CH637490A5

CH637490A5 - Schaltungsanordnung zum regeln des fluessigkeitsniveaus in einem behaelter.

Info

Publication number: CH637490A5
Application number: CH1203878A
Authority: CH
Inventors: Zdenek Roth; Josef Altmann
Original assignee: Skoda Np
Priority date: 1977-11-24
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1983-07-29
Also published as: CS190298B1; GB2010534A; DE2842982A1; GB2010534B; US4202367A

Description

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PATENTANSPRÜCHE Schaltungsanordnung zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in einem Behälter, welche Anordnung einen Behälter (1) mit einer Ablaufleitung (11), ein Niveaumessglied (200), ein Druckmessglied (300) und ein Stellglied (400) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des geregelten Flüssigkeitsniveaus (Ho) einerseits das Druckmessglied (300) an den Behälter (1) und andererseits der obere Teil des Niveaumessglieds (200) an die Ablaufleitung (11) angeschlossen ist, während der untere Teil der Niveaumessglieds (200) unterhalb des geregelten Flüssigkeitsniveaus (Ho) gleichfalls an die Ablaufleitung (11) angeschlossen ist, wobei Strahldüsen (21,31) des Druckmessglieds (300) und des Niveaumessglieds (200) an eine Speiseleitung (8) geschaltet sind, eine Fangdüse (32) des Druckmessglieds (300) jedoch mit einem unteren Raum (42) des Stellglieds (400) über eine Kompensationsleitung (6) verbunden ist, während die Fangdüse (22) des Niveaumessglieds (200) mit einem oberen Raum (41) des Stellglieds (400)

über eine Signalleitung (3) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in einem Behälter, welche Anordnung einen Behälter mit einer Ablaufleitung, ein Niveaumessglied, ein Druckmessglied und ein Stellglied enthält.

Das Regeln des Flüssigkeitsniveaus in Behältern wird auf verschiedene Art ausgeführt. Gemäss neueren Verfahren wird dabei der Unterschied der hydrostatischen Höhe der Flüssigkeit in einem vertikalen Teil der Ablaufleitung und die konstante hydrostatische Höhe der Flüssigkeit in einer Kompensationsleitung, z.B. im Kondensator der Dampfturbine, als Signal des Niveaus derart ausgenützt, dass der Unterschied des Druckniveaus der erwähnten Flüssigkeitssäulen den Hub eines Stellglieds in der Ablaufleitung steuert. Der Hub dieses Stellglieds bestimmt die Menge der abgeführten Flüssigkeit und damit auch das Flüssigkeitsniveau, z.B. im Kondensator einer Dampfturbine.

Derartige Lösungen des Kondensatdurchflusses in einem Regelkreis, die ein Signal des Niveaus ausnützen, das durch den Unterschied hydrostatischer Höhen bestimmt ist, können deshalb nachteilig sein, weil der vertikale Teil der Ablaufleitung keinen genügenden Druckunterschied zum Steuern des Betätigungselementes im ganzen Betriebsbereich ermöglicht.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, den erwähnten Nachteil bei einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art wesentlich zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnung des Patentanspruches gelöst.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung liegt in der Einfachheit der Ausführung und in der selbstregelnden Eigenschaft, die eine genügende Begrenzung des Flüssigkeitsdurchflusses im ganzen Bereich der Druck- und Leistungsparameter sichert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist die Unabhängigkeit der Wirkungsweise des Regelkreises von Druckänderungen im Behälter auch hinter dem Stellglied des Regelkreises. Bei Anwendung im Regenerationssystem einer Dampfturbine ist es sehr vorteilhaft, dass der Flüssigkeitsgehalt nur bis auf deren Gehalt in der Ablaufleitung herabgesetzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt, in der ein Regelkreis zum Regeln des Niveaus des Kondensats eines Regenarationserwärmers einer Dampfturbine dargestellt ist.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung enthält eine Ablaufleitung 11 des Kondensats, die aus dem unteren Teil eines Behälters 1 geführt ist, der den Boden eines

Regenerationserwärmers bildet. Die Ablaufleitung 11 mündet in einen Einlassraum 401 eines Stellglieds 400 des Regelkreises, die Kammer 2 eines Niveaumessglieds 200 ist an einen vertikalen Teil der Ablaufleitung 11 über einen oberen Stutzen 25 und einen unteren Stutzen 24 angeschlossen. Die Kammer 3 eines Druckmessglieds 300 ist mit dem Innenraum des Behälters 1 über einen Verbindungsstutzen 34 verbunden. In der Kammer 2 sind eine Strahldüse, eine Fangdüse 22 und ein zylindrischer Abschirmmantel 23 gleichachsig angeordnet. Die Fangdüse 22 ist mit ihrem unteren Teil durch eine Signalleitung 5 des Steuerdrucksignals PR mit einem oberen zylindrischen Raum 41 des Stellglieds 400 verbunden.

