DE1033922B

DE1033922B - Regulator for the pressure drop at a throttle valve in a high pressure line

Info

Publication number: DE1033922B
Application number: DES31256A
Authority: DE
Inventors: Werner Friedewald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-11-28
Filing date: 1952-11-28
Publication date: 1958-07-10

Description

Regler für den Druckabfall an einem Drosselventil in einer Hochdruckleitung Die Erfindung betrifft die Regelung des Druckabfalls an einem Drosselventil in einer Hochdruckleitung. Das Drosselventil selbst wird dabei von einem weiteren Regler nach von der Strömungsmenge abhängigen Regelgrößen verstellt.Regulator for the pressure drop across a throttle valve in a high pressure line The invention relates to the regulation of the pressure drop across a throttle valve in a High pressure line. The throttle valve itself is controlled by another controller adjusted according to controlled variables dependent on the flow rate.

Diese Regelaufgabe wurde bisher so gelöst, daß ein Differenzdruckmesser zur Messung des am Durchflußregelventil vorhandenen Differenzdruckes verwendet und eine dem Differenzdruck proportionale Größe in den Regler eingeführt wurde. Der Regler selbst steuerte dann ein vor dem eigentlichen Durchflußregelventil angeordnetes V orventi.l oder verstellte die Förderleistung einer den Mengenstrom fördernden Pumpe. Die bisher bekannten Lösungen der oben angegebenen Regelaufgabe haben den Nachteil, daß neben dem in den meisten Fällen bereits vorhandenen Durchflußmesser zusätzlich ein Differenzdruckmesser am Durchflußregelventil benötigt wird.This control task was previously solved in such a way that a differential pressure meter used to measure the differential pressure present at the flow control valve and a variable proportional to the differential pressure has been introduced into the controller. Of the The regulator itself then controlled a valve located in front of the actual flow control valve V orventi.l or adjusted the delivery rate of a volume flow promoting Pump. The previously known solutions to the control task specified above have the Disadvantage that in addition to the already existing flow meter in most cases a differential pressure meter is also required on the flow control valve.

Differenzdruckmesser für Hochdruckleitungen. welche die für die Regelung des Druckabfalls notwendige Genauigkeit besitzen, sind nur mit verhältnismäßig großem Aufwand herzustellen. Die üblichen Differenzdruckmesser haben Meßfehler zwischen 2 und 4% vom Meßbereich. Mit einem derartigen Gerät kann daher nicht die hier vorliegende Aufgabe gelöst werden, in einer Hochdruckleitung für beispielsweise 50 atü den Druckabfall an einem Drosselventil, der z. B. 2 atü betragen soll, zu überwachen, da dieser Wert noch innerhalb der Meßungenauigkelt liegt.Differential pressure meter for high pressure lines. which those for the scheme of the pressure drop have the necessary accuracy, are only with a relatively large Effort to produce. The usual differential pressure meters have measurement errors between 2 and 4% of the measuring range. With such a device can therefore not the present here Object to be achieved, the pressure drop in a high-pressure line for, for example, 50 atmospheres at a throttle valve, the z. B. 2 atü should be monitored, as this Value is still within the measurement inaccuracy.

Ein Differenzdruckmesser für Hochdruck mit besonderen Meßeigenschaften wird gemäß der Erfindung dadurch eingespart, daß die Regelung des Druckabfalls mittels eines Verhältnisreglers erfolgt, den i außer dem Meßwert der Durchflußmenge ein die Ventilstellung angebender Meßwert zugeführt ist.A differential pressure meter for high pressure with special measuring properties is saved according to the invention in that the regulation of the pressure drop by means of a ratio controller takes place, the i in addition to the measured value of the flow rate the measured value indicating the valve position is supplied.

