-
Verfahren zur Sollwertsteuerung der Regelvorrichtung eines Energieerzeugers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sollwertsteuerung der Regeleinrichtung
eines Energieerzeugers, wobei die Sollwerte einzelner Führungsgrößen im Beharrungszustand
auf einen der jeweiligen Last des Energieerzeugers entsprechenden Wert eingestellt
sind und ferner die bei Lastwechsel erforderliche Neueinstellung der Sollwerte in
einem zeitlichen Abstand nach dem Lastwechsel erfolgt.
-
Im Betrieb von Energieerzeugern, beispielsweise Zwangdurchlaufdampferzeugern,
herrscht bei konstanter Last ein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen den Betriebsgrößen
der Verbrauchsseite - Brennstoff, Luft, Wasser - einerseits und den Betriebsgrößen
der Leistungsabgabeseite - Menge, Druck und Temperatur des Arbeitsmittels - andererseits.
Durch Laständerung wird dieses Gleichgewicht gestört, und der Energieerzeuger findet
erst nach neuer Abstimmung aller Betriebsgrößen aufeinander sowie auf die neue Last
und nach Abklingen der Regelschwingungen in den einzelnen Regelkreisen wieder zu
einem Beharrungszustand zurück.
-
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, eine Laständerung praktisch
auszufahren. Bei stark unterschiedlichen Lastverhältnissen kann es - speziell bei
sehr hohem Betriebsdruck - erwünscht sein, den Kesselenddruck von der Belastung
abhängig zu machen. Wird der Druck hierbei in der Weise der Last angepaßt, daß die
Turbine ständig gleichen Einlaßquerschnitt aufweist, so spricht man von dem Verfahren
des Gleitdruckes. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Turbine immer
auf ihrem Bestpunkt gefahren wird, d. h. bei jedem Lastzustand im Bereich ihres
besten Wirkungsgrades läuft. Daher erzielt man mit diesem Verfahren den höchsten
Gesamtwirkungsgrad der Anlage, speziell bei häufigem Teillastbetrieb.
-
Andererseits hat das Gleitdruckverfahren den bekannten Nachteil, daß
vor Erreichen eines neuen Lastwertes jedesmal der entsprechende Energiezustand im
Kessel aufgebaut werden muß. Da die am Eintritt des Rohrstranges eines Zwangdurchlaufkessels
eingeleiteten Effekte sich am Ausgang mit Verspätung auswirken Lind diese Verspätung
durch das natürliche Beharrungsvermögen eines jeden Kessels infolge Speicherwirkung
noch unterstützt wird, sind schärfere Laständerungen beim Gleitdruckbetrieb ausgeschlossen.
Werden rasche Laständerungen in Abweichung vom reinen Gleitdruckbetrieb aber dennoch
erzwungen, so führen diese zu betrieblichen Schwierigkeiten, insbesondere durch
Störungen der Temperaturregelung und der Druckhaltung.
-
Diese Nachteile des reinen Gleitdruckverfahrens haben zum sogenannten
Stufendruckbetrieb geführt, bei welchem Laständerungen zunächst bei Festdruck praktisch
ausgefahren werden und der Kesselenddruck dem neuen Belastungszustand erst nach
und nach von Hand angepaßt wird. Ein solches Verfahren ist zwar - vom Standpunkt
des Kesselbetriebes aus betrachtet - günstig, hat aber den bekannten Nachteil, daß
die Turbine längere Zeit außerhalb des Bestpunktes in einem ungünstigen Bereich
ihrer Charakteristik gefahren wird und daher der Gesamtwirkungsgrad der Anlage mindestens
zeitweilig sinkt. Das reine Gleitdruckverfahren kommt daher praktisch nur für Betriebsverhältnisse
in Frage, bei denen Laständerungen relativ selten zu erwarten sind.
-
Zur Umgehung dieser Schwierigkeit ist bereits vorgeschlagen worden,
die Sollwertverstellung schrittweise, d. h. in zeitlich auseinanderliegenden Regelschritten,
vorzunehmen.
