<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.
<B> Method for regulating the temperature of the superheated steam in a steam generating plant The patent relates to a method for regulating the temperature of the superheated steam in a steam generating plant based on a measured variable which determines the Faults that can affect at least a section of the overheating zone, recorded before this possible effect, and the 'temperature at the end of this route.
The patent also relates to a device for performing this method on a steam generating plant. The method is characterized in that the measured variable for the disturbance influences the control device more quickly than the temperature pulses from the sensing point at the end of the route.
The device is characterized by at least one measuring device for detecting the disturbances acting on the section, wel before the outgoing pulses are transmitted directly to the control device, and a thermostat at the end of the superheater section, which affects the control device with the help of a delay device - flows.
The steam leaving the steam generation plant is often subject to undesirable fluctuations in its temperature level. To compensate for these temperature fluctuations, attempts have been made to influence the steam temperature at the beginning and at the end of the superheater. With the known control methods previously used for this purpose, however, the desired, continuously uniform steam temperatures could not be achieved with sufficient reliability, since it was not recognized that the pulses emanating from the measured temperatures only occur with conversion in very specific control values, optimum effectiveness can be obtained while maintaining a constant steam temperature.
So far, the connection between the heat storage capacity of the superheater heating surface caused by the large thermal mass and the various possibilities for changing the desired temperatures through disruptive influences has not been sufficiently taken into account. If these relationships are neglected, however, no optimal control behavior can be achieved.
The invention now shows a way to remedy this. It is assumed here that the superheater heating surface allows control effects on the working medium flowing through only slowly and with delays at the superheater outlet. In contrast, the temperature controls in front of the overheating zone quickly reach their full potential. Achieve effectiveness.
In view of the inertia caused by the relatively large mass of the superheater section with respect to rapid temperature changes in the steam, the control device used to eliminate the temperature fluctuations is now controlled by the pulses, for example from the one at the beginning of the superheater section arranged -hermostats or from a measured variable for the disturbances acting on the superheater line, influenced more quickly than by the pulses,
which proceed from the thermostat arranged at the end of this superheater line. So at the point where only a relatively small thermal inertia of the pipe strings belonging to at least one section of the overheating zone is to be expected, a fast-acting control is used, while where a high thermal inertia of the pipe strings is taken into account must be taken, a slow-acting control is provided.
By suitable coupling of both systems, the influence of the control starting at the beginning of this overheating section being directly. and acts quickly, on the other hand the influence of the regulation starting at the end of the route only partially directly, to one. other partial but with a more or less long delay appears, it is possible to carry out the regulation of the steam temperature with optimal effect.
The device for detecting the disturbances acting on a section of the superheater zone can also consist of a measuring device for the fire intensity or for the amount of steam,
whereby the impulses emanating from these act on the control device with a delay. Thus, here too, the measured variable influences the control device more quickly than the temperature pulses from the sensing point at the end of the superheater section. Expediently, the control values influenced by the measured variable for the malfunction and the temperature pulses emanating from the end of the superheater section can be added to the
Acting control device. The effect of the two control values influenced by the temperature pulses emanating at the beginning and end of the superheater line after their additive combination on the control device can also be advantageous.
The regulation can be carried out in such a way that the temperature of the steam is influenced in at least part of the superheating zone before it enters, for example by injecting cooling water upstream of the superheater or with the aid of a steam cooler. The steam temperature can also be influenced by the fact that the control device acts on the control device (fuel and air supply) and, if necessary, on the swivel burner .
It is also possible to regulate the steam temperature by means of a withdrawal of working medium influenced by the regulating device before the superheater line. The temperature influence of the steam can, for example, as a function. by a thermostat arranged at the beginning or at the end of the overheating section.
While the pulses emanating from the thermostat arranged at the beginning of the superheater line act directly on the control device, for example via a proportionally acting controller, the pulses emanating from the thermostat located at the end of the superheater line are passed on to the control device via a delay device.
The transmission of the impulses from the thermostat arranged at the end of the superheater section to the control device can, for example, take place with flexible feedback, or via a proportional-integral and possibly with differential action controller.
The invention is then explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
In the figure, the working medium flows through line 1 via the collector? into the section 3 of the overheating zone, which may consist of several pipe strings, and v leaves it after appropriate heat absorption via the collector 4 and the line 5. The temperature of the working medium entering this superheater section is measured by the thermostat 6, the zta The beginning of this route, for example, is arranged in front of the inlet collector 2.
To monitor the 'temperature of this. The working medium leaving the superheater is at the end of this route; for example, arranged at the outlet from the collector 4 thermostat 7. The thermostat 7 is. Connected via line 8 to controller 9, which operates with a delay and, for example, represents the type of a proportional-integral controller. This controller can also act as a controller to accelerate the pulse transmission without endangering stability at the same time. Lead, for.
Example as a proportional-integral-differential controller. The impulses emanating from the thermostat 6 are fed to the proportionally acting controller 11 via the line 10. The values resulting from the conversion of the pulses in the two controllers 9 and 11 are transmitted via the lines. 1\? or 13 is transferred to the device 14. with the help of which the two control values are combined additively.
The resulting variable acts via line 15. the control element 16 of the injection valve 17, via which the respectively required amount of working fluid to be injected from the line 18 into the main line 1 is introduced at a point 19. which is in the sense of the direction of flow of the working medium through the superheater section before the thermostat 6 ..
In cases where the type of pulse transmission he allows, for example with hydraulic pulse transmission, the proportional we kenden controller 11 can be dispensed with and the outgoing pulse from the thermostat 6 directly to the device 11 or the actuator 16 of the Injector transferred to who.
By. The use of a fast-acting control at the beginning of the superheater section and a delayed control at the end of the superheater section make it possible to control the temperature of the steam emerging from this superheater section, even in the event of major changes or fluctuations in the temperature of the incoming steam keep the narrow area constant. The regulation can be equally expedient.
and effectiveness in boilers with natural Lind forced running as well as in those steam generators, which are intended for operation under supercritical pressure and temperature conditions and which in view of the power and the size of their combustion chamber in relation to the amount of working fluid in, for example, two Each part with its own regulation is divided.
The control device can also, if necessary additionally, be influenced by other pulses which, for example, detect the fire intensity or the amount of steam or both and which, like the temperature pulse taken from the superheater section, act on the control element 16 without delay.
As is shown in the drawing, the intensity of the furnace 20 is measured by the radiation pyrometer 21. The measured values are forwarded by means of the line 22 via the proportionally acting controller 11. The device 23, which is connected to the controller 11 for forwarding the measured values via the line 2: 4, is used to determine the amount of steam. The transmission of the impulses from the sensing points to the control device can be carried out on a hydraulic, pneumatic or electrical way.