Am Durchflußregelventil wird der vorgegebene Druckverlauf mit Hilfe des Verhältnisreglers eingestellt. Dieser Druckverlauf kann z. B. nach einer wählbaren Funktion mengenabhängig sein. In den meisten praktischen Fällen wird verlangt, daß der Differenzdruck am Durchflußregelventil konstant bleibt. Der konstante Druck oder auch ein vorgegebener Druckverlauf läßt sich nun in einfacher Weise mittels einer diesem Druckverlarxf a.ngepaßten. z. B. linearen Ventilcharakteristik (bzw. mittels einer über Kurvenscheiben od. dgl. einstellbaren Funktion der Übertragungsglieder zwischen Ventilstellung und Fernsender für die Ventilstellung) über den Verhältnisregler einregem. llan erhält nämlich auf diese Weise eine dem gewünschten Druckverlauf am Durchflußregelventil entsprechende Zuordnung des Verhältnisses zwischen dem Durchfluß und dem Durchflußquerschnitt, d. h. der Stellung des Durchflußregelventils und der Fernsender für den Regler. Die Anordnung gemäß der Erfindung kann auch angewendet werden, wenn der Mengenstrom aus mehreren Teilströmen zusammengesetzt ist, die über je einen Regler gesteuert werden. In diesem Fall sind allerdings für jeden Teilstrom je ein Durchflußmesser und Verhältnisregler erforderlich; doch ermöglicht auch hier die zweite, die Stellung des Durchfluß.regelventils angebende Meßgröße den Druckabfall , am Ventil zu regeln, ohne diesen selbst zu messen.The specified pressure curve is displayed on the flow control valve with the help of of the ratio controller. This pressure curve can, for. B. after a selectable Function depends on the quantity. In most practical cases it is required that the differential pressure at the flow control valve remains constant. The constant pressure or even a predetermined pressure curve can now be easily determined by means of one of these Druckverlarxf a. z. B. linear valve characteristics (resp. by means of a function of the transmission elements that can be set by means of cams or the like between valve position and remote transmitter for valve position) via the ratio controller einregem. In this way, llan receives the desired pressure curve Corresponding assignment of the ratio between the flow rate on the flow control valve and the flow area, d. H. the position of the flow control valve and the Remote transmitter for the controller. The arrangement according to the invention can also be used if the mass flow is composed of several substreams that over one controller each can be controlled. In this case, however, are for each partial flow one flow meter and one ratio controller each required; but allows here too the second, the position of the flow control valve indicating the pressure drop to control the valve without measuring it yourself.

Die, beiden Einflußgrößen, nämlich die dem Durchfluß proportionale Größe und die der Ventilstellung (Durchflußquerschnitt) proportionale Größe werden mittels Fernsender, gegebenenfalls unter Verwendung von Meßwertumformern, in elektrische, pneumatische oder hydraulische Größen umgewandelt und an den Verhältnisregler weitergeleitet.The two influencing variables, namely the one proportional to the flow Size and the size proportional to the valve position (flow area) by means of remote transmitters, if necessary using transducers, into electrical, Pneumatic or hydraulic variables are converted and forwarded to the ratio controller.

Für die Differenzdruckregelung nach der Erfindung ist also am Durchflußmesser des Mengenstromes ein Fernsender, z, B. ein elektrischer Widerstandsfernsender, anzubringen und ein ähnlich aufgebauter Fernender mit der Stellung des Durchflußregelventils zu koppeln. Bei dem zuletzt erwähnten Fernsender kann die Übersetzung zwischen Ventilstellung und Fernsenderantrieb einen bestimmten Funktionsgang aufweisen. Hierdurch läßt sich, wie oben erwähnt, eine bestimmte funktionale Abhängigkeit zwischen Durchfluß und Durchflußquerschnitt und damit der gewünschte Differenzdruckverlauf am Durchflußregelventil erhalten.For the differential pressure control according to the invention is therefore on the flow meter of the mass flow a remote transmitter, e.g. an electrical resistance transmitter, to attach and a similarly constructed remote end with the position of the flow control valve to pair. In the case of the last-mentioned remote transmitter, the translation can be between valve positions and remote transmitter drive have a specific function. This allows as mentioned above, a certain functional dependency between flow and Flow cross-section and thus the desired differential pressure curve at the flow control valve obtain.

