Regeleinrichtung in Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlauf kesseln Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung von Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlaufkesseln. Bei solchen Anlagen ist es im Bestreben, die Leistung der Kraftmaschine mit der Leistung des Dampfer zeugers und umgekehrt miteinander in überein stimmung zu bringen, bereits bekannt, die Kessel regelung der Turbinenregelung zu unterstellen. Bei einer hydraulischen Drehzahlregelung der Turbine wird dabei der Regelöldruck auch zur Kesselregelung mit verwendet.
Es ist weiter bekannt, Lastkomman dos gleichzeitig parallel sowohl auf die Turbinen regelung als auch auf die Kesselregelung zu geben, wobei in gleicher Weise elektrische Einflüsse oder eine Handverstellung bzw. ein Programm wirksam gemacht werden können.
Bei den bekannten Regeleinrichtungen dieser oder ähnlicher Art hat man die Kesselregelung, die sich aufteilt in feuerungsseitige Massnahmen und in regel technische Einrichtungen für den Durchlauf des Ar beitsmittels, so zusammengefasst, dass man sie für alle diese zu regelnden Grössen, denen sich noch weitere unterordnen, einem Kessellastgeber unter stellt und diesem wieder einen Kessellastregler vor schaltet. Bei einem kohlebeheizten Kessel werden also vom Kessellastgeber Steuersignale für das Speise wasser, für die Kohle und für die Verbrennungsluft abgegeben.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkennt nis zugrunde, dass diese Zusammenfassung im Kes- sellastgeber die Ursache zahlreicher regeltechnischer Schwierigkeiten ist, da durch das Zusammenwirken von Regelvorgängen, die sich einerseits auf das Ar beitsmittel und anderseits auf die Feuerung beziehen, verschiedene Korrektureinflüsse benötigt werden, weil sich die Steuer- und Regeleinflüsse sehr unterschied lich auswirken. Die Erfindung besteht darin, dass bei getrennter Regelung der Beheizung, z.
B. des Brennstoffes und der Luft, einerseits und des Arbeitsmittels anderseits Mittel vorgesehen sind, um die Zufuhr des zu ver dampfenden Arbeitsmittels mit den durch die jewei ligen Belastungszustände bedingten benötigten Dampf mengen in übereinstimmung zu bringen. Dabei kann zur Regelung der Arbeitsmittelmengen eine Vergleichs- einrichtung vorgesehen sein, der einerseits Messwerte entsprechend der zu verdampfenden Menge und anderseits von den verdampften Mengen hergeleitete Messwerte zugeführt werden.
Es ist an sich bereits bei Trommelkesseln und anderen Dampferzeugern, in denen sich ein Wasser stand ausbildet, bekannt, in Abhängigkeit der Höhe dieses Wasserstandes die Zufuhr des Speisewassers so zu steuern, dass der Kessel auf gleichbleibenden Wasserstand geregelt wird.
Darüber hinaus ist es noch bekanntgeworden, bei einem Trommelkessel sowohl im wasserführenden als auch im dampffüh renden Kesselteil Mengenmessblenden vorzusehen, um durch Vergleich dieser Messwerte die Speisewas- serzufuhr so zu beeinflussen, dass die zugeführten Wassermengen mit den der Turbine zugeführten Dampfmengen weitgehend in übereinstimmung ge bracht werden. Das von der Höhe des Wasserstan des gebildete Signal wird dabei zur Korrektur her angezogen.
Der Zwangdurchlaufkessel, bei dem man zwar hinsichtlich der anzuordnenden Mengenmessblenden in ähnlicher Weise arbeiten kann, gibt aber infolge Fehlens eines Wasserstandes nicht die Möglichkeit, diesen bei der Speisewasserregelung mit heranziehen zu können. Man kann aber zur Korrektur Tempera tursignale von zwei Punkten im Kessel herleiten, von denen der eine im wasserführenden .und der andere im dampfführenden Teil liegt. Die Temperaturwerte werden dabei nicht unmittelbar zur Korrektur her angezogen, sondern die sich hieraus, in Abhängig keit der Durchflussmenge ergebenden Grössen.
Zur Erfassung der Durchflussmengen können übliche Mess- blenden oder dergleichen verwendet werden, es ist aber auch möglich, vor und hinter einem bestimmten Kesselteil, z. B. einem überhitzer, zwei Messstellen vorzusehen, und dabei den Druckabfall in dem be treffenden Kesselteil als Mass für die Durchfluss- menge zu benutzen.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungs beispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstel lung.
In Fig. 1 ist der Strömungsverlauf des Arbeits mittels getrennt von dem Beheizungsschema veran schaulicht. Das Arbeitsmittel tritt über die Leitung 1 in die Kesselanlage ein und gelangt über die Speise pumpe 2 in den Hochdruckvorwärmer 3. Mit 4 ist ein Vorwärmer bzw. Economiser bezeichnet, an den sich der Übergangsteil 5 anschliesst. Auf diesen fol gen Verdampfer 6, Restverdampfer 7 und erster Überhitzerteil B. Mit 9 und 10 sind zweiter über hitzer und Endüberhitzer bezeichnet.
