch den Punkt A gelegte Trennungslinie gibt das Übergangsgebiet zwischen dem wasser- und dampfführenden Teil des Kessels an. Das im Kessel bei einem bestimmten Betriebszu- stand vorhandene Dampfvolumen lässt sich mit der Strecke V angeben. Wird jetzt der Speisewasserdurch- fluss an der Stelle p plötzlich vergrössert, so verschiebt sich die Wassersäule in Richtung auf das Kesselen- de z.
B. vom Punkt A zum Punkt B und das ursprüngliche Dampfvolumen V. wird auf das Volumen V'zu- sammengedrückt. Dies entspricht einem Anstieg des Druckes P2 am Kesselende. Infolge der Verschiebung der Wassersäule zum Kesselende wird auch die Überhitzerheizfläche kleiner und bei konstanter Beheizung geht die Dampfaustrittstemperatur zurück. Wird jedoch auch die dem Kessel zugeführte Brennstoffmenge vergrössert, so gibt der Kessel eine grössere Leistung ab. Mit dem Regelverfahren nach der Erfindung lässt sich eine grössere Laständerung auffangen, da das Wärmespeichervermögen des Kessels und der Feuerung bei einer Druckabsenkung infolge des Laststor3es zum Ausgleich herangezogen wird.
Das Regel verfahren soll an Hand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 noch näher erläutert werden.
Diese Zeichnung gibt eine vereinfachte Darstellung des Zwangdurchlaufkessels 1 mit seinen verschiedenen Heizflächen und einer Kühlstrecke 2 für die Regelung der Heissdampftemperatur. Dem Kessel wird über das Ventil 3 Speisewasser zugeführt. Der Speisewasserstrom wird im Punkt 4 in den Einspritzwasserstrom 5 für die Dampfkühlstrecke und die Speisewassermenge 6 für den Kessel aufgeteilt. Die entsprechenden Durchflussmengen werden von den Mengenmessern 11 bzw. 12 mit nachgeschaltetem Messumformer erfasst. Der Dampftemperaturregler 7 stellt über seinen Stellmotor 8 das Ventil 9 im Einspritzwasserstrom so ein, dass die Dampftemperatur 10 auf dem eingestellten Sollwert gehalten wird.
Dem Speisewasserregler 14, der mit seinem Stellmotor 13 das Ventil 3 für den Speisewasserzufluss verstellt, ist gemäss der Erfindung als Regelgrösse der Dampfdruck in der Dampfsammelleitung am Kesselende aufgeschaltet. Dieser Druck wird mit einem Druckmesser 15 mit nachgeschaltetem Messumformer ermittelt und in einer Vergleichsschaltung 16 mit dem Sollwert 17 verglichen. Die Abweichung des Dampfdruckes vom Sollwert wirkt z. B. als Sollwertverstellung auf den Speisewasserregler. Diesem ist als Führungsgrösse der Dampfdurchfluss in der Sammelleitung aufgeschaltet, die mit einem Durchflussmesser mit
<Desc/Clms Page number 2>
nachgeschaltetem Messumformer 18 bestimmt wird. Der Speisewasserzufluss, im Messumformer 12 in eine elektrische Grösse umgewandelt, wirkt als Rückmeldung auf den Speisewasserregler 14.
Bei einer Änderung des Dampfdruckes in der Sammelleitung wird für diesen Regler z. B. in dessen Eingangsschaltung die Zu- ordnung zwischen dem im Messumformer 12 ermittelten Speisewasserdurchfluss und dem Dampfdurchfluss im Messumformer 18 entsprechend geändert. Der Einfluss des Dampfdruckes wird dabei so gewählt, dass die Änderung des Speisewasserzuflusses die Dampfentnahmeänderung ausgleicht, so dass das Füllgewicht des
Kessels immer dem Lastzustand des Kessels entspricht.
Der Speisewasserregler ist, wie in der österr. Patentschrift Nr. 214459 beschrieben, so ausgelegt, dass in seiner Eingangsschaltung ein um den Sollwert des Einspritzwasserdurchfiusses verringerter Messwert der Speisewasserdurchflüsse mit dem Messwert der Dampfdurchfluss verglichen wird. Über den Dampftemperaturregler ist dann gewährleistet, dass dieser Sollwert des Einspritzwasserdurchflusses (z. B. 50/0 des Gesamtwas- serdurchflusses) sich bei jedem Lastzustand als Beharrungswert einstellt. Der Sollwert lässt sich am Speise- wasserregler mit dem Sollwertsteller 19 einstellen.