An Hand der Zeichnung wird als Ausführungsbeispiel für die Erfindung eine Speisewasserregelung für Darnpfkessel näher erläutert.The drawing is used as an exemplary embodiment of the invention a feed water control for steam kettles explained in more detail.

Im Beispiel der Fig. 1 dient eine drehzahlregelbare Speisewasserpumpe, die über den erfindungsgemäß vorgesehenen Verhältnisregler gesteuert wird, zur Einspeisung des Kesselwassers.In the example of Fig. 1, a speed-controllable feed water pump is used, the one according to the invention provided ratio controller controlled is used to feed the boiler water.

Nach Fig. 2 erfolgt die Einspeisung mittels zweier durch j e einen Regler gesteuerter Pumpen.According to FIG. 2, the feed takes place by means of two through one each Controlled pumps regulator.

Für die Einspeisung des Kesselwassers dienen bei den Beispielen der Zeichnung drehzahlregelbare Speisewasserpumpen. Es ist hier die Forderung gestellt, da.ß bei allen, vom eigentlichen Speisewa,sserregler 6 eingestellten Durchflußwerten am Durchflußregelventil1 ein konstanter Differenzdruck durch Verstellung der Förderleistung der Pumpen eingehalten wird.For the feed of the boiler water are used in the examples Drawing of variable speed feed water pumps. The requirement is made here that for all flow values set by the actual feed water regulator 6 a constant differential pressure at the flow control valve 1 by adjusting the delivery rate the pumps is adhered to.

In Fig. 1 tritt das von der Pumpe 2 geförderte Speisewasser über den Durchflußmesser 3, das Durchflüßregelventil 1 und den Vorwärmer 5 in den Kessel 4 ein. Der Speisewasserregler 6 verstellt das Regelventil 1 entsprechend der Differenz der Stellungen des Durchflußmessers 3 und des Dampfdurchflußm :ssers 7. Als Korrekturgröße wird in bekannter Weise: der Wasserstand über den Wasserstandsgeber 8 eingeführt. Mittels des Reglers 6 wird somit nach dem bekannten »Dreiimpulsverfahren« das Speisewasserregelventil 1 in dem Sinne verstellt, daß der Speisewasserzufluß der Dampfentnahme proportional ist und der vorgegebene Wasserstand im Kessel erhalten bleibt.In Fig. 1, the feed water delivered by the pump 2 occurs via the Flow meter 3, the flow control valve 1 and the preheater 5 in the boiler 4 a. The feed water regulator 6 adjusts the control valve 1 according to the difference the positions of the flow meter 3 and the steam flow meter 7. As a correction variable is in a known manner: the water level is introduced via the water level sensor 8. By means of the controller 6, the feed water control valve is thus operated according to the known "three-pulse method" 1 adjusted in the sense that the feedwater inflow is proportional to the steam extraction and the specified water level in the boiler is maintained.

Aufgabe der Regleranordnung gemäß der Erfindung ist nun das Einhalten eines konstanten Differenzdruckes oder eines gewünschten Druckverlaufs am Regelventil 1. Das Durchflußregelventil 1 ist mit einer geradlinigen Öffnungscharakteristik ausgeführt und mit einem elektrischen Meßwertferngeber F1 ausgerüstet. Mit dem Durchflußmesser 3 ist ein weiterer elektrischer Ferngeber F2 verbunden. Die beiden Ferngeber übertragen ihren Stellungswert an den Verhältnisregler 9. Als Stellgröße dieses Reglers wird mittels des 10 und des Stellgliedes 21 die Drehzahl des Antriebes der Speisewasserpumpe 2 und damit die Förderleistung verändert. Statt die Drehzahl der Pumpe zu beeinflussen, kann auch ein vor dein Durchflußregelventil 1 angeordnetes, zusätzliches Regelventil durch den Regler 9 verstellt und die Pumpe mit konstanter Drehzahl angetrieben werden. Der überschüssige Druck wird hierbei in. dem vorgeschalteten Regelventil vernichtet.The object of the controller arrangement according to the invention is to comply a constant differential pressure or a desired pressure curve at the control valve 1. The flow control valve 1 has a straight opening characteristic and equipped with an electrical transmitter F1. With the flow meter 3 another electrical remote transmitter F2 is connected. The two teletransmitters transmit their position value to the ratio controller 9. The manipulated variable of this controller is by means of the 10 and the actuator 21 the speed of the drive of the feed water pump 2 and thus the delivery rate changed. Instead of influencing the speed of the pump, can also be an additional control valve arranged in front of your flow control valve 1 adjusted by the controller 9 and the pump can be driven at constant speed. The excess pressure is destroyed in the upstream control valve.

