DE1050009B - Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlaufkesseln - Google Patents

Description

DEUTSCHES

(Vgl.

Cl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung von Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlaufkesseln. Bei solchen Anlagen ist es im Bestreben, die Leistung der Kraftmaschine mit der Leistung des Dampferzeugers und umgekehrt miteinander in Übereinstimmung zu bringen, bereits bekannt, die Kesselregelung der Tuirbinenregelung zu unterstellen. Bei einer hydraulischen Drehzahlregelung der Turbine wird dabei der Regelöldruck auch zur Kesselregelung mitverwendet. Es ist weiter, bekannt, Lastkommandos gleichzeitig parallel 10 sowohl auf die Turbinenregelung als auch auf die Kessekegelung zu geben, wobei in gleicher Weise elektrische Einflüsse oder eine Handverstellung bzw. ein Programm wirksam gemacht werden können.

Bei den bekannten Regeleinrichtungen dieser oder ähnlicher Art hat man die Kesselregelung, die sich in feuerungisseitige Maßnahmen und in regeltechnisohe Einrichtungen für den Durchlauf des Arbeitsmittels aufteilt, 90 zusammengefaßt, daß man sie für alle diese zu regelnden Größen, denen sich noch weitere unterordnen, einem Kessellastgeber unterstellt und diesem wieder einen Kessellastregler vorsehaltet. Bei einem kohlebeheiizten Kessel werden also vom Kessellastgeber Steuerimpulse für das Speisewasser, für die Kohle und für die Verbrennungsluft abgegeben.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, daß diese Zusammenfassung im Kessellastgeber die Ursache zahlreicher regeltechnischer Schwierigkeiten ist, da durch das Zusammenwirken von Regel vorgängen, die sich einerseits auf das Arbeitsmittel und andererseits auf die Feuerung beziehen, verschiedene Korrektureinflüsse benötigt werden, weif sich die Steuer- und Regeleinflüsse sehr unterschiedlich auswirken.

Die Erfindung besteht darin, daß die Regelung der Beheizung, insbesondere von Brennstoff und Luft, getrennt von der Regelung des Arbeitsmittels erfolgt. Dabei vollzieht sich außerdem die Zufuhr des Arbeitsmittels in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von den sich aus der Kesselbelastung ergebenden benötigten Dampfmengen.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Brennstoff- und der Speisewasserzufuhr bei Dampfkesseln in Abhängigkeit von der Kesselbelastung bekanntgeworden, bei der die Speisewasserzufuhr vergrößert wird, wenn sich die Vermehrung der Brennstoffmenge durch verstärkte Dampfabgabe auswirkt. Bei dieser bekannten Anordnung findet aber keine getrennte Regelung der Beheizung und des Arbeitsmittels statt.

Zur Regelung der Arbeitsmittelmengen kann eine A^ergleichseinrichtung vorgesehen sein, der einerseits Meßwerte entsprechend der zu verdampfenden Men-Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlaufkesseln

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Irig. Kurt Halle, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

gen und andererseits von den verdampften Mengen hergeleitete Meßwerte zugeführt werden.

Es ist an sich bereits bei Trommelkesseln und anderen Dampferzeugern, in denen sich ein Wasserstand ausbildet, bekannt, in Abhängigkeit der Höhe dieses Wasserstandes die Zufuhr des Speisewassers so zu steuern, daß der Kessel im wesentlichen in Richtung eines gleichbleibenden Wasserstandes geregelt wird. Darüber hinaus ist es noch bekanntgeworden, bei einem Trommelkessel sowohl im wasserführenden als auch im dampfführenden Kesselteil Mengenmeßblenden vorzusehen, um durch Vergleich dieser Meßwerte die Speisewasserzufuhr so zu beeinflussen, daß die zugeführten Wassermengen mit den der Turbine zugeführten Dampfmengen weitgehend in Übereinstimmung gebracht werden. Der von der Höhe des Wasserstandes gebildete Impuls wird dabei zur Korrektur herangezogen.

Der Zwangdurchlaufkessel, bei dem man zwar hinsichtlich der anzuordnenden Mengenmeßblenden in ähnlicher Weise arbeiten kann, gibt aber infolge Fehlens eines Wasserstandes nicht die Möglichkeit, diesen bei der Speisewasserregelung mit heranziehen zu können. Man kann aber gemäß weiterer Erfindung zur Korrektur Temperaturimpulse von zwei Punkten im Kessel herleiten, von denen der eine im wasserführenden und der andere im dampfführenden Teil liegt. Die Temperaturwerte werden dabei nicht unmittelbar zur Korrektur herangezogen, sondern die sich hieraus in Abhängigkeit der Durchflußmenge ergebenden Größen. Zur Erfassung der Durchflußmengen können übliche Meßblenden od. dgl. verwendet werden, es ist aber auch möglich, vor und hinter einem bestimmten Kesselteil, z. B. einem Überhitzer, zwei Meßstellen

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vorzusehen und dabei den Druckabfall in dem betreffenden Kesselteil als Maß für die Durchflußmenge zu benutzen.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischcr Darstellung.