Die Kraftma schine ist durch die Turbine 11 mit ihrem Einlass- ventil 12 versinnbildlicht. Mit 13 ist eine Nebenheiz fläche bezeichnet.
Feuerungsseitig tritt der Brennstoff über die Zu fuhr 14 und den Zuteiler 15 ein und wird im Feuer raum 16 unter Zufuhr der Verbrennungsluft 17, die vom Verdichter 18 herangeführt wird, verbrannt. Der Weg der Rauchgase ist mit 19 bezeichnet, an dessen Ende sich der Saugzug 20 befindet. Am Mess- punkt 21 ist eine Prüfeinrichtung vorgesehen, die beispielsweise den Sauerstoffgehalt der Rauchgase überwacht und in Abhängigkeit dieses Zustandes ent weder die Luftzufuhr oder die Brennstoffzuteilung oder beides beeinflusst. Bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel wurde der Einfachheit halber, wie durch Wirklinie 22 versinnbildlicht ist, eine Beein flussung der Brennstoffzuteilung vorgenommen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst davon ausgegangen, dass die Regelsignale für die gesamte Anlage von der Turbine ausgehen bzw. auf diese gegeben werden. So führt von der mit 23 versinnbildlichten Drehzahlregelung der Turbine aus eine Wirklinie 24 zur feuerungsseitigen Kessel beeinflussung. Dieses Lastsignal geht nun unmittelbar auf den Brennstoffzuteiler 15 und die Luftzuteilung 18, aber nicht, wie dies bisher üblich war, auf ein Kessellastgerät, welches sonst von sich aus wiederum getrennte Lastsignale für Brennstoff, Luft und Was ser abgibt.
Das Lastsignal gemäss der Wirklinie 24 wird noch durch ein. weiteres Lastsignal 25 ergänzt, das im Gegensatz zum Turbsnenlastsignal L1 mit L, bezeichnet ist. Dieses Lastsignal wird vom Frisch dampfdruck hergeleitet. An einer Messstelle 26 in der Frischdampfleitung wird der Druck P gemessen, dessen Wert nach Möglichkeit einzuhalten ist. Wie die Darstellung erkennen lässt, sind diese Lasteinflüsse nur auf die Feuerung gegeben, während auf den Arbeitsmitteldurchfluss sich kein unmittel bares Signal auswirkt.
Die Speisewasserregelung er folgt einzig und allein dadurch, dass die Mengen des zugeführten Speisewassers mit denen des entnom menen Dampfes verglichen werden, wobei in der oben beschriebenen Weise noch eine Korrektur in Ab hängigkeit der Temperaturwerte .vor und hinter der Verdampfung stattfindet und nach vollzogenem Vergleich die Speisepumpe so beeinflusst wird, dass die zugeführte Speisewassermenge der Dampfmenge entspricht, die jeweils am Kesselausgang entnommen wird.
Zur Herleitung der Messwerte dienen die an den Stellen 27 und 28 befindlichen Mengenmessblenden M1 und M4. Die Messwerte, von denen der an der Mengenmessblende M4 gemessene Wert über eine Verzögerungseinrichtung 29 geführt ist, werden in der Vergleichsanordnung 30 miteinander in Bezie hung gebracht und hierbei ein durch die Linie 31 versinnbildlichter Einfluss auf die Speisewasserför- derung, z. B. auf die Speisewasserpumpe 2, ausgeübt. Zur Korrektur werden Temperaturwerte herangezogen, die an den Stellen 32 und 33 abgenommen werden.
Die beiden Temperatur-Sollwerte T1 und T3, die an diesen Stellen gemessen werden, hängen ab von der Durchflussmenge, welche an der Stelle 34 mit der Mengenmessblende M, erfasst wird. Eine weitere Mengenmessblende M3 befindet sich in der Einspritz- leitung 35. Dabei wird mit zwei Einspritzstellen 36 und 37 im überhitzer gearbeitet.
Die Regelung der Speisewassermenge mittels Speisewasserpumpen oder eines Regelventils erfolgt derart, dass M1 und M4 miteinander übereinstimmen, wobei eine Korrektur mittels der Temperatur T1 im oder hinter dem Vorwärmer und T.3 nach Beginn der überhitzung stattfindet. Gegebenenfalls kann von der Nebenheizfläche 13 noch ein Temperatursignal T2 hergeleitet werden. Ebenso wie die Temperaturen T1 und T.; wird dieser Temperaturwert T., eben falls gleichzeitig abhängig von M, gemacht.
Dies<B>be-</B> deutet, dass grössere Mengen höhere Temperatur- Sollwerte ergeben.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel befindet sich die Druckmessstelle P am Kessel austritt. Dabei kann in an sich bekannter Weise zu sätzlich, wie dies mit den durch die Klammern 38, 39 und 40 begrenzten Linien angedeutet ist, eine Vordruckregelung 41 vorgesehen sein. Die Aufrecht erhaltung eines konstanten Druckes am Kesselaus tritt bedeutet, dass mit zunehmender Last der Druck am Kesseleingang zu erhöhen ist. Mit steigenden Durchflussmengen wächst der Druckabfall vom Kessel eintritt zum Kesselaustritt, so dass bei höherer Last und den damit verbundenen höheren Durchsatz mengen der Druck am Kesseleintritt zu erhöhen ist.