Das Stellglied 400 wird einerseits durch den Einlassraum 401 und durch einen Entlastungsraum 402, welche Räume durch eine feste Einstellkante 48 abgegrenzt sind und andererseits durch den oberen Raum 41 und den unteren Raum 42 gebildet, in welchen Räumen jeweils elastisch bewegliche Elemente 43,44 vorgesehen sind, die gegenseitig durch einen Verbindungsschaft 49 gekoppelt sind, der einen Regelteller 45 trägt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung beruht auf einer Messung des Flüssigkeitsniveaus im vertikalen Teil der Ablaufleitung 11 des Kondensats mittels des Niveaumessglieds 200 unter gleichzeitiger Kompensation von Druckstörungen im Raum des Behälters 1 durch deren paralleles Messer und zwar sowohl durch das Niveaumessglied 200, als auch durch das Druckmessglied 300. Das im Behälter 1 gebildete Kondensat fliesst aus diesem Behälter 1 in die Ablaufleitung 1, in deren vertikalem Teil es unter stabilisierten Umständen eine Säule des Kondensats einer Höhe Ho bildet und weiter durch den Einlassraum 401 und durch die Öffnung in der festen Einstellkante 48 unterhalb des Regeltellers 45 gelangt. Der Regelteller 45 bestimmt durch seinen Hub Z den Durchflussquerschnitt und zusammen mit dem Radiusauslass des Kondensats durch den Durchflussquerschnitt zwischen der festen Einstellkante 48 und dem Regelteller 45 verbürgt er die Unabhängigkeit dieses Hubes Z von Änderungen des Druckniveaus vor und hinter dem Stellglied 400. Das in den Enlastungsraum 402 fliessende Kondensat wird dann über die Verbindungsleitung 12 der weiteren Stufe der Regenerationskaskade zugeführt.

Über dem unteren Stutzen 24 des Niveaumessglieds 200 wird die Niveauhöhe Ho des Kondensats der Kammer 2 des Niveaumessglieds 200 zugeführt und über den oberen Stutzen 25 ist die Kammer 2 mit dem Raum oberhalb des Niveaus des Kondensats verbunden. Die Strahldüse 21 des Niveaumessglieds 200, die mit einer Druckflüssigkeitsquelle über die Speiseleitung 8 verbunden ist in der ein Druckniveau PN vorliegt, das höher ist als das Druckniveau P0,i des Dampfmediums im Behälter 1, verarbeitet das Druckgefälle PN — P0>i zu der Geschwindigkeit eines Flüssigkeitsstrahls, der gegen das Kondensatniveau in der Kammer 21 des Niveaumessglieds 200 gerichtet ist. Durch gegenseitiges Beeinflussen mit einer Flüssigkeitsschicht, die durch die Entfernung zwischen der Mündung der Fangdüse 22 und dem Flüssigkeitsniveau in der Kammer 2 gegeben ist, wird der aus der Strahldüse 21 des Niveaumessglieds 200 herausströmende Flüssigkeitsstrahl abgebremst und entsprechend der Eintauchtiefe der Fangdüse 22 des Niveaumessglieds 200 zu einem Druck des Steuerdrucksignals PR reduziert, der der Geschwindigkeit des abgebremsten Strahles an der Mündung der Fangdüse 22 entspricht. Das Steuerdrucksignal PR wird über die Signalleitung 5 dem oberen Raum 41 des Stellglieds 400 zugeführt. Das Druckmessglied 300, das über den Verbindungsstutzen 34 mit dem Raum des Behälters 1 in Verbindung steht, arbeitet mit dauernd getauchter Strahldüse 31 und Fangdüse 32 und bildet in Abhängigkeit vom Druckunterschied P0,i im Behälter ein Referenz-Kompensationsdrucksignal PK das über die Kom-

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pensationsleitung 6 des Kompensationsdrucksignals PK dem unteren Raum 42 des Stellglieds 400 zugeführt wird.

Der Hub des Regeltellers 45 ist der Resultierenden von Kräften proportional, die durch Wirkung der Drücke PR und PK und den Elastizitätskonstanten der beweglichen Elemente 43,44 erzeugt wird. Ein stabiliserter Zustand der Schaltungsanordnung entspricht dem Zustand, bei dem die Kondensatsäule einer Höhe Ho und der Hub Z des Regeltellers 45 sich mit der Zeit nicht ändern. Die Dynamik dieser Schaltungsanordnung entspricht der Reaktion der Schaltungsanordnung auf eine Änderung der Durchflussmenge, die z.B. durch Änderung der Kondensationsbedingungen im Raum des Behälters 1 verursacht wird. Falls sich die aus dem Behälter 1 ausfliessende Menge des Kondensats erhöht, beginnt sich die Ablaufleitung 11 zu füllen und die Kondensatsäule, die durch die Höhe Ho gegeben ist, vergrössert sich in ihrem vertikalen Teil. Über den unteren Stutzen 24 wird diese Änderung der Kammer 2 des Niveaumessglieds 200 übertragen und erzeugt eine höhere Bremswirkung auf den Flüssigkeitsstrahl, der aus der Strahldüse 21 des Niveaumessglieds 200 fliesst. Dadurch wird das Druckniveau des Drucksignals PR an der Mündung der 5 Fangdüse 22 des Niveaumessglieds 200 herabgesetzt und diese Abweichung wird über die Signalleitung 5 des Steuerdrucksignals PR dem oberen Raum 41 des Stellglieds 400 übermittelt. Durch Herabsetzen des Druckes in diesem Raum wird das Gleichgewicht der Kräfte gestört und die Resultierende der io Kräfte, die nach aufwärts gerichtet ist, beginnt den Hub Z des Regeltellers 45 zu vergrössern. Mit dem Hub Z des Regeltellers 45 vergrössert sich auch die Durchflussfläche zwischen diesem Regelteller 45 und der festen Einstellkante 48 und so auch die Abfuhr des Kondensats aus der Ablaufleitung 11 des 15 Kondensats; die Geschwindigkeit des Anwachsens der Kon-.densatsäule Ho verringert sich bis ein neuer stabiler Zustand der Schaltungsanordnung zustandekommt.

1 Blatt Zeichnungen