-
Diese bekannte Maßnahme stellt zwar eine quantitative Verbesserung
einer übergangslos schroffen Sollwertverstellung dar, qualitativ beseitigt sie jedoch
nicht die bekannten Nachteile der Diskontinuität einer solchen Verstellung und kann,
wenn die willkürlichen Zeitintervalle der Regelung unglücklicherweise mit den Regelschwingungen
harmonieren, anstatt der gewünschten Dämpfung eineAufschaukelung dieser Schwingungen
hervorrufen.
-
Es wird daher angestrebt, die Einstellung der für den Betrieb eines
Energieerzeugers maßgebenden Führungsgrößen, wie beispielsweise Dampfdruck, Dampftemperatur,
Speisewassertemperatur, Speisewassermenge, Brennstoffmenge, Luftmenge usw., nach
einer bestimmten Gesetzmäßigkeit automatisch in
Abhängigkeit der
Last des Energieerzeugers zu steuern. Wesentlich hierbei ist jedoch, in welcher
Weise eine solche Steuerung vorgenommen wird.
-
Bei zu rascher Einstellung des Sollwertes an der Regeleinrichtung
einer Führungsgröße auf die neue Last tritt nämlich in dem betreffenden Regelkreis
eine Störung des während der Laständerung ablaufenden Regelvorganges ein, welche
sich im Sinne verlängerter oder vergrößerter Regelschwingungen störend auswirkt.
Es dauert dann verhältnismäßig lange, bis sich nach Lastwechsel wieder ein neuer
Beharrungszustand einstellt.
-
Hingegen entstehen bei zu großer Verzögerung in der Sollwerteinstellung
einer Führungsgröße im Falle eines Lastwechsels Energieverluste durch zu langes
Verharren des Energieerzeugers in einem für den Wirkungsgrad ungünstigen Betriebszustand.
-
Es ist schon bekannt, Steuervorgänge bei Dampfkraftanlagen durch Einschaltung
eines Integralgliedes zu verzögern. Ein solches Integralglied - ein übertragungssystem
erster Ordnung - besteht bekanntlich aus je einem Widerstands- und Speicherglied,
also etwa einer Drosselstrecke, durch die ein Medium in ein Speichervolumen strömt,
oder aus einem elektrischen Widerstand, über den ein Kondensator aufgeladen wird.
-
Durch eine dem Speicherglied zuströmende Menge einer Energie ändert
sich in diesem der Energiezustand, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die umso
größer ist, je kleiner die Drosselwirkung und je kleiner der Inhalt des Speichers
ist. Eine solche Anordnung ist jedoch für die vorliegende Regelaufgabe zur Verstellung
der Sollwerte ungeeignet, da bei der Voraussetzung praktisch momentaner Leistungsänderungen
die Sollwertverstellung ebenfalls im Augenblick des Lastwechsels praktisch momentan
nach einer linearen Zeitfunktion beginnt. Der Regelablauf eines Regelkreises, beispielsweise
einer Temperaturregelung, erhält hierbei außer dem durch die Laständerung hervorgerufenen
Steuerimpuls noch einen Störimpuls, und zwar durch die im kritischen Moment des
Regelvorganges sich rasch verändernde Sollwerteinstellung am Regelorgan. Der Regelablauf
mit momentan veränderlicher Sollwerteinstellung ist daher erfahrungsgemäß schlechter
als mit festem Sollwert.
-
Die Erfindung besteht nun darin, daß man den Verzögerungscharakter
der Sollwerteinstellung so gestaltet, daß die Sollwerteinstellung an dem Sollwertverstellapparat
der Regelvorrichtung eines jeden Regelkreises frühestens mit Abklingen der Regelschwingungen
des Regelkreises beendet ist, wobei die durch graphische Darstellung der Sollwerteinstellung
über der Zeit sich ergebende Kurve - die sogenannte Sollwerteinstellfunktion - mit
horizontaler Tangente beginnt und alsdann dem neuen Beharrungssollwert allmählich
zustrebt, so daß - wenn diese Vorschrift eingehalten ist- der sich bei Laständerung
ergebende Regelablauf eines Regelkreises durch die Sollwerteinstellung während der
Regeldauer praktisch nicht mehr im ungünstigen Sinne beeinflußt wird.