Bei schwankender Belastung ändert sich der Frisch dampfdruck entsprechend der ausgenutzten Mög lichkeiten bei der Heranziehung des Spenchervermö- gens des Kessels. Nach jeder Laständerung muss dann der Druck im Kessel wieder auf- oder abge baut werden. Wesentlich günstiger wäre es, wenn man die -Stelle, an der der Druck konstant gehalten wird, vom Kesselende in das Innere des Kessels ver legen könnte. Es ist daher zweckmässig, eine Druck- messstelle anstatt am Kesselaustritt an einer mög lichst weit nach dem Kesseleintritt zu liegenden Stelle vorzusehen.
Aus diesen Überlegungen heraus zeigt Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Druck- messstelle vom Kesselaustritt in den überhitzer vor verlegt ist. Dabei sind in weitgehender übereinstim- mung mit Fig. 1 für gleiche und einander entspre chende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
Darüber hinaus ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel die Mengenmessung, die gemäss Fig. 1 mit Hilfe einer Massblende M4 vorgenommen wurde, so her geleitet, dass an Stelle einer Mengenmessblende der Druckabfall im zweiten überhitzer verwendet wird. Die Mengenmessung M4 findet an einer Stelle statt, wo im Beharrungszustand Druck und Temperatur genau oder annähernd konstant sind bzw. bestimmte lastabhängige Werte einnehmen.
Das Verzögerungs glied 29 ist nur in bestimmten Fällen erforderlich. Die Regelung der Speisewassermenge erfolgt in der Weise, dass die Werte von M2 und M4 miteinander in übereinstimmung zu bringen sind unter Korrektur mittels der Temperaturen T1 und T3, gegebenenfalls auch T, woben diese Temperaturwerte gleichzeitig von M." abhängig gemacht werden.
Der Durchfluss durch die Einspritzleitung braucht hierbei nicht be rücksichtigt zu werden, da die Einspritzleitung 35 vor der Massstelle 34 für M2 abzweigt und die Ein spritzung an der Stelle 42 hinter der Erfassung des Masswertes M4 liegt. Die Lastabhängigkeit der Tem peraturwerte T1 und T3 ist durch die Wirklinie 43 versinnbildlicht.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei spiel befindet sich die Druckmessstelle ebenfalls vor der Wassereinspritzung, aber bereits in einer Kes selzone, die sich an den Überhitzungsbeginn an schliesst. Die Herleitung des Masswertes M4 liegt dabei gleichzeitig an der Druckmessstelle P. Zur Wasser einspritzung sind zwei Einspritzstellen 44 und 45 vorgesehen, wobei drei Temperaturwerte T4, T, und T6 gebildet werden.
Dabei wird der Temperaturwert T4, wie durch die Linie 46 versinnbildlicht ist, in Abhängigkeit des Masswertes M4 gebracht. Die zweite Einspritzstelle wird von den beiden Temperatur werten T, und T" in der Weise beeinflusst, dass ein weitgehend konstant bleibender Temperaturwert T, erreichbar ist, indem der Sollwert von T5 abhängig von T, gemacht ist.
Eine weitere Verbesserung der überhitzer-Rege- lung besteht darin, dass eine Korrektur des Sollwer tes für die Wassereinspritzung vorgenommen wird. Der Temperatur-Sollwert wird dabei von der dem Überhitzer zugeführten und vor der Einspritzstelle gemessenen Dampfmenge abhängig gemacht. In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. In Übereinstimmung mit den andern Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen ver sehen.
Zur Regelung des Arbeitsmitteldurchflusses wer den Masswerte, welche entsprechenden Massblenden oder ähnlichen Einrichtungen entnommen werden und die mit M2 und M4 bezeichnet sind, in einer Vergleichseinrichtung 30 miteinander in Beziehung gebracht. Hierbei wird ein durch die Linie 31 ver- sinnbildlichter Einfluss auf die Speisewasserförderung, z. B. auf die Speisewasserpumpe 2, ausgeübt. Zur Korrektur werden Temperaturwerte herangezogen, die an den Stellen 32 und 33 abgenommen werden.
Die banden Temperaturwerte T1 und T3, die an diesen Stellen gemessen werden, hängen ab von den Durchflussmengen, welche an der Stelle 34 mit der Mengenmessblende M2 erfasst werden. Eine weitere Mengenmessblende M3 befindet sich in der Einspritz- leitung 35. Im überhitzer sind zwei Einspritzstellen 36 und 37 vorgesehen.
Die Temperaturwerte T1 und T3 werden beide abhängig von den Durchsatzwerten gemacht. Dementsprechend versinnbildlicht die Wirk linie 43 diese Abhängigkeit von den Durchflussmen- genwerten M2. Dies bedeutet, dass grössere Mengen höhere Temperatur-Sollwerte ergeben.
