Verfahren zur Regelung von Hochdruck-Dampferzeugern. Es ist bekannt, bei Dampferzeugern mit kleinem Inhalt die Menge des dem Erzeuger zugeführten Arbeitsmittels und die Menge der zugeführten Wärme in gemeinsamer Ab hängigkeit von einer von der Leistung des Dampferzeugers beeinflussten Vorrichtung zu regeln. Es wird dabei in Abhängigkeit von der Leistung die Wärmemenge und die Menge des Arbeitsmittels so geregelt, dass ihre Mengen bei jeder Belastung des Dampf erzeugers immer im gleichen Verhältnis zu einander stehen.
Da aber die Dampferzeuger bei verschiedenen Belastungsgraden entspre chend der Veränderung der Wärmebelastung der wärmeübertragenden Flächen auch ver schiedene Wirkungsgrade aufweisen, kann die Temperatur des erzeugten Dampfes der art geregelter Dampferzeuger nicht unver änderlich gehalten werden. Diese Tempera turveränderungen verursachen in der ganzen Anlage den Betrieb sehr störende Schwan- kungen.
Auch eine Regelung, bei welcher die eine der zu regelnden Mengen durch eine mit der Leistung des Erzeugers in Zusammenhang stehende Grösse allein und die andere zu regelnde Grösse in Abhängigkeit von der Temperatur des erzeugten Dampfes allein verändert werden, kann die nachteiligen Schwankungen nicht vermeiden, da aus der völligen Trennung der beiden Regelungen labile Zustände entstehen, die dann die Ur sache von ähnlichen Schwankungen sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Regelung von Hoch druckdampferzeugern, bei welchen die dein Erzeuger zugeführte Arbeitsmittelmenge und die Wärmemenge in Abhängigkeit minde stens von einer Betriebsgrösse geregelt wer den und bezweckt, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung besteht darin, dass das Verhältnis der Intensität der beiden zur Regelung der Arbeitsmittelmenge und zur Regelung der Wärmemenge erteilten Impulse nach Massgabe der Dampftemperatur verändert wird.
Zur Ausführung dieses Ver fahrens kann bei einem Hochdruckdampf- erzeuger, bei welchem die dem Erzeuger zu geführte Arbeitsmittelmenge und diaWärme- inenge in Abhängigkeit mindestens von einer Betriebsgrösse geregelt werden, das Verhält nis der Intensität der beiden zur Regelung der Arbeitsmittelmenge und zur Reglung der Wärmemenge erteilten Impulse durch einen vom Dampf beeinflussten Temperatur aufnehmer verändert werden.
Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung schematisch dar gestellt.
Dem das Rohrsystem 1 aufweisenden Dampferzeuger A wird aus einer Speise leitung 2 durch die Leitung 3 ein Arbeits mittel in flüssigem Zustand zugeführt, wel ches nach :der Verdampfung und Überhitzung durch die Leitung 4 an die in der Zeich nung nicht dargestellten Verbrauchsstellen geführt wird. Zur Beheizung des Rohr systems 1 dient ein Brenner 5, welchem in bekannter Weise durch die Leitung 6 Brenn stoff und durch die Leitung 7 Verbrennungs luft zugeführt wird. Die bei der Verbren nung entstehenden Abgase treten aus dem Innern des Erzeugers durch den Rauchgas kanal 9 aus.
In der Leitung 4 sind eine Druckauf- nc:llmervorrichtung B und eine Temperatur aufnehmervorrichtung C angeordnet, welche gemäss den. vom entwickelten Dampf auf genommenen Zustandsgrössen Impulse durch die Leitungen 12 bezw. 13 weiterleiten. Der vom Druck erteilte Impuls wirkt auf die beiden Schieber 14 und 15 der beiden Steuer vorrichtungen D bezw. E. Die Steuervor- richtung D dient zur Steuerung der Drossel vorrichtung h' für das Arbeitsmittel.
Die von der Steuervorrichtung E gesteuerte Ar beitsflüssigkeit wirkt auf den Kolben 3,6 des Servomotors G, welcher die Stellung des Drosselorganes 39 in der Brennstoffleitung 6 und des Drosselorganes 40 in der Verbren nungsluftleitung 7 festlegt. Zur Korrektur der Stellung des Drosselorganes 39 ist eine Hülse 48 vorgesehen, welche von Hand oder selbsttätig .durch einen in Abhängigkeit vom Kohlensäuregehalt der Rauchgase beeinfluss- teil Regler <I>L</I> mittelst dem Servomotor K be tätigt wird.
