CH624781A5

CH624781A5 - Method and appliance for controlling the operation of an oven

Info

Publication number: CH624781A5
Application number: CH986177A
Authority: CH
Inventors: Johan Floris Bos; Adriaan Van Der Heijden; Jaap Oostervink
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1977-08-11
Publication date: 1981-08-14
Also published as: AU2781477A; NZ184905A; GB1529156A; FI772418A; SE435659B; SE7709104L; BE857457A; DE2736279C2; FR2361691B1; DE2736279A1; BR7705312A; NL180702C; JPS5324149A; MY7900203A; CA1097766A; FI63301B; ZA774863B; FI63301C; NL180702B; NL7609007A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Betriebs eines Ofens mit mindestens zwei parallelen Rohrschlangen, über welche der zu erhitzende 25 und/oder zu verdampfende Materialstrom verteilt wird. The invention relates to a method and a device for regulating the operation of a furnace with at least two parallel coils over which the material flow to be heated and / or evaporated is distributed.

Bei Industrieöfen ist in den meisten Fällen eine Anordnung von Rohren vorhanden, die um eine oder mehrere Flammen gruppiert sind. Durch diese Rohranordnung strömt das Material bzw. der Stoff, der erhitzt und/oder verdampft werden soll. 3o Hierbei handelt es sich häufig um eine Flüssigkeit, z.B. ein öl oder ein Ölprodukt. Zusätzlich zu seiner Benutzung zur Erhitzung oder Verdampfung kann man einen Ofen auch benutzen, um chemische Umwandlungen bei dem hindurchgeleiteten Stoff herbeizuführen. Als Beispiel sei das Spalten bzw. Kracken von 35 Naphtha zur Erzeugung von Äthylen genannt. Hierbei wird die Wärme sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion übertragen. In most industrial furnaces, there is an arrangement of pipes grouped around one or more flames. The material or substance that is to be heated and / or evaporated flows through this tube arrangement. 3o This is often a liquid, e.g. an oil or an oil product. In addition to being used for heating or evaporation, an oven can also be used to bring about chemical transformations in the material passed therethrough. An example is the splitting or cracking of 35 naphtha to produce ethylene. Here, the heat is transmitted both by radiation and by convection.

Zu der Anordnung von Rohren gehören gewöhnlich zwei oder mehr parallele Rohrschlangen. Das zugeführte Material 40 wird auf die Rohrschlange verteilt, und an den Enden der Rohrschlangen werden die Materialströme wieder vereinigt. Die einzelnen Ströme können unabhängig voneinander mit Hilfe von Ventilen geregelt werden. Hierbei ist es wichtig, eine solche Verteilung des Materials zu wählen, dass eine örtliche Überhit-45 zung eines Rohrs und/oder des hindurchströmenden Materials vermieden wird. Ferner ist es erwünscht, die Wärmebelastung gleichmässig auf die Rohrschlange zu verteilen. Hierdurch wird ein wirtschaftlicher Betrieb des Ofens gefördert, und die Lebensdauer des Ofens wird verlängert. Weiterhin werden Indu-50 strieöfen gewöhnlich während sehr langer Zeitspannen ohne jede Unterbrechung betrieben. Bei solchen Öfen genügt es nicht, lediglich eine vorgewählte Verteilung des Materialstroms auf die Rohrschlangen aufrechtzuerhalten, denn es treten Einflüsse auf, die eine Nachregelung dieser Verteilung erforderlich mass chen. Hierbei handelt es sich z.B. um Veränderungen der Verteilung von Brennstoff und Luft auf die Brenner, um Veränderungen bezüglich der Lage der Flamme oder Flammen, um ein Verstopfen eines oder mehrerer Rohre oder um Veränderungen der Witterungsbedingungen. The arrangement of pipes usually includes two or more parallel coils. The supplied material 40 is distributed to the coil and the material flows are reunited at the ends of the coils. The individual flows can be controlled independently of one another with the help of valves. It is important here to choose a distribution of the material such that local overheating of a pipe and / or the material flowing through it is avoided. It is also desirable to distribute the heat load evenly over the coil. This promotes economical operation of the furnace and extends the life of the furnace. Furthermore, Indu-50 ovens are usually operated for very long periods of time without any interruption. In such furnaces, it is not sufficient to simply maintain a preselected distribution of the material flow over the coils, because influences occur that require a readjustment of this distribution. This is e.g. changes in the distribution of fuel and air to the burners, changes in the location of the flame or flames, blockage of one or more pipes or changes in the weather conditions.