Hinter den beiden Einspritzstellen 36 und 37 befinden sich Massstellen für die Temperaturen T4 und T.. Die Temperaturregelung des überhitzers arbeitet derart, dass die Temperatur-Sollwerte von T4 und T@ von der dem überhitzer zugeführten und vor der Einspritzung gemessenen Dampfmenge ab hängig gemacht werden.
Die Wirklinie 52 versinn bildlicht die Abhängigkeit des Temperatur-Sollwertes T4 von dem Durchflussmengen-Messwert M4. Gege benenfalls kann, wie die Impulslinie 53 versinnbild licht, in entsprechender Weise auch der Temperatur wert T5 in derselben Weise beeinflusst werden.
Von der Stelle 26 aus, an der der Druck kon stant gehalten wird, kann in an sich bekannter Weise zusätzlich eine Vordruckregelung vorgesehen sein. Diese für das Prinzip der Erfindung nicht unmittel bar bedeutsame Massnahme ist durch Linien versinn bildlicht, welche durch die Klammern 38, 39 und 40 begrenzt sind. Innerhalb dieser Einflusslinien befin det sich die Vordruckregelung 41.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ver anschaulicht, bei dem die Stelle 26, an der der Druck konstant gehalten wird, am Kesselaustritt liegt. Die Massblende M4 befindet sich hierbei hinter dem End- überhitzer. In übereinstimmung mit der Darstellung gemäss Fig. 4 sind für gleiche Teile weitgehend die gleichen Bezugszeichen eingesetzt.
Wie die Darstel lung erkennen l:ässt, fehlt hierbei eine Dampfmengen messung unmittelbar vor dem Überhitzer, so dass zur Korrektur des Sollwertes von T4 und T5 im Gegen satz zu der in Fig. 4 dargestellten Anordnung nicht der Masswert von M4, sondern von M2, welcher der eingespeisten Wassermenge entspricht, gewählt wird.
Es wäre auch nicht zweckmässig, den Messwert von Ml zu verwenden, wenn man nicht die Werte von M,, hiervon abziehen wollte, denn es soll ja ledig lich der Durchsatz erfasst werden, der durch den Verdampfer selbst hindurchgeht und in den über hitzer eintritt, nicht aber der Anteil, der über die Einspritzung geführt ist.
Bei dieser in Fig. 5 dargestellten Ausführungs form ist weiterhin noch eine mit 13 bezeichnete Nebenheizfläche vorgesehen, von welcher ein Tem peratursignal T2 hergeleitet wird. Beim Vergleich wird also der Messwert Ml mit dem Messwert M4 in der Vergleichsanordnung 30 in Beziehung gesetzt und dabei eine Korrektur vorgenommen, die von den Temperaturwerten T1, T3 und gegebenenfalls von T2 ausgeht.
Ebenso wie die Temperaturen T1 und T3 wird auch der Temperaturwert T2 gleichzeitig abhängig von M2 gemacht. Dies bedeutet, dass grö ssere Mengen höhere Temperatur-Sollwerte ergeben. Mit 29 ist eine Verzögerungseinrichtung bezeichnet.
Ferner kann schliesslich für die Bemessung der zugeführten zu verdampfenden Arbeitsmittelmenge in Abhängigkeit der durch die jeweiligen Belastungs zustände bedingten benötigten Dampfmenge eine Korrektur an Stelle von Temperatursignalen oder zusätzlich zu diesen durch eine von der Einspritzmenge hergeleitete Grösse erfolgen. Als Korrekturednfluss dient dabei z. B. der Öffnungsgrad eines Einspritz ventils oder dergleichen. Es ist aber auch möglich, das Verhältnis der Einspritzmenge zur Menge des im Kessel zu verdampfenden Arbeitsmittels heranzu- ziehen.
Als zusätzlicher Korrektureinfluss kann die Ab weichung der Temperatur im Economiser oder an einer Stelle zwischen Eco und Verdampfer von ihrem Sollwert herangezogen werden. Es ist weiterhin auch möglich, als zusätzlichen Korrektureinfluss ein von einer Nebenheizfläche hergeleitetes Temperatursignal zu verwenden.
In Fig. 6 ist in einer den vorangehenden Figuren ähnlichen Darstellung eine Kesselstrecke von der Speisewasserpumpe bis zur Turbine veranschaulicht. Das Arbeitsmittel tritt über die Leitung 1 in die Kesselanlage ein und gelangt über die Speisepumpe 2 in den Hochdruckvorwärmer 3. Mit 4 ist ein Vor wärmer bzw. Economiser bezeichnet, an den sich der Übergangsteil 5, Verdampfer 6 und Rest;vardamp- fer 7 anschliessen. Auf diesen folgt der Vorüberhit- zer B.
Mit 9 und 10 sind zweiter überhitzer und Endüberhitzer bezeichnet. Die Kraftmaschine ist durch die Turbine 11 mit ihrem Einlassventil 12 versinnbildlicht.
