DE1023046B

DE1023046B - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Zwangsdurchlaufdampferzeugers

Info

Publication number: DE1023046B
Application number: DES49893A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1956-07-27
Filing date: 1956-08-08
Publication date: 1958-01-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Zwangsdurchlaufdampferzeugers Die Erfindung betrifft ein: Verfahren zur Regelung eines Zwangsdurchlaufdampferzeugers mit mindestens einer Verdampferheizfläche und mindestens einer Überhitzerheizfläche sowie zwischen beiden Heizflächen angeordnetem Wasserabscheider.
Ferner betrifft die Erfindung einen Zwangsdurchlaufdampferzeuger mit einer Regeleinrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, die Speisemenge von Zwangsdurchlaufdampferzeugern nach der Temperatur des Dampfes an einer Stelle beginnender tiberhitzung einzustellen. Beispielsweise besitzt ein bekannter Dampferzeuger einen Thermostaten, der die Dampftemperatur am Austritt eines Verdampferstranges mißt und danach die Speisemenge einregelt. Dieser Verd'ampferstrang wird speziell zum Zwecke der Temperaturmessurng am Austritt leicht überhitzt gefahren, im Gegensatz zu den übrigen parallelen Strängen, welche am Austritt - also vor dem Wasserabscheider -im allgemeinen Na.ßdampf führen. Eine Temperaturschwankung am Austritt des überhitzt gefahrenen Verüampferstranges entspricht somit einer Feuchtigkeitsänderung in den übrigen parallelen Verdampfersträngen. Die Speisemengenregelung soll auf diese Weise die Dampffeuchtigkeit vor dem Wasserabscheider konstant halten.
Diese bekannte Regelung hat aber den Nachteil, daß ein: einzelnes Verdampferrohr -Dampf für den Speisethermostaten liefert und daher Veränderungen im Verhältnis der Wärmeaufnahme der einzelnen parallelen Rohrstränge zu Abweichungen des Sollwertes der mittleren Dampffeuchtigkeit führen können. Zudem ergibt sich die Notwendigkeit, das überhitzt gefahrene Rohr von Zeit zu Zeit zu spülen, um die am Ende der Verdampfungszone sich anlagernden Salze zu entfernen, welche im übrigen den. Durchflußwiderstand verändern, und damit die bekannte Thermostatregelung beeinflussen können,.
Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die Verdampfungstemperatur lastabhängig ist und daß daher die Thermostatregelung - würde sie mit kon stanter Temperatur erfolgen -eine Verschiebung der Verdampfungszone im Rohr zur Folge hätte. Man ist daher gezwungen, eine lastabhängige Temperatursollwertverstelleinrichtung vorzusehen. Diese ist aber bekanntlich mit erheblichem Aufwand verbunden und verteuert daher die Regelung. Sie bedarf zudem laufender Kontrolle und vergrößert die Störanfälligkeit der Regelung.
Durch die Erfindung werden alle diese Nachteile beseitigt.
Die Erfindung besteht darin, daß man die Menge des in den Dampferzeuger eingespeisten Arbeitsmittels in Abhängigkeit vom Verhältnis der Abschlämmenge zu der Menge des mindestens durch einen, Teil des Dampferzeugers hindurchgeführten Arbeitsmittels einstellt.
Hierbei kann die Maßnahme getroffen sein, daß man die Menge des in den Dampferzeuger eingespeisten. Arbeitsmittels in Abhängigkeit vom Verhältnis der Abschlämmenge zur Sattdam:pfmenge einstellt.
Es kann aber auch die Maßnahme getroffen sein., daß man die Menge des in den. Dampferzeuger eingespeisten Arbeitsmittels in Abhängigkeit vom Verhältnis der Abschlämmenge zur eingespeisten Arbeitsmittelmenge einstellt.
In: welchem Verhältnis die Abschlämmenge hierbei zur Arbeitsmittelmenge steht, richtet sich nach der Art des Dampferzeugers und gegebenenfalls nach der Last.
Es liegt im Sinn, des Erfindungsgedankens und kann gegebenenfalls zweckmäßig sein., daß man den Verhältnissolllwert von Abschlämmenge zu Arbeitsmittelmenge lastabhängig verändert.
Ein Zwa@ngsdurchlaufda@mpferzeuger mit einer Regeleinrichtung zur Durchführung des. Verfahrens besitzt eine erste Meßeinrichtung für die Menge des mindestens einen Teil des Dampferzeugers durchströmenden Arbeitsmittels, eine zweite Meßeinrichtung für die Menge des aus dem Abscheider abgeschlämmten Arbeitsmittels so-wie einen, von- den Meßwerten beider Menzenmeßeinrichtunzen beeinflußten Verhältnisregler, welcher in Wirkungsverbindung mit einem Regelorgan steht und bei zunehmendem Verhältnis von Arbeitsmittel zu AbschUmmenge die Speisewassermenge vergrößert und umgekehrt bei abnehmendem Verhältnis von Arbeitsmittel zu Abschlämmenge die Speisewassermenge verringert, bis ein bestimmtes, im voraus festgelegtes. Sollwertverhältnis der beiden Mengenanteile erreicht ist.