60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Massnahmen vorzuschlagen, welche die Erfüllung der vorstehend genannten Betriebsbedingungen ermöglichen bzw. gewährleisten. 60 The invention is based on the object of proposing measures which enable or ensure the fulfillment of the above-mentioned operating conditions.

Das Verfahren gemäss der Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert. The method according to the invention is defined in claim 1.

65 Das Regelverfahren ist so ausgelegt, dass Temperaturdifferenzen an den Enden der Rohrschlangen beseitigt werden. Zu diesem Zweck wird der Mittelwert der Temperaturen Tj und nicht etwa die Temperatur des den Ofen verlassenden Gesamt 65 The control procedure is designed in such a way that temperature differences at the ends of the coils are eliminated. For this purpose, the average of the temperatures Tj and not the temperature of the total leaving the furnace

3 3rd

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stroms verwendet. Bei der letzteren Temperatur handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert, der von dem arithmetischen Mittelwert T abweichen kann. Eine Abweichung kann auch infolge einer Verdampfung von Material jenseits des Punktes auftreten, an dem Tj gemessen wird, sowie vor dem Punkt, an dem s Tu gemessen wird. Daher bezweckt das erfindungsgemässe Regelverfahren, die Temperaturen Tj ständig auszugleichen, und zwar ohne Rücksicht auf Unterschiede bezüglich der Grösse der die Rohrschlangen durchlaufenden Materialströme. currents used. The latter temperature is a weighted mean, which can deviate from the arithmetic mean T. A deviation can also occur due to evaporation of material beyond the point at which Tj is measured and before the point at which s Tu is measured. Therefore, the control method according to the invention aims to constantly equalize the temperatures Tj, regardless of differences in the size of the material flows through the coils.

Die Regelung der Wärmeerzeugung in dem Ofen basiert auf io der höchsten in einer Rohrschlange auftretenden Temperatur. Hierbei besteht eine wichtige Forderung darin, dass diese höchste Temperatur niemals den zulässigen Höchstwert überschreitet. Ferner lässt sich der Ofen jetzt in der Praxis mit seiner maximalen Belastbarkeit betreiben, denn es wird ständig dafür is gesorgt, dass sich sämtliche Temperaturen T; der höchstzulässigen Temperatur annähern. The regulation of the heat generation in the furnace is based on the highest temperature occurring in a coil. An important requirement here is that this highest temperature never exceeds the permissible maximum value. Furthermore, the furnace can now be operated in practice with its maximum load capacity, because it is constantly ensured that all temperatures T; approach the maximum allowable temperature.

Bei der Anwendung des vorstehend geschilderten erfin-dungsgemässen Regelverfahrens bleibt der durch den Ofen geleitete gesamte Materialstrom nicht konstant. In manchen Fäl- 2o len ist es jedoch wichtig, dass der Strom konstant gehalten wird, oder dass man in der Lage ist, ihn zu regeln. Gemäss dem einer Merkmal Weiterausbildung der Erfindung kann dieser Forderung entsprochen werden, wenn man dafür sorgt, dass das Signal für die Steuerung des Materials betreffend der Rohrschlange 25 mit Nummer i den Einstellwert für die Regelung des Materialstroms durch die betreffende Rohrschlange proportional zu der Differenz T — Tj verstellt. Nunmehr bleibt der Gesamtmaterialstrom tatsächlich konstant, da die Summe der Abweichungen n _ 30 When using the above-described control method according to the invention, the total material flow through the furnace does not remain constant. In some cases, however, it is important that the current is kept constant or that you are able to regulate it. According to the one feature further development of the invention, this requirement can be met if it is ensured that the signal for the control of the material relating to the pipe coil 25 with number i is the setting value for the regulation of the material flow through the pipe coil in question proportional to the difference T - Tj adjusted. Now the total material flow actually remains constant since the sum of the deviations n _ 30

vom (arithmetischen) Mittelwert 2 (T - Tj) stets gleich Null ist, of the (arithmetic) mean 2 (T - Tj) is always zero,

und weil daher die Summe der Veränderungen, die jeweils proportional zur Abweichung sind, ebenfalls gleich Null ist. and therefore because the sum of the changes, which are each proportional to the deviation, is also zero.