Der von der Temperaturauf- llehmervorrichtung C erzeugte Impuls wirkt auf die Steuervorrichtung .I, welche die Lage des Kolbens 55 im Servomotor H festlegt.
Bei einer Erhöhung des Druckes in der Dampfleitung 4, zum Beispiel bei verminder tem Dampfverbrauch, stellt die Druckauf- nehmervorrichtung B für die Steuerflüssig keit in der Leitung 12 einen erhöhten Druck ein, wodurch die beiden Schieber 14 und 15 der Steuervorrichtungen D und E entgegen dem Druck der Federn 22 und 23 angehoben werden. Der Schieber 14 öffnet dabei der durch die Öffnung 18 zugeführten Steuer flüssigkeit den Weg durch die Leitung 26 unter den Kolben 27 des Servomotors ?8.
Der Kolben 2 7 wird angehoben, so dass .durch Übertragung des Gestänges 30 der Ventil körper 3:1 der Drosselvorrichtung I' in schliessender Richtung verstellt und die Menge des dem Erzeuger zugeführten Ar beitsmittels verkleinert wird. Gleichzeitig öffnet der aufwärtsgellende Schieber 15 in der Steuervorrichtung E der im Servomotor G befindlichen, vorerst durch die Öffnung 19 zugeführten Steuerflüssigkeit den Weg durch die Leitung 35 und die Öffnungen 21 in die Ablaufleitung.
Der Kolben 36 und das Gestänge 41 werden durch die Feder 38 nunmehr angehoben, der Hebel 42 in ent sprechender Weise gedreht und durch die abwärtsgehende Bewegung der Gestänge 43 und 44 die beiden Drosselorgane 39 und 40 in schliessender Richtung verstellt. Die Zu führung von weniger Brennstoff und weniger Verbrennungsluft genügt nunmehr, um die ebenfalls in vermindertem Mass zugeführte Arbeitsmittelmenge zu verdampfen und zu überhitzen, ohne dass dabei eine übermässige Schwankung im Druck und in der Tempera tur des erzeugten Dampfes eintreten würde.
Steigt aber trotzdem die Temperatur des erzeugten Dampfes noch an, so wird das Ver- hältnis der Intensität der durch die Vorrich tung B auf die beiden Regelvorrichtungen CT und F erteilten Impulse geändert. Zu diesem Zweck stellt nun zusätzlich zu der in Ab hängigkeit vom Druck erfolgten Regelung die Temperaturaufnehmervorrichtung C in der Leitung 13 einen geringeren Druck für die Steuerflüssigkeit ein, so dass die auf den Schieber 50 der Steuervorrichtung J wir kende Feder 64 denselben.
nach unten drückt und dadurch der unter dem Kolben 55 be findlichen, zuerst aus einer Leitung durch die Öffnung 52 zugeführten Steuerflüssig- k eit der Weg durch die Leitung 49 und die Öffnung 54 in den Ablauf freigelegt: wird. Die Feder 53 drückt nunmehr den Kolben 55 und das Gestänge 56 nach unten, wodurch die Feder 22 in stärkerem Masse gespannt und die Feder 23 entlastet wird.
Der Steuer schieber 14 wird durch die gespannte Feder 22 nach abwärts verstellt und die unter dem Kolben 27 im Servomotor 28 befindliche Flüssigkeit unter der Wirkung der Feder 29 durch die Öffnung 2f0 in den Ablauf ge drückt, so dass der Durchflussquerschnitt der Drosselvorrichtung F vergrössert und dem Dampferzeuger eine erhöhte Menge an Ar beitsmittel zugeführt wird. Gleichzeitig wird durch die Entspannung der Feder 23 der Steuerschieber 15 aufwärts bewegt, der über dem Kolben 36 befindlichen Steuerflüssig keit der Weg in den Ablauf freigelegt und der Kolben 36 durch die Feder 38 an gehoben.
Diese Kolbenbewegung verstellt aber die beiden Drosselorgane 39 und 40 in schliessender Richtung, so dass die durch den Brenner 5 zugeführte Wärmemenge vermin dert wird. Die anfänglich diese Steuerbewe- gung einführende Erhöhung der Temperatur wird nun durch diese beiden Steuerverstel lungen zurückgeführt, so dass _ die Tempera tur des erzeugten Dampfes auf den normalen Wert zurücksinkt.