-
Zweckmäßig nähert sich die Sollwerteinstellfunktion dem neuen Sollwert
asymptotisch. Man kann die Sollwerteinstellung erfindungsgemäß auch so steuern,
daß die Sollwerteinstellfunktion zunächst eine Totzeit aufweist und alsdann dem
neuen Sollwert allmählich zustrebt. Wichtig hierbei ist, daß von den in der Sollwerteinstellfunktion
enthaltenen Zeitkonstanten die Totzeit Tt des Überganges im Minimum 5 % der Anlaufzeit
Ta beträgt. Wegen der verschieden langen Zeit zwischen Einleitung und Auswirkung
eines Regelimpulses bei verschiedenen Regelstrecken - z. B. Feuerung, Kesselspeisung,
Einspritzung usw. - ist es im Sinne des Erfindungsgedankens notwendig, daß man den
zeitlichen Verlauf des Überganges des Sollwertes bei den verschiedenen Betriebsgrößen
verschieden groß bemißt, um die Vorschrift sinngemäß zu erfüllen, daß die Sollwerteinstellung
an einer Regelvorrichtung frühestens mit Beendigung der Regelschwingung des betreffenden
Regelkreises beendet ist.
-
Die Schwingungszeit eines Regelkreises nach Einleitung eines Regelimpulses
von bestimmter Größe wird durch Rechnung oder durch Versuch am Energieerzeuger ermittelt.
Unter der Schwingungszeit eines Regelkreises wird in der Regeltechnik die Regeldauer
verstanden, d. h. diejenige Zeit, innerhalb welcher eine durch einen Regel- oder
Störimpuls verursachte Regelschwingungsamplitude unter einen bestimmten, zulässigen
Kleinstwert - den sogenannten unteren Störpegel - abgeklungen ist. Nach Ermittlung
der Schwingungszeit eines Regelkreises wird die Zeit festgelegt, die für die Einstellung
des dem jeweiligen Lastwert zugehörigen Sollwertes notwendig ist, um die erfindungsgemäße
Bedingung zu erfüllen.
-
Die praktische Durchführung der Sollwerteinstellung nach der erfindungsgemäßen
Vorschrift ist grundsätzlich von Hand möglich, zweckmäßiger ist es jedoch, sie mit
Hilfe einer automatischen Steuervorrichtung vorzunehmen. Eine solche Vorrichtung
besteht aus einem von der Belastung des Energieerzeugers beeinflußten Lastmeßgerät
in der Verbindungsleitung zwischen Energieerzeuger . und Energieverbraucher, welches
mittels der an den Regelstellen für die verschiedenen Führungsgrößen des Energieerzeugers
befindlichen Sollwertverstellapparate die Sollwerte einstellt. Die Vorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lastmeßgerät und Sollwertverstellapparat ein
mit Trägheit arbeitendes Übertragungsglied höherer, mindestens zweiter Ordnung -
der sogenannte Geber zur Sollwertverstellung - eingeschaltet ist, welcher aus mindestens
zwei hintereinandergeschalteten, eine funktionelle Einheit bildenden Widerstands-
und Speichergliedern für die von dem Mengenmeßgerät ausgehende Verstellimpulsenergie
besteht.
-
In der Zeichnung zeigt Fig. 2 den schematischen Aufbau einer technischen
Ausführungsart des Gebers zur Sollwertverstellung. Diese besteht aus einem Gestänge
28, welches den vom Lastmeßgerät empfangenen Einstellimpuls an ein erstes Speicherglied
29 überträgt, das seinerseits - von dem Drosselorgan30 abgebremst - den Impuls mit
Verzögerung an ein zweites Speicherglied 31 weiterleitet, welches -durch das Drosselorgan
32 gebremst - den gespeicherten Impuls über den Hebel 34 an den Sollwertverstellapparat
einer Regeleinrichtung weitergibt. Das Übertragungsglied besitzt Drosselregulierorgane
33, durch deren Einstellung die Zeitfestwerte Tt und T" in praktisch beliebiger
Weise verlängert oder verkürzt werden können, um die Abstimmung des übertragungsgliedes
auf die Regelschwingungsdauer seines zugehörigen Regelkreises vorzunehmen.