Weiterhin kommt es vor, dass mit einer variablen Versorgung des Ofens mit Material zu rechnen ist. Dies kann seinen 35 Grund in einer nicht konstanten Zufuhr von Material, z.B. von einer anderen Anlage aus, oder in einem sich verändernden Bedarf bezüglich des Endproduktes des Ofens haben. In solchen Fällen wird gemäss einer Weiterausbildung der Erfindung für It also happens that a variable supply of material to the furnace can be expected. This may be due to a non-constant supply of material, e.g. from another plant, or in a changing need regarding the end product of the furnace. In such cases, according to a further development of the invention,

T —T* T —T *

jede Rohrschlange das Verhältnis ARj = C ——L berechnet, each pipe coil calculates the ratio ARj = C-L,

wobei C eine Konstante und Fs der Sollwert für den Gesamtdurchsatz des Ofens ist; das Verhältnis AR, wird zur Regelung des die betreffenden Rohrschlange passierenden Materialstroms benutzt. Auf diese Weise erhält jede Rohrschlange ihren Anteil 45 Fj des zugeführten Materialstroms, und gleichzeitig bleiben die Vorteile des erfindungsgemässen Regelverfahrens erhalten. Für where C is a constant and Fs is the setpoint for the total throughput of the furnace; the ratio AR is used to regulate the material flow passing through the coil in question. In this way, each pipe coil receives its share of 45 Fj of the supplied material flow, and at the same time the advantages of the control method according to the invention are retained. For

F- F-

das Verhältnis R; gilt Rj = -r- . Als Beispiel für Bedingun- the ratio R; applies Rj = -r-. As an example of conditions

*S * P

gen, unter denen mit einem variablen zugeführten Material- 50 ström zu rechnen ist, sei der Fall genannt, dass ein zugeführter Flüssigkeitsstrom von einem Raum aus zugeführt wird, in dem eine vorbestimmte Standhöhe aufrechterhalten werden muss, z.B. vom unteren Ende einer Destillationskolonne. In diesem Fall kann man den Sollwert Fs aus der Standhöhe der Flüssigkeit 55 ableiten. Ändert sich die Standhöhe der Flüssigkeit, wird der Wert Fs so verändert, dass die Standhöhe wieder ihren Sollwert annimmt. conditions under which a variable material flow is to be expected, the case is mentioned that a supplied liquid flow is supplied from a room in which a predetermined standing height has to be maintained, e.g. from the bottom of a distillation column. In this case, the target value Fs can be derived from the level of the liquid 55. If the level of the liquid changes, the value Fs is changed so that the level returns to its nominal value.

Eine interessante Verbesserung des erfindungsgemässen Verfahrens lässt sich erreichen, wenn man die Differenz T0 - Ts eo zur Nichtlinearisierung der Regelung der Wärmeleistung des Ofens verwendet, und zwar dadurch, dass man den proportionalen Regelfaktor und die integrale Wirkungszeit des Wärmeleistungsreglers vergrössert, wenn die genannte Differenz zunimmt. Diese Zunahme kann höchstens dem Wert eines Faktors 65 6 entsprechen. Die Wirkung dieser Regeleung besteht darin, An interesting improvement of the method according to the invention can be achieved if the difference T0 - Ts eo is used to non-linearize the regulation of the thermal output of the furnace, namely by increasing the proportional control factor and the integral operating time of the thermal output controller if the said difference increases . This increase can at most correspond to the value of a factor 65 6. The effect of this regulation is

dass die nach oben gerichteten Veränderungen von T, raax verringert werden. that the upward changes in T, raax are reduced.

Das erfindungsgemässe Regelverfahren lässt sich mit Hilfe von Reglern bekannter Art in Verbindung mit speziellen Rechenelementen durchführen, welch letztere gegebenenfalls als elektronische Rechenelemente ausgebildet sein können. Es ist auch möglich, die gesamte Regelvorrichtung nach den Grundsätzen der direkten digitalen Regelung oder der Oberwa-chungsregelung aufzubauen. Diese Alternative wird vorzugsweise bei grossen Werken angewendet, wo sich bereits ein Digitalrechner oder mehrere Kleinrechner in Gebrauch befinden, z.B. zur Regelung des Betriebs anderer Teile der Anlage sowie für die Verarbeitung und Darstellung von Daten. The control method according to the invention can be carried out with the aid of controllers of a known type in connection with special computing elements, the latter of which can optionally be designed as electronic computing elements. It is also possible to set up the entire control device according to the principles of direct digital control or monitoring control. This alternative is preferably used in large plants where a digital computer or several small computers are already in use, e.g. to regulate the operation of other parts of the system and to process and display data.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. It shows:

Fig. 1,2 und 3 jeweils einen Ofen mit vier parallelen Rohrschlangen in Verbindung mit einer bestimmten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Regelvorrichtung; und FIGS. 1, 2 and 3 each show an oven with four parallel coils in connection with a specific embodiment of a control device according to the invention; and

Fig. 4 bis 8 jeweils in einer graphischen Darstellung die Ergebnisse von Versuchen mit erfindungsgemässen Regelvor-richtungen. 4 to 8 each show a graphical representation of the results of tests with control devices according to the invention.