Ein entsprechender Re gelvorgang, jedoch mit umgekehrtem Bewe gungssinn würde bei einer Temperaturernie drigung die Brennstoffmenge vergrössern und die Merze des Arbeitsmittels verkleinern, um die Temperatur des erzeugten Dampfes wie der auf das normale Mass ansteigen zu lassen.
Bei einer Verminderung des Druckes in der Dampfleitung 4, zum Beispiel bei er höhtem Dampfverbrauch, verstellen die Steuervorrichtungen D und E die Drossel vorrichtung F und die Drosselorgane 39 und 40 derart, dass eine erhöhte Menge an Speise flüssigkeit und eine erhöhte Menge an Brenn stoff und Verbrennungsluft dem Erzeuger zugeführt wird, so dass schliesslich die von den Verbrauchsstellen benötigte Dampf menge erzeugt und der Druck wieder auf seinen normalen Wert angehoben wird.
Ein damit zusammenhängendes Sinken der Temperatur bei dieser Betriebsverände rung wirkt nun auf die Steuervorrichtung J und den Servomotor H derart, dass der Kol ben 55 ansteigt und dabei die Feder 32 ent- spannt@und der Feder 23 eine erhöhte Span nung erteilt. Das dadurch bedingte Steigen des Steuerschiebers 14 und das Sinken des Steuerschiebers 15 bewirken eine Verkleine rung des Durchflussquerschnittes der Drossel vorrichtung F und eine entsprechende Ver grösserung des Durchflussquerschnittes an den beiden Drosselorganen 39 und 40.
Die dadurch eingestellte, vermehrte Zuführung von Brennstoff und Verbrennungsluft und die verminderte Zuführung von Speiseflüs sigkeit stellt das anfänglich gestörte Tempe raturgleichgewicht, dessen Störung diese Regelbewegung einleitete, wieder her. Bei einer Erhöhung der Temperatur würde in der bereits beschriebenen Weise die Wärme menge verkleinert. und die Menge des Ar beitsmittels vergrössert.
Der von der Regelvorrichtung einzu stellende und unveränderlich zu haltende Druck kann durch Verstellung des Hand rades 622, die Temperatur durch Verstellung des Handrades 63 den jeweils gewünschten Betriebsverhältnissen entsprechend eingestellt werden. Um die Beheizung auf das gün stigste Verhältnis zwischen Verbrennungs- luftmenge und Brennstoffmenge einstellen zu können, wird in Abhängigkeit von der Vorrichtung L durch Übertragung mittelst eines Servomotors K, einer Zahnwalze 72 und eines Zahnrades 70 die Länge des Ge stänges 43 und somit die Relativstellung des Drosselorganes 39 gegenüber dem Dros selorgan 40 verändert.
Dadurch wird die Beheizung selbsttätig durch den Kohlen- säuregehalt derart verstellt, dass ein für die Verbrennung günstigster Kohlensäuregehalt der Rauchgase sich ergibt.
Natürlich können für diese verschiedenen Steuervorrichtungen in geeigneter Weise Rückführvorrichtungen vorgesehen sein; wel che die Bewegungen der steuernden Vorrieh- tung nach erfolgtem Eingreifen auf die zu steuernden Organe wieder rückführen. Zur Übertragung der Impulse, Steuerbewegungen und Rückführungen können hydraulische, pneumatische oder mechanische Gestänge oder elektrische Übertragung verwendet wer den. An Stelle einer kontinuierlichen Über tragung der Impulse können diese auch stossweise auf die zu regelnden Organe übertragen werden.
Es wird dadurch im be sonderen der Vorteil erreicht, dass die Regel vorrichtungen nicht zu klemmen anfangen können.
Anstatt einer Verstellung von Drossel organen und Drosselvorrichtungen können auch -die Fördervorrichtungen in ihrer För- derleistung verstellt werden. In andern Fäl len kann es Vorteil bieten, wenn der von der Temperatur erteilte zusätzliche Regelimpuls entweder allein auf die Regelung der Speise- flüssigli:eitsmenge oder dann allein auf die Regelung der dem Erzeuger zugeführten Wärmemenge zur Veränderung des Verhält nisses der ausgeübten Impulse ausgetibt wird.