Bei der Regelung wird ebenfalls davon ausgegan gen, dass die Regelsignale für die gesamte Anlage von der Turbine oder einem Leistungsgeber aus gehen, wobei dann die Regelsignale gleichzeitig auf die Turbine gegeben werden. Ein Leistungseinfluss 1 oder ein solcher von der elektrischen Seite e oder durch Handeinfluss <I>h,</I> die über einen Begrenzer<I>B</I> einwirken, beeinflussen Turbinenregelung und Kes selregelung. Die Drehzahlregelung n der Turbine steht bei ölhydraulischen Regelungssystemen in einem defi nierten Verhältnis zum Steueröldruck ö, der somit für die Kesselregelung einen Lasteinfluss bedeutet. Eine Signallinie 24 versinnbildlicht die feuerseitige Kesselbeeinflussung.
Mit 50 ist ein Regler, mit 51 der Lastgeber für die Beeinflussung 52 für Brenn stoff und 53 für Luft bezeichnet. Mit 54 ist eine Rückführung vom Lastgeber 51 auf den Regler 50 versinnbildlicht. An einer Messstelle 26 wird der Druck d gemessen, wobei gegebenenfalls durch Mes sung des Frischdampfdruckes gemäss der Wirklinie 55 eine Sollwertverstellung für den Druck d vorge nommen werden kann. Der Zusatzlasteinfluss wird, wie durch die Wirklinie 56 versinnbildlicht ist, auf den Regler 50 gegeben.
Die Speisewasserregelung erfolgt dadurch, dass die Mengen des zugeführten Speisewassers mit denen des entnommenen Dampfes verglichen werden, wo bei nach vollzogenem Vergleich die Speisepumpe oder das Speiseventil so beeinflusst wird, dass die zugeführte Speisewassermenge der Dampfmenge ent spricht, die jeweils am Kesselausgang entnommen wird.
Zur Herleitung der Messwerte dient einerseits die an der Stelle 27 befindliche Mengenmessblende Ml. Zur Erfassung der Dampfmenge anderseits kann an der Stelle 28 eine Mengenmessblende M4 vorge sehen sein. Eine solche Mengenmessblende kann aber in Wegfall kommen, wenn man den Druckabfall längs des Vorüberhitzers 8 heranzieht. Es kann auf diese Weise eine der Durchsatzmenge des Dampfes entsprechende Druckdifferenzgrösse gebildet werden.
Dieser Wert ist mit Dl (Dampf) bezeichnet, während die entsprechende Wassermenge, die an der Mess- blende Ml ermittelt wird, mit W1 bezeichnet ist. Es gilt nun, W1 und Dl in Übereinstimmung zu bringen. Hierzu dient eine Vergleichsanordnung mit Regler 30, welche diese Werte miteinander in Beziehung setzt und gemäss der Linie 31 einen Einfluss auf die Speisewasserförderung, z. B. auf die Speisewasser pumpe 2, ausübt.
Zur Temperaturregelung ist eine Einspritzleitung 35 mit zwei Einspritzventilen an den Stellen 36 und 37 vorgesehen. Mit Hilfe einer in der Einspritzleitung befindlichen Messblende kann die Menge des Ein spritzwassers W2 gemessen werden. In der Leitung zu den beiden Einspritzstellen liegen die Ventile V1 und V2, welche die Einspritzventile selbst sein kön nen und durch Temperatursignale gesteuert werden.
Man kann nun als Korrekturainfluss die öffnungs- stellung eines solchen Ventils, beispielsweise des Ventils VJ, heranziehen, wie dies durch die Wirk linie 57 versinnbildlicht ist.
In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ver anschaulicht, bei dem im Gegensatz zu dem in Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel nicht der öff- nungszustand eines in der Einspritzleitung liegenden Ventils, sondern das Verhältnis der Einspritzwasser- menge zur Menge des zu verdampfenden Arbeitsmit tels als Korrekturgrösse herangezogen wird. Die bei den Mengenmessungen W1 und Wbezeichnen die Wassermengen durch den Kessel und durch die Ein spritzleitung, wobei durch eine Einrichtung 46 zur Verhältnisbildung dieser beiden Messwerte ein Kor rektureinfluss ausgeübt wird.
Die Einrichtung 46 kann als Korrekturregler ausgebildet sein. In Eco oder an anderer geeigneter Stelle kann die Temperatur überwacht und dabei ein Temperatursignal T1 ge bildet werden. Die Abweichung dieses Temperatur signals von ihrem Sollwert lässt sich als Störgrösse zur weiteren Korrekturbeeinflussung heranziehen.
Bei Vorhandensein einer Nebenheizfläche 13 kann an Stelle der Temperaturabweichung T1 die Temperaturdifferenz<I>d</I> T1 der Nebenheizfläche 13 als Störgrösse herangezogen werden.
Boiler control device in steam power plants with forced flow boilers The invention relates to a control of steam power plants with forced flow boilers. In such systems, it is in an effort to bring the power of the engine with the power of the steam generator and vice versa in agreement with each other, already known to subject the boiler control to the turbine control. With hydraulic speed control of the turbine, the control oil pressure is also used to control the boiler.