In Fig. 1 ist eine Flamme 1 dargestellt, die dazu dient, Rohrschlangen 2, 3,4 und 5 zu erhitzen. Der Brennstoff zur Erzeugung der Flamme 1 wird über eine Leitung 6 zugeführt, und der Brennstoffstrom wird mittels eines Ventils 7 geregelt. Das zu erhitzende und/oder zu verdampfende Material wird der Anlage über eine Leitung 8 zugeführt und mit Hilfe von Ventilen 9,10, 11 und 12 auf die vier Rohrschlangen verteilt. Das gesammelte Material verlässt die Anlage über eine Leitung 50. In Fig. 1, a flame 1 is shown, which is used to heat coils 2, 3, 4 and 5. The fuel for generating the flame 1 is supplied via a line 6, and the fuel flow is regulated by means of a valve 7. The material to be heated and / or evaporated is fed to the system via a line 8 and distributed to the four coils by means of valves 9, 10, 11 and 12. The collected material leaves the system via a line 50.

Den Rohrschlangen sind Temperaturmesser 13,14,15 und 16 sowie Durchflussmesser 17,18,19 und 20 zugeordnet. Die Durchflussmesser messen jeweils die Materialmenge, welche die betreffende Rohrschlange je Zeiteinheit durchströmt. Ein weiterer Durchflussmesser 21 misst den über die Leitung 6 zugeführten Brennstoffstrom, und ein weiterer Temperaturmesser 22 misst die Temperatur des von dem Ofen abgegebenen Materialstroms 50. Ein Temperaturregler 23 bestimmt den Sollwert für den Brennstoffstromregler 24. Durchflussregler 25,26,27 und 28 steuern die Ventile 9,10,11 und 12. Temperature coils 13, 14, 15 and 16 and flow meters 17, 18, 19 and 20 are assigned to the coils. The flow meters measure the amount of material that flows through the pipe coil per unit of time. Another flow meter 21 measures the fuel flow supplied via line 6, and another temperature meter 22 measures the temperature of the material flow 50 emitted by the furnace. A temperature controller 23 determines the setpoint for the fuel flow controller 24. Flow controllers 25, 26, 27 and 28 control them Valves 9, 10, 11 and 12.

Die bis jetzt genannten Bezugszahlen bezeichnen in Fig. 2 und 3 entsprechende Elemente. The reference numbers mentioned so far denote corresponding elements in FIGS. 2 and 3.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 werden die Signale der Temperaturmesser 13,14,15 und 16 einem Rechenelement 29 und einem Wähler 30 zugeführt. Das Rechenelement 29 berechnet den Mittelwert T der gemessenen Temperaturen, d.h. im vorliegenden Fall T = -i- 2Tj. Der Mittelwert T bildet den Sollwert für die Regler 31, 32,33 und 34. In dem Regler 31 wird die Temperatur T mit der Temperatur in der Rohrschlange 5 verglichen, die durch den Temperaturmesser 16 gemessen wird. Das Ausgangssignal des Reglers 31 bildet den Sollwert für den Durchflussregler 28. Dieser Teil der Regelvorrichtung ist bestrebt, die durch den Temperaturmesser 16 gemessene Temperatur mit der mittleren Temperatur T abzugleichen. Entsprechendes gilt für die Regler 32,33 und 34. 1, the signals from the temperature meters 13, 14, 15 and 16 are fed to a computing element 29 and a selector 30. The computing element 29 calculates the mean value T of the measured temperatures, i.e. in the present case T = -i- 2Tj. The mean value T forms the target value for the controllers 31, 32, 33 and 34. In the controller 31, the temperature T is compared with the temperature in the coil 5, which is measured by the temperature meter 16. The output signal of the controller 31 forms the setpoint value for the flow controller 28. This part of the control device endeavors to compare the temperature measured by the temperature meter 16 with the average temperature T. The same applies to the controllers 32, 33 and 34.