In Fig.2 wird das Speisewasser mittels zweier Förderpumpen 11 und 12 gefördert. Die Drehzahl und damit die Förderleistung der Pumpe 11 wird mittels des Verhältnisreglers 15 und die der Pumpe 12 mittels des Verhältnisreglers 16 eingeregelt. Der Durchflußquerschnitt bzw. die Stellung des Durchflußregelventils 1 wird mittels zweier Fernsender 17 und 18 in die Verhältnisregler 15 und 16 eingeführt. Weiterhin wird der von der Pumpe 11 geförderte: Teilstrom des Speisewassers mittels eines Durchflußme@ssers 13 gemessen und über den Fernsender 19 in den Verhältnisregler 15 eingeführt. In gleicher Weise wird das von der Pumpe 12 geförderte Speisewasser mittels des Durchflußmessers 14 bestimmt und über einen Fernsender 20 in den Verhältnisregler 16 eingeführt. Durch diese Regelanordnung läßt sich erreichen, daJ3 ein vorgegebener Differenzdruck am Regelventil 1 für den Gesamtmengenstrom eingehalten wird und daß außerdem sämtliche parallel geschalteten Pumpen gleichmäßig oder in einem bestimmten, zueinander einstellbaren Verhältnis an der Förderung des gesamten Speisewasserstromes beteiligt werden.In Figure 2, the feed water is by means of two feed pumps 11 and 12 funded. The speed and thus the delivery rate of the pump 11 is by means of of the ratio regulator 15 and that of the pump 12 are regulated by means of the ratio regulator 16. The flow cross section or the position of the flow control valve 1 is determined by means of two remote transmitters 17 and 18 are introduced into the ratio regulators 15 and 16. Farther is the conveyed by the pump 11: partial flow of the feed water by means of a Flowmeter @ ssers 13 measured and via the remote transmitter 19 in the ratio controller 15 introduced. In the same way, the feed water delivered by the pump 12 is determined by means of the flow meter 14 and via a remote transmitter 20 in the ratio controller 16 introduced. With this control arrangement it can be achieved that a predetermined Differential pressure at the control valve 1 is maintained for the total flow and that in addition, all pumps connected in parallel evenly or in a certain, mutually adjustable ratio of the total feed water flow get involved.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Regulator for regulating the pressure drop on a Throttle valve in a high pressure line with the help of an additional actuator, wherein the throttle valve in the high pressure line by dependent on the flow rate Controlled variables is adjusted, characterized in that the: Regulation of the pressure drop by means of a ratio regulator (9), which apart from the measured value of the flow rate (F2) a measured value indicating the valve position (F,) is supplied.

2. Regulator after Claim 1, characterized in that the position of the throttle valve dependent influencing variable in several each regulating a partial flow of the mass flow Ratio regulator is introduced and as a second influencing variable the size of the associated Partial flow acts on each ratio controller.

3. Using the controller after Claim '1 or 2 for the feed water control of steam generators. Into consideration Drawn pamphlets: W ü n s ch, Regulator for Pressure and Volume, Munich and Berlin (Oldenbourg), 1930, pp. 148, 149; Engel, Oldenbourg, indirect controllers and control systems, Berlin (VDI), 1944, pp. 191, 199.