-
Erfindungsgemäß könnte nun jedem einzelnen Regler einer Führungsgröße
ein besonderer Geber zur Sollwertverstellung zugeordnet sein. Dies würde aber einen
zu komplizierten technischen Aufbau ergeben.
-
Man kommt in der Praxis meist mit zwei Gebern aus, an die gruppenweise
mehrere Sollwertverstellapparate direkt oder indirekt angeschlossen sind, und zwar
eine Gruppe der besonders langsam einzustellenden
Sollwerte und
eine andere Gruppe der schneller einzustellenden Sollwerte.
-
In Fig. 3 c ist die von dem Hebel 28 ausgeführte Bewegung über der
Zeit als graphische Kurve aufgetragen. Diese Kurve stellt die sogenannte Sollwerteinstellfunktion
dar.
-
Durch Schnitt der Wendetangente W der Kurve mit den beiden Festwertgeraden
S1 und S2 gelangt man zu den Zeitfestwerten Tt, der Totzeit, und T", der Anlaufzeit.
-
Bei einem Übertragungsglied erster Ordnung, einem einfachen Integralglied,
zeigt die Einstellfunktion (s. Fig. 3d) folgenden charakteristischen Verlauf
Sie beginnt mit steiler Tangente, um erst allmählich mit abnehmender Verstellgeschwindigkeit
dem neuen Beharrungswert zuzustreben. Bei einem solchen Verzögerungsglied wird sich
also der Sollwert im Moment des Lastwechsels zunächst sehr schnell und dann mit
sinkender Geschwindigkeit ändern, d. h., die rascheste Sollwertänderung erfolgt
zeitlich im 'Moment des Regelungsbeginns, wenn die durch den Regelimpuls ausgelösten
Gleichgewichtsstörungen des Systems am größten sind. Daher ist dieses einfache Integralglied
- wie bereits erwähnt - zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ungeeignet.
-
Anders ist das Verhalten bei Steuerung der Sollwerteinstellung nach
der Erfindung mittels eines Übertragungsgliedes zweiter Ordnung, wie die graphische
Darstellung in den Fig. 3 a, 3 b und 3 c zeigt. In diesen Figuren ist über der Zeit
T die Last M des Energieerzeugers, der Wert F einer beliebigen Führungsgröße sowie
die Stellung S des Sollwerteinstellapparates aufgetragen.
-
Es sei zunächst der Fall einer scharfen Laständerung betrachtet. Hierbei
ändert sich der Lastwert Ml momentan in M2. Als Folge des vom Lastwechsel ausgehenden
Störimpulses im ursprünglichen Gleichgewichtszustand des Energieerzeugers beginnt
sich der Wert der Führungsgröße F zu ändern. Diese Änderung vollzieht sich anfänglich
aus Gründen des Beharrungsvermögens nur langsam, später jedoch immer rascher. Durch
Eingriff der Regeleinrichtung kommt es dabei zu einer Korrektur des Wertes in gegenläufigem
Sinne. Auf diese Weise pendelt der Wert F1 unter Schwingungen in der Zeit T, gegen
einen neuen Regelwert F2.
-
Inzwischen hat das Lastmeßgerät einen dem neuen Lastwert entsprechenden
Sollwertverstellimpuls d S an den Geber zur Sollwertverstellung übertragen, den
dieser Geber mit zeitlicher Verzögerung auf den Sollwertverstellapparat des Reglers
für die Führungsgröße F weitergibt. Der zeitliche Verlauf der Sollwerteinstellung
am Sollwertverstellapparat wird durch die Sollwerteinstellfunktion dargestellt.
Wie man aus dieser Funktionskurve K1 in Fig. 3 c erkennt, ist die Geschwindigkeit,
mit der die Einstellung erfolgt, am Beginn der Regelung, d. h. im Bereich der größten
Regelsehwingungsamplitude, am kleinsten. Sie erreicht am Wendepunkt der Kurve den
größten Wert, um anschließend mit abnehmender Geschwindigkeit dem neuen Sollwert
allmählich zuzustreben.