Aus den gemessenen Temperaturen der Rohrschlangen 2,3, 4 und 5 wählt der Wähler 30 den höchsten Wert T; max aus. Im Reglerteil 35 wird dieser höchste Wert mit einem Sollwert Ts verglichen, so dass ein Ausgangssignal entsteht, das den Sollwert für den Brennstoffregler 23 bildet. Aus dem Vergleich mit der gemessenen Temperatur des abgegebenen Stroms 50 ergibt sich der Sollwert für den Durchflussregler 24, der den Brennstoffstrom 6 regelt. Die Temperatur des abgegebenen Stroms 50 folgt dem Sollwert für den Regler 24 zum Regeln des Brennstoffstroms. Somit wird die Temperatur des abgegebenen Stroms 50 durch den höchsten Wert Tj max bestimmt, der in einer Rohrschlange auftritt, wobei diese Temperatur den Sollwert Ts nicht überschreiten kann. The selector 30 selects the highest value T from the measured temperatures of the coils 2, 3, 4 and 5; max off. In the controller part 35, this highest value is compared with a target value Ts, so that an output signal is generated which forms the target value for the fuel controller 23. The setpoint for the flow controller 24, which regulates the fuel stream 6, results from the comparison with the measured temperature of the delivered current 50. The temperature of the delivered current 50 follows the setpoint for the regulator 24 for regulating the fuel flow. Thus, the temperature of the output current 50 is determined by the highest value Tj max that occurs in a coil, which temperature cannot exceed the setpoint Ts.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung hat das Rechen-element36 die Aufgabe, die durch die Rohrschlangen 2,3,4und In the arrangement shown in Fig. 2, the computing element 36 has the task that by the coils 2, 3, 4 and

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5 geleiteten Materialströme so zu regeln, dass der Gesamtstrom rangen der Temperatur T0 des gesamten abgegebenen Material- 5 guided material flows to regulate so that the total flow ranged the temperature T0 of the total material delivered

8 bzw. 50 konstant bleibt, während natürlich die Aufgabe der stroms sind in Fig. 4B im gleichen Temperatur- und Zeitmass- 8 or 50 remains constant, while of course the task of the currents are in Fig. 4B in the same temperature and time

Regler 25,26,27 und 28 zum Abgleichen jeder Temperatur Tj stab dargestellt wie in Fig. 4A. Auch der Sollwert Ts ist angege- Controllers 25, 26, 27 and 28 for balancing each temperature Tj stab as shown in Fig. 4A. The setpoint Ts is also given

mit der mittleren Temperatur T unverändert bleibt. Zu diesem ben. Wegen der starken Streuung musste für Ts ein Wert von with the mean temperature T remains unchanged. To this ben. Because of the large dispersion, Ts had to have a value of

Zweck werden die Signale der Temperaturmesser 13,14,15 5 etwa 380 °C gewählt werden, um die Gefahr zu vermeiden, dass und 16 zu dem Rechenelement 36 übertragen, damit die mittle- die Temperatur irgendeiner Rohrschlange den Wert Tmajt über- For this purpose, the signals from the temperature sensors 13, 14, 15 are selected to be approximately 380 ° C. in order to avoid the risk that and 16 are transmitted to the computing element 36, so that the mean temperature of any pipe coil exceeds the value Tmajt.

re Temperatur T berechnet wird. Danach wird für jede Rohr- schritt. re temperature T is calculated. After that, for each pipe step.

schlänge die Differenz T-Tj ermittelt. Hierauf wird für jeden Fig. 4C und 4D zeigen die Ergebnisse der Anwendung der Durchflussregler 25,26,27 und 28 auf der Basis der Differenz Erfindung bei konstanter ölzufuhr. Die Temperaturkurven für T - Tj ein Sollwert berechnet, der jetzt proportional zu dieser 10 die Rohrschlangen 1,2,3 und 4 befinden sich jetzt in Deckung, Differenz schrittweise vergrössert wird. In diesem Zusammen- und die Kurve für T0 ist mit jeder der Kurven für die vier Rohrhang wird der Sollwert Fs für den gesamten Materialstrom 8 schlangen identisch. Nunmehr kann man den Sollwert Ts so berücksichtigt, wie es in Fig. 2 durch den Pfeil 37 angedeutet ist. wählen, dass er viel weniger weit von Tmax entfernt ist, d.h. man Das Rechenelement 38 erfüllt die Aufgabe des Wählers 30 und kann den Sollwert im Vergleich zur manuellen Regelung nach des Reglers 35 nach Fig. 1. Der Sollwert Ts ist in Fig. 2 durch 15 Fig. 4B entsprechend der Strecke a in Fig. 4D erhöhen. snakes the difference T-Tj determined. 4C and 4D show the results of using flow regulators 25, 26, 27 and 28 based on the difference invention with constant oil supply. The temperature curves for T - Tj calculated a target value, which is now proportional to this 10, the coils 1, 2, 3 and 4 are now in register, the difference is gradually increased. In this combination and the curve for T0, with each of the curves for the four pipe slopes, the setpoint Fs for the entire material flow 8 is coiled. The setpoint Ts can now be taken into account as indicated by the arrow 37 in FIG. 2. choose to be much less far from Tmax, i.e. The computing element 38 fulfills the task of the selector 30 and can increase the setpoint in comparison to the manual control according to the controller 35 according to FIG. 1. The setpoint Ts in FIG. 2 is increased by 15 FIG. 4B corresponding to the distance a in FIG. 4D .