ES können auch gegebenenfalls Vor richtungen vorgesehen werden, mittelst wel chen die Grösse der Einwirkung des zusätz lichen Temperaturimpulses auf die Speise flüssigkeitsmenge und die Wärmemenge je nach den gegebenen Betriebsverhältnissen verändert werden kann. Zur Regelung der Wärmemenge kann die Verbrennungsluft- menge oder die Brennstoffmenge oder beide zusammen zusätzlich in Abhängigkeit vom Kohlensäuregehalt der Rauchgase verändert werden. Schliesslich kann die die Feuerung in Abhängigkeit von den Rauchgasen ver stellende Vorrichtung anstatt auf Grund des Kohlensäuregehaltes auch auf Grund des Gehaltes an Kohlenmonoxyd der Rauchgase verstellt werden.
Process for regulating high pressure steam generators. It is known to regulate the amount of the working fluid supplied to the generator and the amount of heat supplied in the case of steam generators with a small content in common from a device influenced by the performance of the steam generator. Depending on the output, the amount of heat and the amount of the working medium are regulated in such a way that their amounts are always in the same ratio to each other with every load on the steam generator.
But since the steam generator at different degrees of exposure accordingly to the change in the heat load of the heat-transferring surfaces also have ver different efficiencies, the temperature of the steam generated by the type of regulated steam generator cannot be kept unchanged. These temperature changes cause very disruptive fluctuations in the entire system.
Even a regulation in which one of the quantities to be regulated is changed solely by a variable related to the output of the generator and the other variable to be regulated solely as a function of the temperature of the generated steam, cannot avoid the disadvantageous fluctuations, since the complete separation of the two regulations creates unstable conditions, which are then the cause of similar fluctuations.
The present invention relates to a method for regulating high-pressure steam generators, in which the amount of working medium supplied to your generator and the amount of heat are regulated as a function of at least one operational size and aims to avoid the disadvantages mentioned. The invention consists in that the ratio of the intensity of the two pulses issued to regulate the amount of working medium and to regulate the amount of heat is changed in accordance with the steam temperature.
To carry out this process, in a high-pressure steam generator in which the amount of working fluid and the amount of heat supplied to the generator are regulated as a function of at least one operating variable, the ratio of the intensity of the two to regulate the amount of working fluid and to regulate the amount of heat can be given Pulses can be changed by a temperature sensor influenced by the steam.
An example of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing.
The pipe system 1 having steam generator A is supplied from a feed line 2 through line 3, a working medium in the liquid state, wel Ches after: the evaporation and overheating through the line 4 to the consumption points not shown in the drawing. To heat the pipe system 1, a burner 5 is used, which is supplied in a known manner through the line 6 fuel and through the line 7 combustion air. The exhaust gases resulting from the combustion emerge from inside the generator through the flue gas duct 9.
In the line 4 a pressure recording device B and a temperature recording device C are arranged, which according to FIGS. from the developed steam to recorded state variables impulses through the lines 12 respectively. 13 forward. The impulse issued by the pressure acts on the two slides 14 and 15 of the two control devices D respectively. E. The control device D is used to control the throttle device h 'for the working medium.
The working fluid controlled by the control device E acts on the piston 3, 6 of the servo motor G, which determines the position of the throttle element 39 in the fuel line 6 and the throttle element 40 in the combustion air line 7. To correct the position of the throttle element 39, a sleeve 48 is provided, which is operated manually or automatically by means of the servo motor K, which is influenced by a regulator <I> L </I> which is dependent on the carbonic acid content of the flue gases.
The pulse generated by the temperature pickup device C acts on the control device .I, which fixes the position of the piston 55 in the servomotor H.
When the pressure in the steam line 4 increases, for example with reduced steam consumption, the pressure sensor device B for the control fluid in the line 12 sets an increased pressure, whereby the two slides 14 and 15 of the control devices D and E counteract this Pressure of the springs 22 and 23 are increased. The slide 14 opens the way for the control fluid supplied through the opening 18 through the line 26 under the piston 27 of the servomotor 8.
The piston 27 is raised so that. By transferring the linkage 30, the valve body 3: 1 of the throttle device I 'is adjusted in the closing direction and the amount of the working fluid supplied to the generator is reduced. At the same time, the upward-moving slide 15 in the control device E opens the control fluid located in the servomotor G and initially supplied through the opening 19 through the line 35 and the openings 21 into the drain line.
The piston 36 and the linkage 41 are now raised by the spring 38, the lever 42 rotated accordingly and adjusted by the downward movement of the linkage 43 and 44, the two throttling elements 39 and 40 in the closing direction. The supply of less fuel and less combustion air is now sufficient to evaporate and overheat the likewise reduced amount of working medium supplied without excessive fluctuations in the pressure and temperature of the steam generated.
