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Einrichtung zur selbsttätigen Speisewasserregelung eines Zwangdurchlaufkessels
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Speisewasserregelung eines
Zwangdurchlaufkessels mit einem von einem Laststeuergerät einstellbaren Speisewasserregler,
dessen Sollwert von einem Temperaturhauptregler und mindestens einem eine Hilfsgröße
gebenden Temperaturhilfsregler verstellt wird.
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Bei einer solchen Einrichtung kann außer einem Temperaturhauptregler
mindestens ein weiterer Temperaturregler an einem im Strömungsweg des Arbeitsmittels
nachgeschalteten Meßpunkt vorgesehen sein, der eine Hilfsgröße ebenfalls auf den
Speisewasserregler gibt. Auf diese weise kann der Temperaturverlauf über die gesamte
Länge der Kesselheizfläche ermittelt und die jeweils abgenommene Temperatur als
Regelgröße für die Speisewasserzufuhr verwendet werden.
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Es ist bereits bekannt, bei einem Verfahren zur Regelung des Betriebes
von Röhrendampferzeugern mit Zwangdurchlauf des Arbeitsmittels zwecks Änderung der
Temperatur des erzeugten Dampfes die Lage der den zusätzlichen Regelimpuls liefernden
Zwischenstelle und somit die Lage derjenigen Stelle, an welcher die Flüssigkeit
völlig in Dampf verwandelt ist, wahlweise, z. B. durch Anbringung von Temperaturfühlern
an verschiedenen Stellen des Verdampfers an der in Betracht kommenden Zone des Dampferzeugerabschnitts,
zu ändern. Dabei können die Temperaturfühler wahlweise an ein Temperaturmeßgerät
anschließbar sein, welches seinerseits mit verschiedenen Regelvorrichtungen in Verbindung
stehen kann.
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Ferner ist es bekannt, sowohl vom dampfführenden als auch vom noch
wasserführenden Teil im Dampferzeuger abgenommene Temperaturimpulse einer einzigen
Temperaturaufnahmevorrichtung zuzuleiten und zur Steuerung der Speisepumpe, Feuerung
usw. heranzuziehen. Schließlich kann mit einem als Korrekturregler wirkenden zusätzlichen
Regler in Abhängigkeit von der Überhitzer-Eintrittstemperatur der Sollwert eines
nachgeschalteten Temperaturreglers zur Änderung der Überhitzer-Eintrittstemperatur
verstellt werden.
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Gegenüber diesen bekannten Anlagen, bei denen zur Ermittlung der Überhitzer-Endtemperatur
vom Verdampfer- bzw. Überhitzerteil abgenommene Temperaturimpulse verwendet werden
und damit lediglich der Zustand des flüssigen oder dampfförmigen Arbeitsmittels
im beheizten Kessel berücksichtigt wird, wobei vorgeschlagen wird, den Sollwert
eines Temperaturreglers zu ändern, geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß
bei modernen Hochdruckkraftwerken mit Hochdruckvorwärmern die Eintrittstemperatur
des Speisewassers in den Kessel als lastabhängige Größe für die Regelung des Kessels
von entscheidender Bedeutung ist. Bei Lastwechseln eilen nämlich die Speisewasser-Eintrittstemperaturen
gegenüber dem Beharrungszustand infolge der langen Zeitkonstante des gesamten Vorwärmsvstems
stärker nach, so daß die Regelung die Speisewasser-Eintrittstemperatur mit erfassen
muß. Es genügt also nicht, den Sollwert des Speisewasserreglers lediglich durch
Temperaturregler, die an verschiedenen Stellen der Kesselheizfläche verteilt sein
können, zu verstellen, sondern der genannte Temperaturregler für die Sollwertverstellung
des Speisewasserreglers wird erfindungsgemäß einem weiteren Regler unterstellt,
der von der Speisewasser-Eintrittstemperatur gesteuert ist.
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Die dem Gegenstand der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen und
die sich daraus ergebenden Maßnahmen lassen sich an Hand des Schaltbildes der Fig.
1 erläutern, in dem der Temperaturverlauf über der Heizfläche eingetragen ist. T,
ist die Speisewasser-Eintrittstemperatur, T1, T2, T3 sind Temperaturen in
drei Meßpunkten des Dampferzeugers. TFO ist die Frischdampftemperatur hinter dem
Überhitzer. Es sei zunächst von der dick ausgezogenen Kurve 1 ausgegangen, die den
Temperaturverlauf in einem bestimmten Beharrungszustand darstellt. Die Kurve 1 steigt
über den Meßpunkt T1 an, bleibt über der Zone der Verdampfung konstant, steigt wegen
der beginnenden Überhitzung kurz vor dem Meßpunkt T2 wieder an und erreicht über
den Meßpunkt T3 schließlich die Frischdampftemperatur TFO.
