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P-Regler mit selbsttätiger Sollwertverstellung Die Erfindung betrifft
einen P-Regler mit stetig wirkendem Kraftschalter. Derartige Regler haben im allgemeinen
die Aufgabe, eine Regelgröße (Druck, Temperatur, Menge od. dgl.) auf einem eingestellten
Sollwert konstant zu halten, wobei häufig eine mehr oder weniger große Regelabweichung
in Kauf genommen wird. In der Regelungstechnik treten jedoch gelegentlich Probleme
auf, bei denen es darauf ankommt, nur solche Meßwertänderungen durch eine Verstellung
des Stellgliedes herauszuregeln, deren Änderungsgeschwindigkeit einen vorgegebenen
Wert überschreitet. Wird beispielsweise ein Dampfkessel mit sogenanntem gleitendem
Druck betrieben, so ist es bisher erforderlich, den Sollwert eines Druckreglers
jeweils auf den gefahrenen Kesseldruck von Hand nachzustellen. Häufig ist es erwünscht,
daß ein Druckregler auf langsam verlaufende betriebsmäßig zulässige Druckänderungen
nicht anspricht, andererseits aber plötzlich auftretende, z. B. auf Betriebsstörungen
zurückzuführende Druckänderungen herausregeln soll.
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Ähnliche Probleme treten bei Temperaturregelungen oder bei der Regelung
des Speisewasserdruckes auf, der in bekannter Weise auf einem Wert konstant gehalten
werden muß, der um einen bestimmten Betrag über dem jeweiligen Kesseldruck liegt.
Speisewasserdruckregler hat man daher bisher mit verhältnismäßig teuren und schwer
herstellbaren Differenzdrucksystemen ausrüsten müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für alle solche und ähnliche
Fälle einen einfachen Regler zu bauen, der nur bei verhältnismäßig großen Änderungsgeschwindigkeiten
anspricht und sich bei langsamen betriebsmäßigen Zustandsänderungen selbsttätig
auf einen dem jeweiligen Zustand entsprechenden Soll-
wert einstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem stetig
wirkenden Kraftschalter ein ebenfalls durch die Regelabweichung gesteuerter Dreipunktschalter
verhältnismäßig hoher Ansprechempfindlichkeit parallel liegt# der einen mit konstanter
Geschwindigkeit laufenden Nachdrehmotor in der Weise steuert, daß er länger andauernde
Regelabweichungen, allmählich beseitigt. Bei einer solchen Anordnung kommt das Stellglied
nur dann zum Ansprechen, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Meßwertes größer
ist als die Einstellgeschwindigkeit des Nachdrehmotors. Durch den Nachdrehmotor
wird der Sollwert des P-Reglers selbsttätig verstellt. Wird der Sollwert des P-Reglers
durch die Kraft einer Feder bestimmt, so ist die Spannung dieser Feder durch den
Nachdrehmotor zu verändern. Durch den Nachdrehmotor kann z. B. auch der wirksame
Hebelann verändert werden, an dem eine den Sollwert bestimmende Kraft angreift.
In anderen Fällen ist der Sollwert nicht durch eine Kraft bestimmt, sondern wegabhängig
von der Stellung eines Einstellgliedes. In einem solchen Falle muß eine der Bewegung
des Meßwertgebers entsprechende Gegenbewegung des Stellgliedes durch den Nachdrehmotor
eingeführt werden. Im Prinzip läßt sich die Erfindung immer verwirklichen, gleichgültig
ob der Sollwert durch eine Kraft oder eine Stellung dargestellt ist.
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Im besonderen läßt sich die Erfindung mit Vorteil anwenden bei einem
Regler mit einem Bourdenrohr als Meßwertgeber und einem Kraftschalterventil, dessen
Schaft an einem Stellhebel angelenkt ist, der einerseits mit dem Bourdonrohr und
andererseits mit einer auf einer zur Nachsteuerung dienenden. Einstellspin-del
sitzenden Mutter verbunden ist. Bei einer solchen an sich bekannten Regleranordnung
wird die Erfindung dadurch verwirklicht, daß der Stellhebel zwischen zwei im Anlenkpunkt
des Kraftschalters liegenden elektrischen Kontakten angeordnet ist, die er wechselweise
bei auftretender Regelabweichung betätigt, wodurch ein die Einstellspindel antreibender
Elektromotor in der einen oder anderen Drehrichtung eingeschaltet wird.