In Fig. 1 ist der Strömungsverlauf des Arbeitsmittels getrennt von dem Beheizungsschema veranschaulicht. Das Arbeitsmittel tritt über die Leitung 1 in die Kesselanlage ein und gelangt über die Speisepumpe 2 in den Hochdruckvorwärmer 3. Mit 4 ist ein Vorwärmer bzw. Ekonomiser bezeichnet, an den sich der Übergangsteil 5 anschließt. Auf diesen folgen Verdampfer 6, Restverdampfer 7 und erster Übarhitzerteil 8. Mit 9 und 10 sind zweiter Überhitzer und Endüberhitzer bezeichnet. Die Kraftmaschine ist durch die Turbine 11 mit ihrem Einlaßventil 12 versinnbildlicht. Mit 13 ist eine Nebenheizflädhe bezeichnet.

Feuerunigsseitig tritt der Brennstoff über die Zufuhr 14 über den Zuteiler 15 ein und wird im Feuerraum 16 unter Zufuhr der Verbrennungsluft 17., die vom Verdichter 18 herangeführt wird, verbrannt. Der Weg der Rauchgase ist mit 19 bezeichnet, an dessen Ende sich der Saugzug 20 befindet. Am Meßpunkt 21 ist eine Prüfeinrichtung vorgesehen, die beispielsweise den Sauerstoffgehalt der Rauchgase überwacht und in Abhängigkeit dieses Zustandes entweder die Luftzufuhr oder die Brennstoffzuteilung oder beides beeinflußt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der Einfachheit halber, wie durch Wirklinie 22 versinnbildlicht ist, eine Beeinflussung der Brennstoffzuteiilung vorgenommen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst davon ausgegangen, daß die Regelimpulse für die gesamte Anlage von der Turbine ausgehen oder gleichzeitig auf diese gegeben werden. So· führt von der mit 23 versinnbildlichten Drehzahlregelung der Turbine aus eine Impulslinie 24 zur feuerungsseitigen KesselbeeinfluSiSung. Dieser Lastimpuls geht nun unmittelbar auf den Brennstoffzuteiler 15 und die Luftzuteilung 18, aber nicht, wie dies bisher üblich war, auf ein Kessellastgerät, welches sonst von sich aus wiederum getrennte Lastimpulse für Brennstoff, Luft und Wasser abgibt. Der Lastimpuils gemäß der Wirklinie 24 wird noch durch einen weiteren Lastimpuils 25 ergänzt, der im Gegensatz zum Turbinenlastimpuls L₁ mit L₂ bezeichnet ist. Dieser Lastimpuils wird vom Friechdampfdruck hergeleitet. An einer Meßstelle 26 in der Friischdampfleitung wird der Druck P gemessen, dessen Wert nach Möglichkeit einzuhalten ist.

Wie die Darstellung erkennen läßt, sind diese Lasteinflüsse nur auf die Feuerung gegeben, während auf den Arbeitsmittelduirchfluß sich kein unmittelbarer Impuls auswirkt. Die Speisewasserregelung erfolgt einzig und allein dadurch, daß die Mengen des zugeführten Speisewassers mit denen des entnommenen Dampfes verglichen werden, wobei in der oben beschriebenen Weise noch eine Korrektur in Abhängigkeit der Temperaturwerte vor und hinter der Verdampfung stattfindet und nach vollzogenem Vergleich die Speisepumpe so beeinflußt wird, daß die zugeführte Speisewassermenge der Dampfmenge entspricht, die jeweils am Kesselausgang entnommen wird.

Zur Herleitung der Meßwerte dienen die an den Stellen 27 und 28 befindlichen Mengenmeßblenden M₁ und M₁.. Die Meßwerte, von denen der an der Mengenmeßblende M₄ gemessene Wert über eine Verzögerungseinrichtung 29 geführt ist, werden in der Vergleichsanordnung 30 miteinander in Beziehung gebracht und hierbei ein durch die Linie 31 versinnbildlichter Einfluß auf die Speisewasserförderung, z. B. auf die Speisewasserpumpe 2, ausgeübt. Zur Korrektur werden Temperaturwerte herangezogen, die au den Stellen 32 und 33 abgenommen werden. Die beiden Temperatursollwerte T₁ und T₃, die an diesen

ίο Stellen gemessen werden, hängen von der Dunxhflußmenge ab, welche an der Stelle 34 mit der Mengenmeßblende.M₂. erfaßt wird. Eine weitere Mengenmeßblen'de M₃-. befindet sich in der Einspritzleitung 35. Dabei wird mit zwei Einspritzstellen 36 und 37 im Überhitzer gearbeitet.