It is also known to give load commands simultaneously in parallel both on the turbine control and on the boiler control, with electrical influences or manual adjustment or a program being able to be made effective in the same way.
In the case of the known control devices of this or a similar type, the boiler control, which is divided into fire-side measures and usually technical devices for the flow of the work equipment, is summarized in such a way that it can be used for all of these variables to be controlled, to which others are subordinate, a boiler load sensor and a boiler load controller upstream of it. In a coal-fired boiler, the boiler load transmitter emits control signals for the feed water, for the coal and for the combustion air.
The invention is based, inter alia, on the knowledge that this combination in the boiler loader is the cause of numerous technical control difficulties, since various corrective influences are required due to the interaction of control processes that relate on the one hand to the work equipment and on the other hand to the furnace, because the control and regulation influences have very different effects. The invention consists in that with separate control of the heating, for.
B. the fuel and the air, on the one hand and the working fluid on the other hand means are provided to bring the supply of the working fluid to be vaporized with the required quantities of steam due to the respective load conditions in accordance. In this case, a comparison device can be provided for regulating the quantities of working medium to which, on the one hand, measured values corresponding to the quantity to be evaporated and, on the other hand, measured values derived from the evaporated quantities are fed.
It is already known in drum boilers and other steam generators, in which a water level is formed, to control the supply of the feed water as a function of the height of this water level so that the boiler is regulated to a constant water level.
In addition, it has also become known to provide quantity measuring orifices in both the water-carrying and steam-carrying boiler parts of a drum boiler in order to influence the feed water supply by comparing these measured values so that the supplied water volumes largely correspond to the steam volumes supplied to the turbine will. The signal generated by the level of the water level is used for correction.
The once-through boiler, in which you can work in a similar way with regard to the quantity measuring orifices to be arranged, but due to the lack of a water level, does not give the possibility of being able to use it for the feed water control. For correction, however, temperature signals can be derived from two points in the boiler, one of which is in the water-bearing part and the other in the steam-bearing part. The temperature values are not used directly for the correction, but the values resulting therefrom, depending on the flow rate.
Conventional measuring orifices or the like can be used to record the flow rates, but it is also possible to place in front of and behind a certain boiler part, e.g. B. a superheater to provide two measuring points, and to use the pressure drop in the relevant boiler part as a measure of the flow rate.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The figures show execution examples in their essential parts for the invention in a greatly simplified schematic presen- tation.
In Fig. 1, the flow of the work is illustrated by means of separate from the heating scheme. The working medium enters the boiler system via the line 1 and reaches the high-pressure preheater 3 via the feed pump 2. A preheater or economizer is denoted by 4, to which the transition part 5 is connected. On this fol gene evaporator 6, residual evaporator 7 and first superheater part B. With 9 and 10 are referred to second over heaters and final superheaters.
The engine is symbolized by the turbine 11 with its inlet valve 12. With a 13 Nebenheiz area is designated.
On the firing side, the fuel enters the feeder 14 and the feeder 15 and is burned in the fire room 16 with the supply of combustion air 17, which is brought in from the compressor 18. The path of the flue gases is denoted by 19, at the end of which the induced draft draft 20 is located. A test device is provided at measuring point 21 which, for example, monitors the oxygen content of the flue gases and, depending on this state, influences either the air supply or the fuel allocation or both. In the illustrated exemplary embodiment, for the sake of simplicity, as is symbolized by line of action 22, the fuel allocation was influenced.
In the exemplary embodiment shown, it is initially assumed that the control signals for the entire system originate from the turbine or are sent to it. Thus, from the speed control of the turbine symbolized by 23, an action line 24 leads to influencing the boiler on the furnace side. This load signal now goes directly to the fuel meter 15 and the air meter 18, but not, as was previously the case, to a boiler load device, which otherwise in turn emits separate load signals for fuel, air and what water.
The load signal according to the line of action 24 is still through a. Another load signal 25 is added, which, in contrast to the turbine load signal L1, is labeled L. This load signal is derived from the fresh steam pressure. The pressure P is measured at a measuring point 26 in the live steam line, the value of which is to be adhered to if possible. As the illustration shows, these load influences only apply to the furnace, while there is no direct signal on the flow of working media.
The feed water control takes place solely in that the quantities of feed water supplied are compared with those of the steam withdrawn, with a correction taking place in the manner described above depending on the temperature values. Before and after the evaporation and, after the comparison is completed, the The feed pump is influenced in such a way that the amount of feed water supplied corresponds to the amount of steam that is taken from the boiler outlet.
The quantity measuring orifices M1 and M4 located at points 27 and 28 are used to derive the measured values. The measured values, of which the value measured at the quantity measuring orifice M4 is passed via a delay device 29, are brought into relation with one another in the comparison arrangement 30 and an influence on the feed water conveyance symbolized by the line 31, e.g. B. on the feed water pump 2, exercised. For correction, temperature values are used which are taken at points 32 and 33.
The two temperature setpoint values T1 and T3, which are measured at these points, depend on the flow rate, which is recorded at point 34 with the quantity measuring orifice M 1. A further quantity measuring orifice M3 is located in the injection line 35. Two injection points 36 and 37 are used in the superheater.