den Pfeil 39 angedeutet. Somit regelt das Rechenelement 36 the arrow 39 indicated. The computing element 36 thus regulates

den gesamten durch die Rohrschlangen geleiteten Strom und Beispiel II the total current conducted through the coils and Example II

den Abgleich zwischen den Strömen, während das Rechenele- In diesem Fall wird die Wirkung der Veränderung des ge- the adjustment between the currents, while the computing element- In this case the effect of the change of the

ment 38 den Abgleich zwischen der Solltemperatur und der samten öldurchsatzes für einen Ofen ähnlich demjenigen des höchstzulässigen Temperatur regelt. 20 Beispiels I dargestellt, bei dem die Regelung in der erfindungs- ment 38 regulates the comparison between the target temperature and the total oil throughput for a furnace similar to that of the maximum permissible temperature. 20 Example I shown, in which the regulation in the invention

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher der zuzuführende gemässen Weise erfolgt. Fig. 5A zeigt die Temperaturänderun-Strom 8 dem unteren Teil einer Kolonne 41 mittels einer Pumpe gen Tj und den öldurchsatz Fj für die vier Rohrschlangen für 3 shows an arrangement in which the manner to be supplied is carried out. FIG. 5A shows the temperature change flow 8 to the lower part of a column 41 by means of a pump gen Tj and the oil throughput Fj for the four coils for

40 entnommen wird. Die Standhöhe der Flüssigkeit in der Ko- den Fall der manuellen Regelung. Die Temperatur Rq des ge- 40 is removed. The level of the liquid in the case of manual control. The temperature Rq of the

lonne 41 muss innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. samten abgegebenen Stroms ist ebenfalls angegeben. Diese lonne 41 must be kept within certain limits. All of the electricity delivered is also shown. These

Um dies zu ermöglichen, sind ein Standhöhenmesser 42 und ein 25 Temperatur T0 ist niedriger als jede der Temperaturen Tj, was To make this possible, a level meter 42 and a 25 temperature T0 are lower than any of the temperatures Tj what

Regler 43 vorhanden. Das Ausgangssignal des Standhöhenreg- auf eine Verdampfung zwischen den Punkten zurückzuführen lers 43 wird Rechenelementen 44,45,46 und 47 zugeführt. ist, an denen Tj und T0 gemessen wurden. Die gestrichelte Linie Controller 43 available. The output signal of the standing height regulator owing to evaporation between the points 43 is fed to computing elements 44, 45, 46 and 47. on which Tj and T0 were measured. The dashed line

Jedes dieser Rechenelemente berechnet das Verhältnis zwi- Ts veranschaulicht den Sollwert der Temperatur T0. Each of these computing elements calculates the ratio between Ts and illustrates the setpoint of temperature T0.

sehen deniAusgangssignal des Standhöhenreglers 43 und der In Fig. 5B bezeichnet der Pfeil b den Zeitpunkt, in dem die see the output signal of the level controller 43 and the arrow b in FIG. 5B indicates the time at which the

Differenz T - Tj, die für jede Rohrschlange durch das Rechene- 30 gesamte ölzufuhr um 292 t/d verringert wurde, und der Pfeil c lement 48 berechnet wird. Somit wird die Flüssigkeitsmenge, bezeichnet den Zeitpunkt in dem die ölzufuhr um 292 t/d ge- Difference T - Tj, which was reduced by 292 t / d for each coil by the calculation of the total oil supply, and the arrow element 48 is calculated. This means the amount of liquid, the time at which the oil supply is reduced by 292 t / d.