Die Regelung der Speisewassermenge mittels Speisewasserpumpen oder eines Regelventils erfolgt derart, daß M₁ und M₄ miteinander übereinstimmen, wobei eine Korrektur mittels der Temperatur T₁ im

oder hinter dem Vorwärmer und T₃ nach Beginn der Überhitzung stattfindet. Gegebenenfalls kann von der Nebenheizfläche 13 noch ein Temperaturimpuls T₂ hergeleitet werden. Ebenso wie die Temperaturen T₁ und T₃ wird dieser Temperaturwert T₂ ebenfalls gleichzeitig abhängig von M₂ gemacht. Dies bedeutet, daß größere Mengen höhere Temperatursollwerte ergeben.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Gleichdruckpunkt P am Kesselaustritt. Dabei kann in an sich bekannter Weise zusätzlich, wie dies mit den durch die Klammern 38, 39 und 40 begrenzten Linien angedeutet ist, eine Vor-' druckregelung 41 vorgesehen sein. Die Aufrechterhaltung eines festen Druckpunktes am Kesselaustritt bedeutet, daß mit zunehmender Last der Druck am Kesseleingang zu erhöhen ist. Mit steigenden Durchflußmengen wächst der Druckabfall vom Kesseleintritt zum Kesselaustritt, so daß bei höherer Last und den damit verbundenen höheren Durchsatzmengen der Druck am Kesseleintritt zu erhöhen ist. Bei schwankender Belastung ändert sich der Frischdampfdiruck entsprechend der ausgenutzten Möglichkeiten bei der lie ranz iehung des Speichervermögens des Kessels. Nach jeder Laständerung muß dann der Druck im Kessel wieder auf- oder abgebaut werden. Wesentlich günstiger wäre es, wenn man den Gleichdruckpunkt vom Kesselende in das Innere des Kessels verlegen könnte. Es ist daher zweckmäßig, einen Festdruckpunkt anstatt am Kesselaustritt an einer mögliehst weit nach dem Kesseleintritt zu liegenden Stelle vorzusehen.

Aus diesen Überlegungen heraus zeigt Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Gleichdruckpunkt vom Kesselaustritt in den Überhitzer vorverlegt ist. Dabei sind in weitgehender Übereinstimmung mit Fig. 1 für gleiche und einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Darüber hinaus ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel die Mengenmessung, die gemäß Fig. 1 mit Hilfe einer Meßblende M₄ vorgenommen wurde, so hergeleitet, daß an Stelle einer Mengenmeßblende der Druckabfall im zweiten Überhitzer verwendet wird. Die Mengenmessung M₄ findet an einer Stelle statt, wo im Beharrungszustand Druck und Temperatur genau oder annähernd konstant sind bzw. bestimmte lastabhängige Werte einnehmen. Das Verzögerungsglied 29 ist nur in bestimmten Fällen erforderlich. Die Regelung der Speisewassermenge erfolgt in der Weise, daß die Werte von M₂ und M₄ miteinander in Übereinstimmung zu bringen sind unter Korrektur

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mittels der Temperaturen T₁ und T₃, gegebenenfalls auch T₂, wobei diese Temperaturwerte gleichzeitig von M₂ abhängig gemacht werden. Der Durchfluß durch die Einspritzleitung braucht hierbei nicht berücksichtigt zu werden, da die Einspritzleitung 35 vor der Meßstelle 34 für M₂ abzweigt und die Einspritzung an der Stelle 42 hinter der Erfassung des Meßwertes M₄ liegt. Die Lastabhängigkeit der Temperaturwerte T₁ und T₃ ist durch die Wirklinie 43 versinnbildlicht.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Gleichdruckpunkt ebenfalls vor der Wassereinspritzung, aber bereits in einer Kesselzone, die sich an den Überhitzungsbeginn anschließt. Die Herleitung des Meßwertes M₄ liegt dabei gleichzeitig am Gleidhdiruckpunkt P. Zur Wassereinspritzung sind zwei Einispritzstel'len 44 und 45 vorgesehen, wobei drei Temperaturwerte T₄, T₅ und T₆ gebildet werden. Dabei wird der Temperaturwert T₄, wie durch die Linie 46 versinnbildlicht ist, in Abhängigkeit des Meßwertes M₄ gebracht. Die zweite Einspritzstelle wird von den beiden Temparaturwerten T₅ und T₆ in der Weise beeinflußt, daß ein weitgehend konstant bleibender Temperaturwert T₆ erreichbar ist, indem der Sollwert von T₅ abhängig von T₆ gemacht ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlaufkessel, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Beheizung, insbesondere von Brennstoff und Luft, getrennt von der Regelung des Arbeitsmittels erfolgt, wobei die Zufuhr des Arbeitsmittels in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von den sich aus der Kesselbelastung ergebenden benötigten Dampfmengen erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Arbeitsmittelmengen eine Vergleichisanordnung vorgesehen ist, der einerseits Meßwerte entsprechend der zu verdampfenden Mengen und andererseits von den verdampften Mengen hergeleitete Meßwerte zugeleitet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleich der Meßwerte eine Korrektur entsprecihend der Temperaturwerte einerseits innerhalb der Vorwärmung, also vor der Verdampfung, und andererseits hinter der Verdampfung sowie teilweisen Überhitzung vorgenommen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursollwerte von der zu verdampfenden Menge beeinflußt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mengenmeßblenden in wasser- bzw. dampfführenden Kesselteilen vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter Kesselteilen, z. B. vor und hinter einem Überhitzer, Meßstellen vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 716 196.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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