Je nachdem, oh die abgeschlämmte Arbeitsmittelmenge zur eingespeisten Arbeitsmittelmenge oder zum Sattdampf ins. Verhältnis gebracht werden soll, kann die erste Mengenme@ßeinrichtung zwischen dem - in Umlaufrichtung des Arbeitsmittels gesehenen -letzten dampfbeheizten Speisewasservorwärmer und der ersten Heizfläche des Dampferzeugers angeordnet sein, sie kann aber auch zwischen Wasserab.scheider und Überhitzerheizfläche des Dampferzeugers angeordnet sein.
Wenn man den Verhältnissollwert von Abschlämmmenge zu Arbeitsm(ittelmenge lastabhängig verändert, dann besitzt der Zwangsdurchlaufdampferzeuger eine nach Maßgabe der Last gesteuerte Sollwertverstelleinrichtung für das Verhältnis von Abschlämme ge zu Arbeits@mittelmenge.
Im folgenden wird ein Beispiel der Erfindung an Hand eines schematischen Schaltplanes näher erläutert.
Der Schaltplan zeigt den, Dampferzeuger 1 mit der Verdampferheizfläche 2, dem Wasserabscheider 3, der Überhitzerheizfläche 4 sowie der Speisewasserpumpe 5. Das Arbeitsmittel strömt durch den Eintrittsstutzen 6 in den Wasserabscheider 3, welcher Sattdampf vom Wasser trennt. Der Sattdamp.f verläßt den Abscheider 3 .durch die Leitung 7, um anschließend in die Überhitzerheizfläche 4 zu gelangen, während die abzuschlämmende Wassermenge durch die Leitung 8 abgeführt wird. In der Leitung 7 ist die erste Mengenmeßeinrichtung 9 für das. den Überhitzer des Dampferzeugers durchströmende Arbeitsmittel angeordnet, während in der Leitung 8 ein Mengenmeßgerät 10 für die Abschlämmenge vorhanden ist.
Die erste Mengenm.eßeinrichtung 9' für das Arbeitsmittel kann aber auch zwischen dem - in Umlaufrichtung gesehen - letzten dampfbeheizten Speisewasservorwärmer 16 und der ersten Heizfläche 15 des Dampferzeugers angeordnet sein. In diesem Fall mißt sie die Menge des eingespeisten Arbeitsmittels, während im ersteren Fall die aus dein Abscheider 3 abströmende Sattdampfmenge gemessen wird.
Zur Einhaltung der erforderlichen Regelgenauigkeit ist es notwendig, das Flüssigkeitsniveau im Abscheider innerhalb enger Grenzen konstant zu halten., und die hierfür vorgesehene Niveauregelung muß ein stabiles, aperiodisches Verhalten aufweisen, um die Mengenmessung nicht zu beunruhigen. Diese Voraussetzung ist jedoch mit bekannten Einrichtungen, beispielsweise dem Niveauregler 11, ohne besondere Schwierigkeiten zu erreichen.
Die Mengenrneßgeräte 9 bzw 9' und 10 arbeiten bei dem dargestellten Beispiel so, d.aß an einer an der Meßstelle eingebauten Meßbdende eine Druckdifferenz gemessen wird, welche von einem Empfänger in einen entsprechenden Regelöldruck umgewvandelt wird. Die Regelöldrücke beider Mengenmeßgeräte werden einem Verhältnisregler 12 zugeleitet, welcher die Drücke miteinander vergleicht, derart, daß kein Impuls an den Regler 13 weitergeht, solange Abschlämmenge und Sattdampfmenge in einem ganz bestimmten, im voraus bestimmten Mengenverhältnis zueinander Der Verhältnisregler 12 kann beispielsweise nach dem Prinzip der hydraulischen Waage oder aber auch nach dem Prinzip der Wheatstonesch-en Brücke arbeiten.
Sobald Abweichungen im Verhältnis der Abschlämmen.ge zur Sattdampfmenge auftreten, gibt der Verhältnisregler 12 einen entsprechenden Impuls an den Regler 13 weiter, welcher die Drehzahl der Speisepumpe 5 dementsprechend verändert.
Auf diese Weise regelt man mit dem Verfahren und der Einrichtung nach der Erfindung - im Gegensatz zu den bisher bekannten Regelungen -immer die effektive, mittlere Dampffeuchtigkeit am Verdampferaustritt, und zwar unabhängig von Einflüssen gegenseitiger Verschiebungen in der Beheizung der parallelen Verdampferrohre, welche beispielsweise durch Veränderung der Feuerraumverhältn.isse eintreten können.