deren Austreten aus der Kolonne 41 zugelassen wird, und die steigert wurde. Fig. 6A und 6B veranschaulichen die Wirkungen durch den Standhöhenregler 43 bestimmt wird, auf die verschie- dieser schrittweisen Veränderungen für den Fall der Anwen- whose exit from column 41 is permitted and which has been increased. 6A and 6B illustrate the effects determined by the level controller 43, on which various of these gradual changes in the case of the application

denen Rohrschlangen 2 bis 5 verteilt. Ausserdem berechnet auf dung einer erfindungsegmässen Regelung. Der anfängliche der Basis des Sollwertes Ts (Pfeil 49) das Rechenelement 48 den 35 Störeinfluss auf die Temperaturen Tj und T0 wird offenbar which coils 2 to 5 distributed. In addition, calculated on the basis of a regulation according to the invention. The initial base of the setpoint Ts (arrow 49) the computing element 48 the 35 interference on the temperatures Tj and T0 is apparent

Sollwert für den Regler 23 in der anhand von Fig. 2 bezüglich schnell neutralisiert. Die relative Streuung bei den Temperatu- Desired value for the controller 23 in the rapidly neutralized with reference to FIG. 2. The relative variation in temperature

des Rechenelements 38 beschriebenen Weise. ren T; ist sehr gering. of the computing element 38 described manner. ren T; is very low.

Fig. 3 zeigt ferner ein Rechenelement 51, mittels dessen sich der proportionale Regelfaktor und die integrale Wirkungszeit Beispiel III Fig. 3 also shows a computing element 51, by means of which the proportional control factor and the integral action time example III

des Reglers 23 auf die durch das Rechenelement 48 berechnete 40 Bei einem Ofen ähnlich dem gemäss dem Beispiel II benutz- of controller 23 to 40 calculated by computing element 48. In a furnace similar to that used in Example II,

Differenz Tj max - Ts einstellen lässt. ten wurde die Wirkung einer Nichtlinearität des Reglers für die Difference Tj max - Ts can be set. the effect of a nonlinearity of the controller for the

Die vorstehend beschriebenen Regelverfahren lassen sich Brennstoffzufuhr als Funktion der Differenz T0 - Ts (Regler 23 The control methods described above can be used as a function of the difference T0 - Ts (controller 23

mit Hilfe von Reglern bekannter Art und speziellen Rechenele- nach Fig. 3 ) gemessen. measured with the help of controllers of a known type and special computing elements according to FIG. 3).

menten verwirklichen, wobei die Rechenelemente dazu dienen, Hierbei ergaben sich vier Fälle. Der Fall I gilt für die norma- realizing elements, the computing elements serving to do this, there were four cases. Case I applies to the normal

z.B. ein Verhältnis, einen Mittelwert oder dergl. zu berechnen. 45 le Einstellung des Reglers, der Fall II für eine Verdoppelung des e.g. to calculate a ratio, an average or the like. 45 le adjustment of the controller, case II for a doubling of the

Jedoch ist es auch möglich, für sämtliche Berechnungen einen proportionalen Regelfaktors und der integralen Wirkungszeit, However, it is also possible to use a proportional control factor and the integral action time for all calculations.

Digitalrechner zu benutzen. Auch die Funktionen der Regler der Fall III für den Faktor 4 und der Fall IV für den Faktor 6. Use digital computer. The functions of the controllers in case III for factor 4 and case IV for factor 6.

könnten vollständig von einem Digitalrechner übernommen Fig. 7 zeigt die Änderungen der Temperaturen Ti; die bei werden. allen vier Rohrschlangen jedesmal übereinstimmten, für die so Fälle I bis IV, wobei die Differenz T0 - Ts den Wert 1 °C über- could be taken over entirely by a digital computer. FIG. 7 shows the changes in the temperatures Ti; who are at. all four coils matched each time, for the cases I to IV, whereby the difference T0 - Ts exceeds the value 1 ° C

Beispiel I schritt. Fig. 8 veranschaulicht die jeweilige Stellung VP des Example I walked. Fig. 8 illustrates the respective position VP of the

öl wurde in einer Durchsatzmenge von etwa 3000 t/d durch Ventils 7 in der Brennstoffleitung nach Fig. 3. Oil was at a throughput of approximately 3000 t / d through valve 7 in the fuel line according to FIG. 3.