The feed water quantity is regulated by means of feed water pumps or a control valve in such a way that M1 and M4 correspond to one another, with a correction using the temperature T1 in or behind the preheater and T.3 taking place after the overheating has started. If necessary, a temperature signal T2 can also be derived from the auxiliary heating surface 13. Just like the temperatures T1 and T .; this temperature value T. is also made dependent on M at the same time.
This <B> means </B> that larger quantities result in higher temperature setpoints.
In the game Ausführungsbei shown in Fig. 1, the pressure measuring point P is exiting the boiler. In this case, a pre-pressure control 41 can additionally be provided in a manner known per se, as indicated by the lines delimited by the brackets 38, 39 and 40. Maintaining a constant pressure at the boiler outlet means that the pressure at the boiler inlet must be increased as the load increases. With increasing flow rates, the pressure drop from the boiler inlet to the boiler outlet increases, so that the pressure at the boiler inlet has to be increased at higher loads and the associated higher throughput rates.
If the load fluctuates, the fresh steam pressure changes according to the possibilities used when using the boiler's Spencher power. After every change in load, the pressure in the tank must then be built up or reduced again. It would be much cheaper if the point at which the pressure is kept constant could be moved from the end of the boiler into the interior of the boiler. It is therefore advisable to provide a pressure measuring point instead of at the boiler outlet at a point as far as possible after the boiler inlet.
Based on these considerations, FIG. 2 shows a further exemplary embodiment in which the pressure measuring point is moved from the boiler outlet to the superheater. In this case, the same reference numerals are used for identical and corresponding parts, largely in accordance with FIG. 1.
In addition, in the example shown in FIG. 2, the quantity measurement, which was carried out according to FIG. 1 with the aid of a measuring orifice M4, is carried out in such a way that the pressure drop in the second superheater is used instead of a quantity measuring orifice. The quantity measurement M4 takes place at a point where, in the steady state, pressure and temperature are exactly or approximately constant or assume certain load-dependent values.
The delay member 29 is only required in certain cases. The amount of feed water is regulated in such a way that the values of M2 and M4 are to be brought into agreement with one another with correction by means of the temperatures T1 and T3, possibly also T, whereby these temperature values are simultaneously made dependent on M. "
The flow through the injection line does not need to be taken into account here, since the injection line 35 branches off in front of the measurement point 34 for M2 and the injection at the point 42 is behind the detection of the measurement value M4. The load dependency of the temperature values T1 and T3 is symbolized by the line of action 43.
In the game Ausführungsbei shown in Fig. 3, the pressure measuring point is also in front of the water injection, but already in a Kes selzone, which closes at the beginning of overheating. The derivation of the measured value M4 lies at the same time at the pressure measuring point P. Two injection points 44 and 45 are provided for water injection, three temperature values T4, T and T6 being formed.
The temperature value T4, as symbolized by the line 46, is brought as a function of the measurement value M4. The second injection point is influenced by the two temperature values T 1 and T ″ in such a way that a largely constant temperature value T 1 can be achieved by making the setpoint value of T5 dependent on T 1.
Another improvement of the superheater control is that a correction of the setpoint for the water injection is made. The temperature setpoint is made dependent on the amount of steam supplied to the superheater and measured upstream of the injection point. Another embodiment of the invention is illustrated in FIG. In accordance with the other figures, the same or corresponding parts are provided with the same reference numerals.
In order to regulate the flow of working medium, the measured values, which are taken from corresponding measuring diaphragms or similar devices and which are denoted by M2 and M4, are related to one another in a comparison device 30. In this case, an influence on the feed water conveyance, symbolized by the line 31, eg. B. on the feed water pump 2, exercised. For correction, temperature values are used which are taken at points 32 and 33.
The bound temperature values T1 and T3, which are measured at these points, depend on the flow rates, which are recorded at point 34 with the quantity measuring orifice M2. Another quantity measuring orifice M3 is located in the injection line 35. Two injection points 36 and 37 are provided in the superheater.
The temperature values T1 and T3 are both made dependent on the throughput values. Correspondingly, the effective line 43 symbolizes this dependence on the flow rate values M2. This means that larger quantities result in higher temperature setpoints.
Behind the two injection points 36 and 37 are measuring points for the temperatures T4 and T .. The temperature control of the superheater works in such a way that the temperature setpoints of T4 and T @ are made dependent on the amount of steam supplied to the superheater and measured before the injection .
The line of action 52 symbolizes the dependence of the temperature setpoint value T4 on the flow rate measured value M4. If necessary, as symbolized by the pulse line 53, the temperature value T5 can also be influenced in the same way in a corresponding manner.
From the point 26 at which the pressure is kept constant, a pre-pressure control can also be provided in a manner known per se. This measure, which is not directly significant for the principle of the invention, is symbolized by lines which are delimited by brackets 38, 39 and 40. The admission pressure control 41 is located within these influence lines.
In Fig. 5, a further embodiment is illustrated ver, in which the point 26 at which the pressure is kept constant is located at the boiler outlet. The size aperture M4 is located behind the final superheater. In accordance with the illustration according to FIG. 4, largely the same reference numerals are used for the same parts.