If, however, the temperature of the steam generated still rises, the ratio of the intensity of the pulses sent by the device B to the two control devices CT and F is changed. For this purpose, in addition to the regulation made as a function of the pressure, the temperature sensor device C in the line 13 sets a lower pressure for the control fluid, so that the spring 64 acting on the slide 50 of the control device J is the same.
pushes downwards and thereby the path through the line 49 and the opening 54 into the drain is exposed for the control fluid located under the piston 55, initially supplied from a line through the opening 52. The spring 53 now presses the piston 55 and the rod 56 downward, whereby the spring 22 is tensioned to a greater extent and the spring 23 is relieved.
The control slide 14 is moved downwards by the tensioned spring 22 and the liquid located under the piston 27 in the servomotor 28 is pressed under the action of the spring 29 through the opening 2f0 into the drain, so that the flow cross-section of the throttle device F is enlarged and the Steam generator is supplied with an increased amount of work equipment. At the same time, the control slide 15 is moved upward by the relaxation of the spring 23, the control fluid located above the piston 36 speed is exposed to the drain and the piston 36 is raised by the spring 38 on.
However, this piston movement adjusts the two throttle elements 39 and 40 in the closing direction, so that the amount of heat supplied by the burner 5 is reduced. The increase in temperature that initially introduced this control movement is now reduced by these two control adjustments, so that the temperature of the steam generated falls back to the normal value.
A corresponding Re gel process, but with the opposite sense of movement, would increase the amount of fuel in the event of a drop in temperature and reduce the amount of fuel used to increase the temperature of the steam generated to the normal level.
When the pressure in the steam line 4 is reduced, for example when he increased steam consumption, the control devices D and E adjust the throttle device F and the throttle elements 39 and 40 such that an increased amount of food and an increased amount of fuel and fuel Combustion air is fed to the generator, so that finally the amount of steam required by the consumption points is generated and the pressure is raised again to its normal value.
A related decrease in the temperature during this change in operation now acts on the control device J and the servomotor H in such a way that the piston 55 rises and the spring 32 relaxes and the spring 23 exerts an increased tension. The resulting rise of the control slide 14 and the decrease of the control slide 15 cause a reduction in the flow cross-section of the throttle device F and a corresponding increase in the flow cross-section at the two throttle elements 39 and 40.
The resulting increased supply of fuel and combustion air and the reduced supply of Speiseflüs sigkeit restores the initially disturbed temperature equilibrium, the disturbance of which initiated this control movement. If the temperature was increased, the amount of heat would be reduced in the manner already described. and the amount of work equipment increased.
The one of the regulating device to be set and unchangeable pressure can be adjusted by adjusting the hand wheel 622, the temperature by adjusting the hand wheel 63 according to the desired operating conditions. In order to be able to adjust the heating to the most favorable ratio between the amount of combustion air and the amount of fuel, the length of the rod 43 and thus the relative position of the rod is adjusted depending on the device L by transmission by means of a servo motor K, a toothed roller 72 and a gear 70 Throttle organ 39 compared to the Dros selorgan 40 changed.
As a result, the heating is automatically adjusted by the carbonic acid content in such a way that the most favorable carbonic acid content of the flue gases results for combustion.
Of course, feedback devices may suitably be provided for these various control devices; which return the movements of the controlling device to the organs to be controlled after intervention. Hydraulic, pneumatic or mechanical linkages or electrical transmission can be used to transmit the pulses, control movements and feedback. Instead of a continuous transmission of the impulses, these can also be transmitted intermittently to the organs to be regulated.
This has the particular advantage that the control devices cannot start to jam.
Instead of adjusting the throttle bodies and throttle devices, the delivery devices can also be adjusted in terms of their delivery rate. In other cases it can be advantageous if the additional control pulse given by the temperature is output either solely to regulate the feed liquid quantity or then solely to regulate the amount of heat supplied to the generator to change the ratio of the applied pulses.
ES can also optionally be provided in front of devices by means of which the size of the effect of the additional temperature pulse on the amount of feed liquid and the amount of heat can be changed depending on the given operating conditions. To regulate the amount of heat, the amount of combustion air or the amount of fuel, or both together, can also be changed depending on the carbonic acid content of the flue gases. Finally, the device that adjusts the furnace as a function of the flue gases can also be adjusted on the basis of the carbon monoxide content of the flue gases instead of on the basis of the carbonic acid content.