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Die Erfindung und ihre zweckmäßige Weiterbildung ist im folgenden
an Hand eines in Abb. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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In Abb. 1 ist eine Hochdruckdampfanlage dargestellt, bei- der
an einen Kessel 1 parallel zu einer Vorschaltturbine 2 ein von einem Druckregler
3 gesteuertes Dampfventil 4 angeschlossen ist. Mit 5 ist ein Heißdampfkühler
und mit 6, 6", U sind Dampfverbraucher bezeichnet. Der Regler 3 hat
die Aufgabe, den Druck an der Meßstelle 3' unabhängig vom Gegendruck der
Vorschaltturbine 2 konstant zu halten. Wird der Kessel 1 mit verschiedenen
Drücken - entsprechend dem jeweiligen Dampfbedarf - gefahren,
so
muß der Sollwert des Reglers 3 jeweils dem gefahrenen Kesseldruck angepaßt
werden. Diese Soll::werteinstellung des Druckreglers 3 erfolgt bisher von
Hand, gegebenenfalls durch Ferneinstellung von der Kesselwarte aus und erfordert
eine besondere Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals.
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In Abh. 2 ist die Regelvorrichtung 3 im einzelnen dargestellt,
bei der im Sinne der Erfädung eine automatische Nachstellung des Sollwertes bei
langsam veränderlichem Kesseldruck stattfindet. Als Meßwertgeber ist ein Bourdonrohr
7 vorgesehen, das an die Meßstelle 3' angeschlossen ist und daher
unter dem. Einfluß des Dampfdruckes steht. Mit dem Bourdonrohr 7 ist ein
Stellhebel 8 verbunden, dessen freies Ende von der Mutter 9 einer
Einstellspindel 10 geführt ist. An dem Stellhebel 8 ist bei
8' der Schaft 11 eines Kraftschalterventils 12 angelenkt, das den
Auslaß einer Druckölleitung 13 steuert. Diese 13 ist an einen mit
Drucköl betriebenen Arbeitszylinder 14 angeschlossen, dessen Kolben 14' das Dampfventil
gegen die Wirkung einer Ventilfeder 15
öffnet.
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Der Anlenkpunkt 8' des Kraftschalterventilschaftes
11 liegt zwischen zwei ortsfesten elektrischen Kontakten 16, 17, die
zur Einschaltung eines kleinen, elektrischen, reversierbaren Stellmotors
19 dienen, der bei Einschaltung durch den Kontakt 16 im Rechtslauf,
bei Schluß des Kontaktes 17 im Linkslauf über einen Schneckentrieb
18 die Einstellspindel 10 mit konstanter Geschwindigkeit antreibt.
Diese Kontakte 16, 17
bilden einen von der Regelabweichung gesteuerten Dreipunktschalter
verhältnismäßig hoher Ansprechemplindlichkeit.
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Sinkt der Dampfdruck an der Meßstelle Y, so daß sich das Bourdonrohr
7 stärker krümmt, wird der Kontakt 16 geschlossen und der Stellmotor
19 zum Laufen gebracht, wodurch die Mutter 9 langsam so weit nach
unten wandert, bis der Kontakt bei 16 wieder unterbrochen wird. Erfolgt die
Druckänderung an der Meßstelle 3' hinreichend langsan4 so wird bei dem geschilderten
Vorgang der Stellhebel 8 um den praktisch in Ruhestellung verbleibenden Anlenkpunkt
8'
geschwenkt, ohne daß sich die Stellung des Vorsteuerventils 12 verändert.
Das Regelventil 4 bleibt also bei langsamen Druckänderungen in Ruhe. Bei schnellen
Druckänderungen an der Meßstelle 3" wird jedoch, da die Mutter
9 nicht;schnell genug folgt, das Vorsteuerventil 12 betätigt, so daß das
Regelventil 4 der Druckänderung entsprechend verstellt wird. Der durch die Stellung
der Mutter 9 bestimmte Einstellwert des Reglers 3 wird also langsamen
Druckänderungen an der Meßstelle Y selbsttätig nachgefahren und braucht nicht von
Hand nachgestellt zu werden. Andererseits spricht der Regler 3 auf schnelle
Druckänderungen in üblicher Weise an.
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In einer an den Kessel 1 angeschlossenen Speisewasserleitung
20 ist ein Regelventil 21 eingeschaltet, das von einem Druckregler 22 derart gesteuert
wird, daß der Speisewasserdruck um einen bestimmten Betrag, z. B. 3 at, über
dem Kesseldruck liegt. Der Regler 22 entspricht in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise
dem geschilderten Dampfdruckregler 3.
Sein durch die Stellung der Mutter
9' dargestellter Einstellwert kann nun dem Dampfdruck ebenfalls nachgestellt
werden, indem man einen die Mutter 9' verschiebenden Stellmotor
19' dem Stellmotor 19 parallel schaltet.