As the illustration shows, there is no steam quantity measurement directly in front of the superheater, so that in contrast to the arrangement shown in FIG. 4, the measured value of M4 is not used for correcting the setpoint values of T4 and T5, but of M2, which corresponds to the amount of water fed in is selected.
It would also not be advisable to use the measured value of Ml if one did not want to subtract the values of M ,, from this, because only the throughput should be recorded that goes through the evaporator itself and enters the overheater, but not the portion that is passed through the injection.
In this embodiment shown in Fig. 5, a designated 13 Nebenheizfläche is still provided, from which a tem perature signal T2 is derived. During the comparison, the measured value Ml is related to the measured value M4 in the comparison arrangement 30 and a correction is carried out, which is based on the temperature values T1, T3 and possibly T2.
Just like the temperatures T1 and T3, the temperature value T2 is also made dependent on M2 at the same time. This means that larger quantities result in higher temperature setpoints. 29 with a delay device is designated.
Furthermore, to measure the amount of working fluid to be evaporated, depending on the amount of steam required due to the respective load conditions, a correction can be made instead of temperature signals or in addition to these by a variable derived from the injection amount. As a correction flow z. B. the degree of opening of an injection valve or the like. However, it is also possible to use the ratio of the injection quantity to the quantity of the working medium to be evaporated in the boiler.
The deviation of the temperature in the economiser or at a point between the eco and the evaporator from its setpoint can be used as an additional correction factor. It is also possible to use a temperature signal derived from an auxiliary heating surface as an additional correction influence.
In FIG. 6, a boiler section from the feedwater pump to the turbine is illustrated in a representation similar to the preceding figures. The working medium enters the boiler system via line 1 and reaches the high-pressure preheater 3 via feed pump 2. 4 designates a preheater or economiser, to which the transition part 5, evaporator 6 and the remainder of the evaporator 7 are connected . This is followed by the pre-heater B.
With 9 and 10 second superheater and end superheater are designated. The engine is symbolized by the turbine 11 with its inlet valve 12.
The control also assumes that the control signals for the entire system come from the turbine or a power generator, with the control signals then being sent to the turbine at the same time. A power influence 1 or one from the electrical side e or by manual influence <I> h, </I> acting via a limiter <I> B </I>, influence the turbine control and boiler control. In oil-hydraulic control systems, the speed control n of the turbine has a defined ratio to the control oil pressure δ, which thus means a load influence on the boiler control. A signal line 24 symbolizes the influence of the boiler on the fire side.
With 50 is a controller, with 51 the load sensor for influencing 52 for fuel and 53 for air. A feedback from the load transmitter 51 to the controller 50 is symbolized by 54. The pressure d is measured at a measuring point 26, it being possible to adjust the setpoint value for the pressure d by measuring the live steam pressure according to the line of action 55, if necessary. The additional load influence is given to the controller 50, as is symbolized by the line of action 56.
The feed water control takes place in that the quantities of the supplied feed water are compared with those of the withdrawn steam, where, once the comparison has been completed, the feed pump or the feed valve is influenced in such a way that the supplied feed water volume corresponds to the steam volume that is withdrawn at the boiler outlet.
The quantity measuring orifice Ml located at point 27 is used to derive the measured values. To record the amount of steam, on the other hand, a quantity measuring orifice M4 can be provided at point 28. Such a quantity measuring orifice can be omitted if the pressure drop along the pre-superheater 8 is used. In this way, a pressure differential variable corresponding to the flow rate of the steam can be formed.
This value is denoted by Dl (steam), while the corresponding amount of water, which is determined at the measuring orifice Ml, is denoted by W1. It is now important to bring W1 and Dl into agreement. A comparison arrangement with controller 30 is used for this purpose, which relates these values to one another and, according to line 31, has an influence on the feed water pumping, e.g. B. on the feed water pump 2 exercises.
An injection line 35 with two injection valves is provided at points 36 and 37 for temperature control. With the help of a measuring orifice located in the injection line, the amount of injection water W2 can be measured. In the line to the two injection points are the valves V1 and V2, which can be the injection valves themselves and are controlled by temperature signals.
The opening position of such a valve, for example valve VJ, can now be used as a correction influence, as is symbolized by the active line 57.
7 shows a further exemplary embodiment in which, in contrast to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, it is not the opening state of a valve located in the injection line, but the ratio of the amount of injection water to the amount of the working fluid to be evaporated as Correction variable is used. The in the quantity measurements W1 and W denote the water quantities through the boiler and through the injection line, a correction influence being exerted by a device 46 for forming the ratio of these two measured values.
The device 46 can be designed as a correction controller. The temperature can be monitored in Eco or at another suitable point and a temperature signal T1 generated. The deviation of this temperature signal from its target value can be used as a disturbance variable for further influencing the correction.
In the presence of an auxiliary heating surface 13, the temperature difference <I> d </I> T1 of the auxiliary heating surface 13 can be used as a disturbance variable instead of the temperature deviation T1.