DE1055166B - Einrichtung zur automatischen Regelung der Betriebsweise traeger Industrieoefen - Google Patents

Einrichtung zur automatischen Regelung der Betriebsweise traeger Industrieoefen

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DE1055166B
DE1055166B DEI12267A DEI0012267A DE1055166B DE 1055166 B DE1055166 B DE 1055166B DE I12267 A DEI12267 A DE I12267A DE I0012267 A DEI0012267 A DE I0012267A DE 1055166 B DE1055166 B DE 1055166B
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DE
Germany
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industrial furnace
furnace
industrial
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automatic control
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Pending
Application number
DEI12267A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Harald Costa
Peter Koetschau
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AUTOMATISIERUNG DER SILIKAT HU
INST WAERMETECHNIK
Original Assignee
AUTOMATISIERUNG DER SILIKAT HU
INST WAERMETECHNIK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

  • Einrichtung zur automatischen Regelung der Betriebsweise träger Industrieöfen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Regelung und Kontrolle träger Industrieöfen, z. B. Glaswannen, Drehrohröfen, die es möglich macht, den Ofenbetrieb voreilend zu regeln.
  • Bei der Zementherstellung ist es z. B. im allgemeinen üblich, die dabei benutzten maschinellen Einrichtungen im wesentlichen von Hand zu steuern. Dies geschieht auf Grund laufender, feuertechnischer Überwachungen, die in bekannter Weise durch anzeigende oder registrierende Meßgeräte, z. B. Zug- und Temperaturmesser, Druckmesser, 02 Meßgeräte od. dgl., am Ofensystem durchgeführt werden.
  • Es sind aber auch schon Vorrichtungen zur Prüfung von einzelnen Faktoren bekannt, die für den Betrieb eines Industrieofens wichtig sind. Diese werden auch bei trägen Öfen verwendet, z. B. Schnellprüfer für Gas oder Heizwertschreiber. Beide Vorrichtungen-befriedigen jedoch nicht, da der Schnellprüfer nur für Gas, jedoch nicht für Kohlenstaubfeuerung verwendbar ist. Dies trifft auch für den Heizwertschreiber zu. Auch ist die Kontrolle und Regelung des Ofenbetriebes, die lediglich von der Temperatur ausgeht, nicht zweckmäßig und ungenügend, weil je nach Ofenart unter Umständen mehrere Stunden, bei einer Glaswanne sogar bis zu 24 Stunden vergehen können, bis etwa eine Brennstoffverstellung sich voll auf den Ofenbetrieb ausgewirkt hat.- Besondere Schwierigkeiten entstehen vor allem dann, wenn mit der Flamme als Mittel der Wärmeübertragung direkt gearbeitet wird, wie z. B. bei Siemens-Martin-Öfen, Glasschmelzöfen, keramischen Brennöfen oder Zementbrennöfen. Ferner beeinflussen Oualitätsschwankungen des Brennstoffes nicht nur die Temperatur, sondern auch die Länge der Flamme und die Temperaturverteilung in ihr. Schließlich bleiben bei allen bisher bekannten Einrichtungen alle weiteren, für den Betrieb von Industrieöfen wichtigen Faktoren unberücksichtigt, wie Primär- oder Sekundärluftmengen bzw. Mischluftmenge für spezielle Brenner, Ofenzug, die bereits erwähnte Flammenlänge mit der Temperaturverteilung in der Flamme und zuletzt die Abgaszusammensetzung. Alle diese Größen lassen sich namentlich an Öfen mit großer thermischer Kapazität, hohen Temperaturen und langer Verweilzeit des Wärmegutes oft entweder nur sehr schwer, ungenau oder gar nicht messen, vor allem jedoch nicht gleichzeitig in ihrer Gesamtheit. Wird die Solltemperatur des zu brennenden oder zu schmelzenden Materials über- oder unterschritten, so wird die Energiezufuhr entsprechend verändert. Anstatt sie aber nun schon von dem Zeitpunkt ab zu normalisieren, in dem die Energieveränderung ausreichen würde, um den gewünschten Erfolg, nämlich die Wiederherstellung der Solltemperatur des Brenn-. oder Schmelzgutes herbeizuführen, war es wegen der Trägheit der Öfen notwendig, die Energieveränderung so lange andauern zu lassen, bis das Brenn- oder Schmelzgut seine Solltemperatur tatsächlich wieder erreicht hat. Hierbei erfolgt jedoch ein Überschreiten des Sollwertes in der anderen Richtung, so daß nun der Regler die Energiezufuhr entgegengesetzt ändert, wobei jedoch die Temperaturänderung noch in der alten Richtung über den Sollwert hinaus erfolgt, bis sie schließlich umkehrt und nun erst im Sinne der geänderten Brennstoffzufuhr läuft. Es erfolgt also eine Überregelung, bei der die Regelgröße mit oft erheblichen Abweichungen um den Sollwert pendelt. Ebenso pendelt die Stellgröße, d. h. in diesem Falle die Energiezufuhr, in erheblichem Maße um einen Mittelwert. Dazu kommt noch, daß die Schwingung der Regelgröße in verzögerter Phasenlage zur Stellgröße erfolgt. Unter günstigen Bedingungen klingt dieser Schwingungsvorgang allmählich ab, und es wird nach gewisser Zeit der Sollwert eingeregelt. Unter ungünstigen Umständen tritt dies jedoch auch manchmal gar nicht ein. Deshalb gilt es also einen Weg zu finden, die Tot- bzw. Anlaufzeit eines trägen Industrieofens zu ermitteln und durch geeignete Regelungseinrichtungen zu eliminieren.