einen Ofen mit vier Rohrschlangen geleitet. Die höchstzulässige Es zeigt sich, dass die Schwankungen der Temperaturen Tj Temperatur Tmax betrugt 390 °C. Fig. 4A zeigt für eine willkür- mit zunehmendem Multiplikationsfaktor abnehmen. In Fig. 8 lieh gewählte Zeitspanne von 120 min die Änderungen der 55 sind die Stellungen des Ventils 7 für die Fälle III und IV wiederTemperatur an den Enden jeder der Rohrschlangen 1,2,3 und gegeben. Bezüglich der Verringerung der Schwankungen der 4 für den Fall, dass nur mit manueller Regelung gearbeitet wur- Brennstoffzufuhr erweist sich der Fall III als günstiger als der de. Hierbei trat eine Streuung von etwa 11 °C auf. Die Ände- Fall IV. a furnace with four coils. The maximum permissible It shows that the fluctuations in temperature Tj temperature Tmax was 390 ° C. 4A shows for an arbitrary decrease with increasing multiplication factor. In Fig. 8, the selected time period of 120 min. The changes of 55 are the positions of the valve 7 for cases III and IV again temperature at the ends of each of the coils 1, 2, 3 and. Regarding the reduction of the fluctuations in FIG. 4 for the case that only manual control was used - fuel supply, case III proves to be more favorable than de. A scatter of about 11 ° C occurred here. The Change Case IV.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

624 781

2nd

PATENT CLAIMS 1. Method for regulating the operation of a furnace with at least two parallel coils over which a stream of material to be heated and / or evaporated is distributed, characterized in that the temperature T; of the material measured at the end of each coil and the mean - 1 n

T = - 2T, where n is the number of pipe coils

n 1 _

The difference is that each of the differences T-Tj is used to generate a signal by means of which the material flow passing through the pipe coil in question is adjusted in such a way that the difference TT, decreases, and that the highest value of the temperatures Tj mentioned Tj max is chosen to use the difference T; max -Ts, at which Ts denotes the temperature setpoint of the total material flow leaving the furnace, for generating a signal by means of which the heat generation in the furnace is adjusted so that the difference Tj max - Ts is reduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that each of the signals generated in accordance with one of the differences T - Tj serves to set the target value for regulating the material throughput of the relevant coil in proportion to the relevant difference T - T; to adjust.

3. The method according to claim 1, characterized in

T-T

that for each pipe coil the ratio AR, = C ———-

is calculated, where C is a constant and Fs denotes the nominal value of the total material throughput of the furnace, and that the ratio AR is used to regulate the material throughput of the pipe coil in question.

4. The method according to claim 3, wherein the material flow is formed by a liquid, characterized in that said setpoint Fs for the liquid flow is derived from the level of the liquid to be supplied from a container.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the difference T "-Ts, where To denotes the actual value of the temperature of the entire material flow leaving the furnace, is used for non-linearization of the regulation of the heat output of the furnace, and thereby that if this difference increases, the proportional control factor increases and the integral operating time of the heat output control is extended.

6. The method according to claim 5, characterized in that said enlargement or extension corresponds at most to a factor of 6.

7. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by devices (13,14,15,16) for measuring the temperature of the material at the end of each coil (2,3,4,5), devices (17,18 , 19, 20) for measuring the material throughput of each coil, devices (25, 26, 27, 28) for regulating the material throughput of each coil, a computing element (29) for calculating

- 1 n -

T = - 2Tj and AT; = T - T, for each pipe coil,

wherein the computing element is connected to said temperature measuring devices for this purpose, one controller (31, 32, 33, 34) for each coil, the input of each controller for the measured value being connected to the associated temperature measuring device and the input for the Setpoint is connected to the output of said computing element for the corresponding value of ATj, while the outputs of these controllers are connected to the associated devices for regulating the material throughput of each coil, a computing element (48) for calculating the difference Tj max -Ts that with is connected to said temperature measuring devices, a device (22) for measuring the temperature To of the entire material flow (50) emitted by the furnace, one

Device (24) for regulating the fuel flow fed to the burner of the furnace, and a fuel regulator (23), the input for the measured value of which is connected to the device (22) for measuring the temperature of the entire material flow, the input for the The setpoint is connected to the output of the computing element (48) for determining the difference T (max - Ts) and its output is connected to the device (24) for regulating the fuel flow.

8. The device according to claim 7 for performing the method according to claim 5, characterized by a computing element (51) for calculating a multiplication factor, which with the output of the computing element (48) for calculating the difference Tj max - Ts and the device (22) for Measuring the temperature of the total dispensed material flow is connected 15, the output of the computing element being connected to an input of the fuel controller (23) in order to set the proportional control factor and the integral action time of this controller.

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