-
Hierbei ist es zur Erfüllung der erfinderischen Regel notwendig, daß
die Gesamtzeit der Einstellung T, größer ist als die Schwingungsdauer T, der Regelstrecke.
-
Die Abstimmung der Verzögerungscharakteristik des Gebers zur Sollwerteinstellung
mit dem Regelschwingungsverhalten eines Regelkreises muß eine solche sein, daß die
erfindungsgemäße Bedingung Te>Ts sowohl für die praktisch minimalen als auch für
die praktisch maximalen Lastwechsel erhalten bleibt.
-
In den betrachteten Fig. 3 a, 3 b und 3 c ist daher auch der zweite
Fall eines praktisch minimalen Lastwechsels 4 M' dargestellt. Die Führungsgröße
ändert sich hierbei von F1 auf F'2 und die Sollwerteinstellung gemäß Kurve K2 von
S1 auf S'2. Auch bei diesem minimalen Lastwechsel muß die Bedingung T',
> T', erfüllt sein. Es hat sich gezeigt, daß dies bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung praktisch der Fall ist, so daß eine einmal vorgenommene Abstimmung des
Gebers mit der Regeldauer eines Regelkreises sowohl für große als auch für kleine
Regelamplituden Gültigkeit hat.
-
Der Erfindungsgegenstand sei an Hand des in der Zeichnung Fig. 1 schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels einer Dampfkraftanlage näher erläutert.
-
Dem Dampferzeuger 1 wird das Arbeitsmittel durch die Speisepumpe 22
über den Speisewasserregier 8 -zugeführt und durchläuft den Economiser 23 sowie
den Verdampferteil 24, an dessen Ausgang der Thermostat 2 der Speisewasserregelung
angeordnet ist. Nach Abscheidung von Wasser im Gefäß 18 tritt das Arbeitsmittel
in den Überhitzer 25 ein. Am Überhitzerausgang sind Meß- und Kontrollorgane für
Druck und Temperatur des Arbeitsmittels, beispielsweise ein Thermostat der Temperaturregelung
3 und ein Manostat der Kesseldruckregelung 4, angeordnet. Ferner befindet sich am
Überhitzer der von dem Temperaturregler 3 beeinflußte Einspritzregler 12. Am Kessel
sind feuerseitig noch die Regelorgane für Brennstoff 10 und Luft 9 mit dem gemeinsamen
Feuerregler 11 angeordnet, welcher vom Manostat 6 in Abhängigkeit vom Druck des
Arbeitsmittels gesteuert wird.
-
Zwischen dem Ausgang des Dampferzeugers 1 und dem Einlaß der Turbine
19 befindet sich die Dampfdruckregeleinrichtung, bestehend aus dem Druckhalteventil
13 und dem Bypaßventil 14, ferner das Lastmeßgerät5 sowie dasTurbineneinlaßventill5,
welches vom Drehzahlmeßgerät 7 der Turbogeneratorgruppe gesteuert wird. Das die
Turbine verlassende Arbeitsmittel strömt in den Kondensator 20, durch das Speisewassergefäß
21 und weiter in die Speisepumpe 22, womit sich der Kreislauf schließt.
-
Das Lastmeßgerät 5 steht nun in mittelbarer oder unmittelbarer Wirkungsverbindung
mit dem erfindungsgemäßen Geber zur Sollwertverstellung 16, welcher den vom Lastmeßgerät
ausgehenden lastabhängigen Steuerimpuls an die Sollwertverstellapparate 17 der einzelnen
Regeleinrichtungen weitergibt. Dadurch, daß das Lastmeßgerät 5 über den Geber 16
mit den Regeleinrichtungen der Regelstellen der Führungsgrößen in Wirkungsverbindung
steht, erfolgt die Regelung der Führungsgrößen des Kessels einerseits in Abhängigkeit
vom Druck - beispielsweise beim Feuerregler 11, der Druckhalteregelung 13, 14 -
oder von der Temperatur - beispielsweise beim Einspritzregler 12, Speisewasserregler
8 - und andererseits in Abhängigkeit von dem Wert der Last M, d. h., die Regelung
arbeitet mit überlagerten Regelimpulsen.