  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Betriebsweise träger Industrieöfen, z. B. der bezeichneten Art. Die erfindungsgemäße Einrichtung beseitigt nicht nur die eingangs genannten Mängel; sondern schafft auch gleichzeitig die bisher fehlenden Möglichkeiten einer schnell reagierenden Regelung und Kontrolle über bisher nicht oder nur schwierig erfaßbare Betriebsgrößen. Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, daß dem Industrieofen ein verkleinerter, durch Abzweigleitungen der Betriebsstoffzuleitungen des Industrieofens gespeister, verhältnisgleich arbeitender Modellofen zugeordnet ist, dessen Abgasleitung in die Kaminleitung des Industrieofens mündet und in den durch an sich bekannte Regler alle Regelgrößen für den Industrieofen gemessen und Abweichungen von den Sollwerten korrigiert und die Korrekturen durch mit den Reglern gekoppelte und von diesen betätigte Verstellorgane, z. B. Schieber, Klappen, Ventile, proportional auf den Industrieofen übertragen werden. In die Abgasleitung des Modellofens ist ein Abgasprüfer geschaltet, der bei Sollwertabweichungen die Mengenregler beeinflußt, die das Brennstoff-Luftzufuhr-Verhältnis des Modellofens ändernde Verstellorgane betätigen. Der Industrieofen ist mit zusätzlichen, an sich bekannten Regeleinrichtungen ausgerüstet, die Betriebsstörungen anzeigen und das den Störungen angepaßte Verhältnis den anderen Reglern aufgeben.
  • Der neben den zu kontrollierenden und zu regelnden Industrieofen geschaltete Modellofen wird unter den verhältnisgleichen Bedingungen betrieben wie der Industrieofen selbst. Im Modellofen werden alle interessierenden Regelgrößen jeweils verhältnisgleich abgebildet und die einzelnen, für die Regelung des Industrieofens maßgebenden Faktoren gemessen. Etwaige Abweichungen von den Sollwerten werden, wie bereits erwähnt, durch an sich bekannte Regelungseinrichtungen (Regler) korrigiert und proportional auf den Industrieofen übertragen. In seiner einfachsten Form kann der Modellofen als Brenner aus einem Rohr bestehen und durch entsprechend verfeinerte Konstruktion jedem speziellen Zweck angepaßt werden. In jedem Falle unterscheidet er sich vom Industrieofen durch seine bedeutend kleinere spezifische Wärmekapazität. Deshalb treten Veränderungen der Temperatur und der weiteren, oben aufgezählten Faktoren der Ofenführung bei ihm früher in Erscheinung als beim Industrieofen, und entsprechend früher treten die Regelungseinrichtungen in Funktion. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Modellofen in seiner Formgebung den jeweils verschiedenen Meßzwecken angepaßt werden kann.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform rein schematisch dargestellt. Der Modellofen 1 steht zum Industrieofen 2 in einem je nach Zweckmäßigkeit verschieden zu wählenden Größenverhältnis, z. B. 1 : 20 oder 1 : 50 usw. Der Modellofen 1, der eine kleinere spezifische Wärmekapazität hat, wird über die Abzweigung 5 und 6 der Brennstoffzuleitung 3 und Luftzuleitung 4 des Industrieofens 2 gespeist. In einem gleichen, dem Größenverhältnis entsprechenden Verhältnis, welches durch an sich bekannte Regelungseinrichtungen, hier die Mengenregler 7 und 8, konstant gehalten wird, wird dem '-#lodellofen durch besagte Leitungen 3, 4, 5, 6 Brennstoff und Luft zugeführt. Die Abgase werden in einer gemeinsamen Abgasleitung 9 vereinigt. Vorher werden jedoch die Abgase des Modellofens 1 mit Hilfe eines der bekannten Abgasprüfer 