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Jetzt sei der Fall betrachtet, daß, etwa infolge eines Lastwechsels,
die Speisewasser-Eintrittstemperatur
auf T" absinke. Damit würde
auch die Temperatur am Meßpunkt T1 entsprechend zurückgehen, und der Regler
RT, die Speisewassermenge in dein 'Maße verringern, daß sich am -Meßpunkt
T1 wieder die Temperatur einstellt, die im Beharrungszustand vorhanden war (als
Strich-Doppelpunkt-Linie eingezeichnet). Der Temperaturanstieg geht, wie im Beharrungszustand,
ein Stück über die TI-Meßstelle hinaus, geht dann wegen der Verdampfung in das waagerechte
Stück über und steigt jetzt, da ja die Wassermenge durch den Regler RT 1 entsprechend
verringert worden war, steil nach oben, so daß eine überhöhte Frischdanrpftemperatur
TFD erreicht werden würde. Aus dieser Kenntnis heraus entstand die Erfindung, die
darin besteht, daß zur Regelung der Speisewasser-Eintrittstemperatur ein zusätzlicher,
von dieser Temperatur beeinflußter Regler vorgesehen ist, der den Sollwert des Temperaturhilfsreglers
verstellt.
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Wenn man die Temperaturhilfsregler hintereinanderschaltet, so genügt
es, den Korrekturimpuls auf den im Strömungssinn letzten Temperaturregler zu geben.
Die sich einstellenden Verhältnisse sind ebenfalls aus dein Schaubild der Fig. 1
zu entnehmen. Geht man wieder von der Speisewasser-Eintrittstemperatur T,3 aus,
so steigt im Meßpunkt Ti die Temperatur nicht mehr bis zum Wert Ti an, sondern nur
bis zum Wert T1" (strichpunktierte Linie). Der Temperaturgradient Te3-Tl" ist zwar
steiler als der Temperaturgradient Tel-Tl, jedoch liegt der Kurvenverlauf unter
dem der dick ausgezogenen Speisewasser-Eintrittstemperatur T,1, und die Waagerechte
der Verdampfungszone wird später erreicht. Es ist infolgedessen auch der Punkt der
beginnenden Überhitzung weiter nach rechts verschoben. Aber die Temperatur im Meßpunkt
T3 liegt wegen der verringerten Sollwerttemperatur des Reglers RT3 jetzt tiefer,
so daß wieder die vorgeschriebene Frischdampftemperatur TFD erreicht wird.
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Die vom Punkt Tee ausgehende Kurve zeigt den Temperaturverlauf für
eine Speisewasser-Eintrittstemperatur, die zwischen Tel und T" liegt.
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Zum Vergleich eingetragen ist noch eine vom Punkt T,3 ausgehende punktierte
Kurve, und zwar zur Darstellung des Temperaturverlaufes bei einer Beheizung, wie
sie bei einer Speisewasser-Eintrittstemperatur T" eingestellt wäre. Tritt das Wasser
mit der Temperatur T" in den Kessel ein, so ist sein Wärmeinhalt entsprechend kleiner,
d. h., die für T,1
eingestellte Brennstoffmenge reicht jetzt nicht mehr aus,
so daß sich am Kesselende eine niedrige Frischdampftemperatur TFD ergeben würde.
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Die Fig. ? und 3 stellen ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes
der Erfindung vereinfacht dar.
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Auf den Regler RT, wird, ausgehend von der Speisewasser-Eintrittsternperatur,
die Regelgröße XTe gegeben, während der Regler RT, die Stellgröße I'Te über den
Verstellmotor l1 an die Kurve a weitergibt, von der sie als entsprechende Stellgröße
YTe an den Regler RT3 weitergegeben wird. Sinkt also T, ab, so wird auch der Sollwert
von RT3 entsprechend niedriger gelegt und umgekehrt.
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Auf den Regler RT, wird weiter vom Laststeuergerät die Führungsgröße
WTe gegeben, für die eine Rückführung RF', abgeleitet von einer Kurve R, eingeführt
ist. Die Rückführung RF stellt eine zusätzliche Kopplung der Stehgröße YTe und der
Regelgröße XTe dar. Die Regelschaltung kann als Brückenschaltung mit einstellbaren
Regelwiderständen R1 bis R4 entsprechend Fig. 3 ausgeführt sein. Die Führungsgröße
WTe wird vom Laststeuergerät am Potentiometer b eingegeben, so daß in der Brückendiagonale
ein Strom fließt, der als Stellgröße YTe auf den Regler RT3 gegeben wird. Die Brückendiagonale
wird durch Verstellen des Potentiometers c (Kurve R) wieder stromlos. In die Diagonale
wird nun gemäß der Erfindung die Regelgröße XTe eingegeben, die die Diagonale entsprechend
verstimmt, bis sie durch die Rückführung RF wieder abgeglichen ist. Auf diese Weise
wird auf den Regler RT3 eine Stellgröße entsprechend der Abweichung von T, gegeben.