-
Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der beschriebenen Regelungseinrichtung
sei zunächst angenommen, die Anlage befände sich im Betrieb, und zwar im Zustand
der Normallast bei 100% ihrer Leistung.
-
Das Lastmeßgerät 5 zeigt vollen Ausschlag und der Geber 16 steht in
seiner Endstellung. Entsprechend
sind die Sollwerteinstellungen
an den Verstellapparaten 17 bei einer 100 % Last zugeordneten Endlagen, und die
sollwertabhängigen Regler, sei es der Feuerung 11, der Speisung 8 usw., halten einen
dem Lastwert 100% zugeordneten Energiezustand im System des Dampferzeugers aufrecht.
-
Durch Abschalten wird der Leistungsverbraucher 26 plötzlich um 50
% entlastet. Das auf die einsetzende Drehzahlerhöhung reagierende Meßgerät 7 drosselt
daraufhin - zur Erhaltung konstanter Drehzahl -das Einlaßventil 15. Sofort steigt
der Druck p an den Meßstellen 6 und 4. Manostat 6 reduziert den Feuerregler 11,
Manostat 4 verhindert einen kritischen Druckanstieg durch vorübergehende Öffnung
des Bypaßventils 14. Das Lastmeßgerät 5 stellt den Geber 16 auf »50%«-Stellung,
welcher diesen Stellimpuls mit Verzögerung an die einzelnen Sollwertverstellapparate
17 weiterzugeben beginnt.
-
Die zunächst veränderten Druck- und Mengenverhältnisse beginnen sich
bei den Temperaturmeßstellen auszuwirken. Es steigt die Temperatur an, der Thermostat
3 verhindert jedoch durch den Einspritzregler 12 einen unzulässigen Temperaturanstieg
im Überhitzer, während der Thermostat 2 den Speisewasserregler 8 drosselt. In der
Regeldauer bis zur Erreichung eines neuen Beharrungszustandes geht nun auch die
Einstellung eines neuen Sollwertes nach der erfindungsgemäß festgelegten Sollwerteinstellungsfunktion
vor sich, so daß - wenn die Regelung im neuen Beharrungszustand bei 50% Last angelangt
ist - die Sollwerte dieser Last entsprechend eingestellt sind.
-
Der neue Regelzustand kommt auf diese Weise nicht nur durch die Ausregelung
der mit dem Lastwechsel zusammenhängenden Störimpulse der einzelnen Regelkreise
zustande, sondern durch eine gleichzeitige Neueinstellung der Sollwerte in den Regelorganen,
und zwar entsprechend dem neuen Lastwert »50%«.
-
Umgekehrt wird von dem Beharrungszustand bei 50% Last ein plötzlicher
Wechsel auf 100%, hervorgerufen durch volle Belastung des Leistungsverbrauchers,
eingeleitet, dann geht der Regelvorgang in gleicher Ablaufform, d. h. analog der
Lastreduktion, aber in entgegengesetztem Sinne vor sich.
-
Fig. 4 gibt ein stark vereinfachte, substantielle Darstellung eines
technischen Ausführungsbeispiels der Erfindung wieder. Dem Dampf erzeuger1 wird
das Arbeitsmittel als Flüssigkeit durch die Speisepumpe 22 zugeführt. Die Speiseleitung
2 führt es dem einen Ende 3 des Rohrstranges 5 zu. Am anderen Ende 4 des Rohrstranges
5 wird das Arbeitsmittel dann als überhitzter Dampf entnommen und durch die Leitung
6 zu den Verbrauchsstellen geführt. Die Speisepumpe 22 wird durch einen Elektromotor
36 getrieben, der aus einem Netz durch die Leitung 37 Energie zugeführt erhält.
Ein Regler 38 regelt die zugeführte Energie so, daß die Drehzahl des Motors verändert
wird. Der Regler selbst wird durch einen Servomotor 39 gesteuert, der einerseits
über die Leitung 40, die Additionsvorrichtung 41 und die Leitung 42 vom Temperaturmeßgerät
43 und andererseits über die Leitung 44 von dem Sollwertverstellapparat 17 beeinflußt
wird.