Denn einem bestimmten Verhältnis von Abschlämmmenge zur Sattdampfmenge bzw. zur Menge des ein. gespeisten Arbeitsmittels entspricht eindeutig eine bestimmte relative mittlere Dampffeuchtigkeit des Arbeitsmittels am Austritt aller parallelen Verdampferrohre vor dem Wasserabscheider.
Im Gegensatz zu bekannten Regelverfahren ermöglicht dien Erfindung daher beispielsweise, sämtliche Verdampferrohre naß zu fahren, was den Vorteil hat, daß Salzablagerungen. innerhalb dieser Rohrgruppe mit Sicherheit vermieden werden.
Man könnte zwar auch an Stelle einer Messung der abgeschlämmten Menge mittels einer Meßblende beispielsweise den Regelöldruck des 'Niveaureglers 11 oder die Spindelstellung des Abschlämmventils 14 als Vergleichswerte mit der des Arbeitsmittels heranziehen. Der Nachteil einer solchen Anordnung ergibt sich aber in der Praxis dadurch, daß durch unvermeidliche Abnutzung des Abschlämmventils ein häufiges Abweichen des Vergleichswertes erfolgen und zu einer Abweichung der Regelung vom Sollwert führen würde bzw. eine laufende, zur Korrektur dieser Abweichung notwendige Nachstellung der Regelung erforderlich machen würde. Dieser Nachteil tritt bei der Mengenmessung mittels Meßblende nicht auf.
Der Regler 13 ist vorteilhaft als Proportional-Integral-Regler ausgebildet. Es kann. aber auch ein. anderer Regler, insbesondere ein Proportional-Integral-Differential-Regler verwendet werden, welcher beispielsweise zweckmäßig sein kann, um ein eventuelles Integralverhalten des Wasserabscheiders zu kompensieren.
Die schematisch beschriebene Regeleinrichtung stellt nur ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, für welche im übrigen auch noch andere Ausführungsmöglichkeiten denkbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Regelung eines Zwa.ngsdurchlaufdampferzeugers mit mindestens einer Verdampferheizfläche und mindestens einer Überhitzerheizfläche sowie zwischen beiden Heizflächen angeordnetem Wasserabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge des in den Dampferzeuger eingespeisten Arbeitsmittels in Abhängigkeit vom Verhältnis der Abschlämmmenge zu der Menge des mindestens durch einen Teil des Dampferzeugers hindurchgeführten Arbeitsmittels einstellt. 2. Verfahren. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge des in den Dampferzeuger eingespeisten Arbeitsmittels in Abhängigkeit vom Verhältnis der Abschlämmenge zur Sattdampfmenge einstellt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge des in den Dampferzeuger eingespeisten Arbeitsmittels in Ab- hängigkeit vom Verhältnis der A.bsehlä.mmenge zur eingespeisten Arb-eitsmittelmenge einstellt. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ß man den Verhältnisso:llwert von Abschlämmenge zu Arheitsmittelmen:ge lastabhängig verändert. 5. Zwangsdurchlaufdampferzeuger mit einer Regeleinrichtung zur Durchführung des. Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine erste Meßein.richtung für die Menge des mindestens einen Teil des Dampferzeugers durchströmenden Arbeitsmittels, eine zweite Meßeinrichtung für die Menge des aus dem Abscheider abgeschlämmten Arbeitsmittels sowie durch einen von den Meßwerten beider Mengenmeßeinrichtungen. beeinflußten Verhältnisregler, welcher in Wirkungsverbindung mit einem Regelorgan steht und bei zunehmendem Verhältnis von Arbeitsmittel zu Abschlämmenge die Speisewassermenge vergrößert und umgekehrt bei abnehmendem Verhältnis von Arbeitsmittel zu Abschlämmenge die Speisewassermenge verringert, bis ein bestimmtes, im voraus festgelegtes Sollwertverhältnis der beiden Mengenanteile erreicht ist. 6. Zwangsdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da.ß die erste Mengenmeßeinrichtung zwischen dem - in Umlaufrichtung des Arbeitsmittels gesehen - letzten dampfbeheizten Speisewasservorwärmer und der ersten Heizfläche des Dampferzeugers angeordnet ist. 7. Zwangsdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß d'ie erste Mengenmeßeinrichtung zwischen Wasserabsciheider und überhitzerheizfläche des Dampferzeugers angeordnet ist. B. Zwangsdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine nach Maßgabe der Last gesteuerte Sollwertverstelleinrichtung für das Verhältnis von Abschlämmenge zu Arbeitsmittelmenge.