Für die Regelung der Brennstoffzufuhr ist der Regler 20 und für die Regelung der Frischluftzufuhr der
Regler 21 vorgesehen. Den beiden Reglern ist ein Regelimpuls aufgeschaltet, der von der Dampftemperatur abgeleitet ist. Hiezu kann die Dampftemperatur beispielsweise vor der Dampfkühlstrecke 2 gemessen und den Reglern aufgeschaltet werden.
Ein Mass für die Dampftemperatur stellt jedoch auch das Verhältnis des Einspritzwasserdurchflusses zum Speisewasserdurchfluss dar. Ist die Dampftemperatur zu hoch, so wird der Einspritzwasserdurchfluss vergrössert, bei zu niedriger Dampftemperatur dagegen verringert. Nach dem Beispiel der Zeichnung wird das Verhältnis von Einspritzwasserdurchfluss zum Speisewasserdurehfluss in der Schaltung 27 gebildet, mit dem Sollwert 19 verglichen und als Mass für die Dampftemperatur den Reglern 20, 21 und 22 aufgeschaltet.
Die. Bedeutung des Reglers 22 wird später noch erläutert. Dem Brennstoffregler 20 und dem Frischluftregler 21 wird als Führungsgrösse ausserdem der im Messumformer 18 ermittelte Dampfdurchfluss aufge- sehaltet. Als Rückmeldung wirken auf die Regler über entsprechende Messumformer 23 die dem Kessel zugeführte Brennstoffmenge bzw. über den Messumformer 24 die der Feuerung zugeführte Luftmenge. Mit 25 ist der Stellmotor und das Stellglied des Brennstoffreglers, mit 26 die entsprechenden Glieder des Frischluftreglers bezeichnet.
Bei einer vorübergehenden Änderung, z. B. Erhöhung der Dampftemperatur infolge eines Laststosses wird kurzzeitig der Einspritzwasserdurchfluss vergrössert und damit von der Schaltung 27 ein Regelimpuls an die Regler 20 - 22 geliefert. Die Regler 20 und 21 verringern die Brennstoff-bzw. Luftzufuhr. Der Regler 22 ist ein Integralregler mit sehr grosser Stellzeit und ein Eingangsimpuls wirkt sich über sein Stellglied 28 nur dann auf den Sollwertsteller 29 aus, wenn er längere Zeit bestehen bleibt. Bei einer kurzzeitigen Dampftemperaturänderung bzw. Änderung des Einspritzwasserdurchflusses wird somit der Regler 22 praktisch nicht eingreifen.
Ändert sich dagegen z. B. die Qualität des dem Kessel zugeführten Brennstoffes, so weicht die Dampftemperatur vor dem Heissdampfkühler 2 während einer längeren Zeit vom Sollwert ab, d. h. auch die eingespritzte Wassermenge weicht während dieser Zeit von ihrem Sollwert ab und der Regler 22 verstellt über den Sollwertsteller 29 das Verhältnis der zugeführten Brennstoffmenge zur Dampfmenge, die am Messum- former 18 bestimmt wird. Verschlechtert sich beispielsweise die Qualität des zugeführten Brennstoffes, so wird einer bestimmten Dampfmenge am Messumformer 18 eine grössere Brennstoffmenge, gemessen über. den Messumformer 23, zugeordnet.
Wenn als Brennstoffregler 20 ein PJ-Regler mit exaktem integralem Verhalten eingesetzt wird, kann der Regler 22 entfallen.
Ein Regler für das Speisewasser mit D-Einfluss ist hier nicht erforderlich, da dem Regler 14 der Speisewasser-und der Dampfdurchfluss aufgeschaltet ist und die Differenz dieser beiden Grössen dem Differentialquotienten des Druckmesswertes entspricht und als Vorhalt wirkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung von Dampfdruck und Dampftemperatur eines Zwangdurchlaufkessels, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfdruck als Regelgrösse dem Speisewasserregler und ein von der Dampftemperatur abgeleiteter Regelimpuls dem Brennstoffregler als Regelgrösse aufgeschaltet ist.