-
Eine Einspritzpumpe 45 fördert zusätzliches flüssiges Arbeitsmittel
durch die Leitung 46 an einer Stelle in den Rohrstrang 5, an der der Dampf bereits
das Temperaturmeßgerät 43 beeinflußt hat. Die Einspritzpumpe 45 wird durch einen
Elektromotor 47 getrieben, der über die Leitung 48 aus dem Netz Energie erhält.
Zur Regelung der zugeführten Energie ist ein Regler 49 vorgesehen, der mittels des
Servomotors 50 gesteuert wird. Der Servomotor 50 steht einerseits unter dem Einfluß
des Temperaturmeßgerätes 51, welches von dem bereits überhitzten Dampf beeinflußt
wird, und andererseits wiederum unter dem Einfluß des Sollwertverstellapparates
17 durch dieLeitung44 a.
-
Die Feuerungsvorrichtung 52, welcher durch die Leitung 53 der Brennstoff
und durch die Leitung 54 die Verbrennungsluft zugeführt wird, wird durch einen Servomotor
55 einerseits über die Leitung 80 in Abhängigkeit von einem Druckmeßgerät 56 und
andererseits über die Leitung 74 wiederum in Abhängigkeit von dem Sollwertverstellapparat
17 beeinflußt. Die Beeinflussung erfolgt in der Weise, daß durch die Spindel 57
die Brennstoffmenge und durch die Drosselklappe 58 die Luftmenge verändert wird-Der
durch die Leitung 6 aus dem Dampferzeuger l strömende Dampf wird entweder über das
Druckregelventil 60 zu dem Einlaßventil 15 der Dampfkraftmaschine 19 oder über das
Bypaßventil 59 unter Umgehung der Dampfkraftmaschine 19 in den nicht gezeichneten
Kondensator geleitet. Das Druckregelventil 60 wird durch einen Servomotor 61 und
das Bypaßventil 59 durch einen Servomotor 62 verstellt. Diese beiden Servomotoren
werden über die Leitringen 63 und 64 von dem Sollwertverstellapparat 17 in der Weise
beeinflußt, daß im Normalbetrieb das Druckregelventil 60 voll geöffnet und das Bypaßventil
59 geschlossen ist und daß das Bypaßventil 59 bei unzulässigem Druckanstieg öffnet,
während das Druckregelventil 60 bei fallendem Dampfdruck schließt.
-
Der durch das Druckregelventil 60 hindurchströmende Dampf wird durch
das Lastmeßgerät 5 und durch das Einlaßventi115 der Dampfkraftmaschine 19 zugeleitet.
Dieses Einlaßventil 15 wird durch das Drehzahlmeßgerät 7 unmittelbar oder mittelbar
drehzahlabhängig gesteuert, während das Lastmeßgerät 5 den Geber zur Sollwertverstellung
16 lastabhängig steuert, welcher unmittelbar durch die Wirkungsverbindung 66 oder
mittelbar - z. B. durch eine nicht dargestellte elektrische Übertragung - den Sollwertverstellimpuls
an den Sollwerteinstellapparat 17 weitergibt, dessen Arbeitsweise im Prinzip in
der nachfolgenden Fig. 5 dargestellt ist.
-
Die Fig. 5 zeigt den Sollwertverstellapparat 17, den Geber zur Sollwertverstellung
16, das Lastmeßgerät 5, das Druckregelventil 60 sowie das Bypaßventil 59, die Servomotoren
61 und 62 sowie das Druckmeßgerät 56 im Schnitt mit den verschiedenen Verbindungsleitungen.
-
Der Sollwertverstellapparat 17 besitzt auf einer Welle 67 die Nocken
68 bis 71, deren Form nach den Betriebsbedingungen gewählt ist. Die Welle 67 kann
mit dem Hebel 72 von Hand oder - bei automatischer Betätigung - durch den Geber
zur Sollwertverstellung 16 durch die Wirkungsverbindung 66 so eingestellt werden,
daß jeder Last bestimmte Sollwerte an den einzelnen Regelungen zugeordnet sind.