10 analysiert und der Sollwert im Folgemengenregler 11 für das Verhältnis Brennstoff zu Luft bei Abweichung von der eingestellten Sollzi,-;ammensetzung geändert. Die weiterhin je nach Industriezweig interessierenden Regelgrößen werden am Modellofen 1 ebenfalls gemessen, so z. B. die Temperatur und der Druck des Modellofens, ebenfalls mit an sich bekannten Temperatur- und Druckreglern 12, 13. Die Regelgrößen bzw. Meßgrößen werden durch die Meßfühler 5a und 6a usw. erfaßt, den Reglern .zugeleitet, von diesen in entsprechende Stehbefehle umgewandelt und den zugehörenden Stellgetrieben übermittelt. Diese betätigen die zugeordneten Verstellorgane 5 b, 6 b, z. B. Schieber, Klappen, Ventile, wenn die Regelgrößen von den Sollwerten abweichen. Damit ist der Betrieb des Modellofens 1 geregelt.
  • Daran schließt sich die Übertragung der Regelimpulse auf die Verstellorgane 3 b, 4 b des Industrieofens 2, die seine Betriebsverhältnisse proportional dem Modellofen verändern. Mit 3 a und 4 a sind Meßstellen bezeichnet. So bewirkt z. B. der Folgemengenregler 8 bei einer Änderung der Brennstoffzufuhr zum Modellofen 1 sofort eine Änderung auch in der Brennstoffzufuhr zum Industrieofen 2, und zwar im gewählten Verhältnis. Bei den anderen Verstellorganen des Modellofens 1 und des Industrieofens 2 läuft dies entsprechend ab, so daß jede Änderung im Betrieb des Modellofens 1 sich beim Betrieb des Industrieofens 2 proportional auswirkt. Aus Zweckmäßigkeitsgründen empfiehlt es sich, den Industrieofen 2 in ein- oder mehrfacher Hinsicht gesondert zu kontrollieren, um auf etwa nur bei ihm auftretende Störungsursachen aufmerksam zu werden, so z. B. übernormale Nebenluft durch Reißen des Ofenmantels. Dadurch würde das Verhältnis zwischen Modellofen 1 und Industrieofen 2 zwangläufig gestört werden. Bei erheblichen Abweichungen vom gewählten bisherigen Verhältnis, die einen Weiterbetrieb des Industrieofens 2 untersagen, kann durch das zusätzliche Kontrollgerät 12 a ein Warnsignal ausgelöst werden. Handelt es sich nur um eine unerhebliche Störung, die einen Weiterbetrieb des Industrieofens 2 ohne weiteres zuläßt, so kann das neue Verhältnis durch diesen Regler 12a den übrigen Reglern als neuer Sollwert aufgegeben werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur automatischen Regelung der Betriebsweise träger Industrieöfen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Industrieofen (2) ein verkleinerter, durch Abzweigleitungen (5, 6) der Betriebsstoffzuleitungen (3, 4) des Industrieofens (2) gespeister, verhältnisgleich arbeitender Modellofen (1) zugeordnet ist, dessen Abgasleitung in die Kaminleitung (9) des Industrieofens (2) mündet und in den durch an sich bekannte Regler (z. B. 7, 8, 10 bis 13) alle Regelgrößen für den Industrieofen (2) gemessen und Abweichungen von den Sollwerten korrigiert und die Korrekturen durch mit den Reglern gekoppelte und von diesen betätigte Verstellorgane (3 b, 4 b), z. B. Schieber, Klappen, Ventile, proportional auf den Industrieofen (2) übertragen werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Industrieofen mit zusätzlichen, an sich bekannten Regeleinrichtungen (12 a) ausgerüstet ist, die Betriebsstörungen anzeigen und das den Störungen angepaßte Verhältnis den anderen Reglern aufgeben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 847 913, 686 478, 502 461, 458173 ; belgische Patentschrift Nr. 524 606.
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