Die einzelnen Nocken beeinflussen dabei je gleiche Apparate 73, an welche die Leitungen
44, 64, 63 und 74 angeschlossen sind. Durch die Leitung 75 wird dem Sollwertverstellapparat
17 eine Druckflüssigkeit mit einem unveränderlichen Druck zugeführt. Die in den
Leitungen 44, 64, 63 und 74 sich einstellenden Steuerdrücke richten sich nach der
durch die Lage und Form der Nocken 68 bis 71 bestimmten Spannung der Federn 76.
Einer jeden Federspannung entspricht ein eindeutiger Steuerdruck als Maß des eingestellten
Sollwertes in den genannten Leitungen.
Im Druckmeßgerät 56 ist eine
Bourdonfeder 77 eingeschaltet, deren Krümmung je nach dem Druck des Dampfes in der
Frischdampfleitung 6 sich verändert, so daß der Schieber 78 dem Dampfdruck entsprechend
verschoben wird. Durch die Leitung 79 wird eine Druckflüssigkeit von unveränderlichem
Druck zugeführt und derart in die Leitung 80 geführt, daß der Steuerdruck in der
genannten Leitung mit dem Dampfdruck in der Leitung 6 sich derart verändert, daß
einem jeden Dampfdruck ein bestimmter Steuerdruck zugeordnet ist.
-
Der Servomotor 62 wird nun einerseits durch das Druckmeßgerät 56 so
beeinflußt, daß das Bypaßventil 59 bei einem bestimmten Druck, der über dem normalen
Betriebsdruck liegt, geöffnet wird. so daß im Dampferzeuger 1 sich keine höheren
Drücke einstellen. Durch den Sollwertverstellapparat 17 wird der Servomotor 62 dann
beeinflußt, wenn das Druckregelventil 60 nahezu oder ganz geschlossen ist, so daß
wiederum im Dampferzeuger kein zu hoher Druck sich einstellen kann. Zur Verstellung
des Servomotorkolbens 81 im genannten Raum wird durch die Leitung 82 eine Druckflüssigkeit
von unveränderlichem Druck zugeführt. Die Flüssigkeit, welche bereits Arbeit geleistet
hat, strömt durch eine Leitung 83 in den Umlauf. Die Steuerung der Druckflüssigkeit
erfolgt durch den Schieber 84.
-
Das Druckregelventil 60 wird einerseits nach Maßgabe der Stellung
des Hebels 72 und der entsprechenden Nocke 70 so verstellt, daß der Sollwert des
Kesseldruckes jederzeit möglichst optimal dem jeweiligen Lastdruck entspricht. Zu
diesem Zweck wird durch die Leitung 85 Druckflüssigkeit zugeführt, welche, durch
den Schieber 86 gesteuert, unter den Servoinotorkolben 87 geführt wird. Die Flüssigkeit,
welche bereits Arbeit geleistet hat, strömt durch die Leitung 88 in den Ablauf.
Durch die Leitung 89 wird das Druckregelventil andererseits in Abhängigkeit von
dein Teinperaturmeßgerät 51 (Fig.4), welches die Temperatur des aus dem Dampferzeuger
austretenden Dampfes mißt, so gesteuert, daß bei zu niedriger Temperatur das Druckregelventi160
geschlossen wird, um auf alle Fälle ein Mitreißen von Wasser aus dem Dampferzeuger
zur Kraftmaschine 19 zu vermeiden. Zu dieser Steuerung ist der Schieber 90 im Servomotor
61 vorgesehen.
-
Der Hebel 72, welcher in Wirkungsverbindung 66 finit dein Geber zur
Sollwertverstellung 16 steht, wird also über den Geber in der erfindungsgemäßen
Weise durch das Lastmeßgerät 5 lastabhängig verstellt. Dies bedeutet, daß jede Regelung
einerseits durch einen an ihrem Regelort empfangenen Meßwert - z. B. durch einen
Temperaturwert oder einen Druckwert - und andererseits durch einen vom Sollwertverstellapparat
16 empfangenen lastabhängig gesteuerten Sollwert beeinflußt wird.