DE1163950B

DE1163950B - Elektrische Regeleinrichtung mit mehreren, auf die Regelgroesse einwirkenden Stellvorrichtungen

Info

Publication number: DE1163950B
Application number: DEA27910A
Authority: DE
Inventors: Horst Ziegler
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1957-09-14
Filing date: 1957-09-14
Publication date: 1964-02-27
Also published as: NL103628C; NL230391A; CH363702A

Description

Elektrische Regeleinrichtung mit mehreren, auf die Regelgröße einwirkenden Stellvorrichtungen Die Erfindung betrifft eine elektrische Regeleinrichtung mit mehreren, auf die Regelgröße einwirkenden Stellvorrichtungen, deren Stellung einzeln durch Geschwindigkeitssteuerung ihrer Antriebe in Abhängigkeit von der Regelabweichung verstellbar ist.
Regeleinrichtungen dieser Art finden beispielsweise als Kohlezuteilungsregler an Dampfkesselfeuerungen, die durch mehrere Kohlezuteiler derart gespeist sind, daß die der Feuerung insgesamt zugeführte Kohlenmenge dem jeweiligen Bedarf genügt oder zur Regelung des Gasdrucks im Feuerraum des Kessels mittels mehrerer, die Abgase absaugender und gesondert steuerbarer Lüfter Anwendung. Sie werden auch zur lastabhängigen Regelung der Dampfleistung von Kraftwerksanlagen mit mehreren getrennten, ein gemeinsames Dampfnetz speisenden Kesseln oder zu anderen Zwecken benutzt.
Dabei tritt die Aufgabe auf, die auf die jeweilige Regelgröße einwirkende, durch die Stellvorrichtungen in Summe erzeugte Stellgröße in durch die jeweiligen Erfordernisse vorgegebener Weise anteilig und einstellbar auf die einzelnen Stellvorrichtungen zu verteilen. Das vorgebbare Verteilungsverhältnis soll dabei während des Betriebs des Reglers beibehalten werden.
Zur Lösung dieser bekannten Aufgabe werden Folgeregler benutzt, bei denen ein durch die Regelabweichun#g gesteuerter Regler durch seine Stellgröße ein Steuergerät verstellt, das wiederum die Stellvorrichtungen betätigt. Dabei ist es erforderlich, daß die Stellvoliichtungen mit ihren Antrieben und Stellgliedern in bezug auf die Stellgröße des Reglers bzw. in bezug auf die Ausgangsgröße des Steuergeräts proportionales Stellverhalten aufweisen, d. h. jedem Steuersignal muß eine bestimmte Stellgliedstellung zugeordnet sein. Diese Zuordnung wird durch Anwendung von Rückführungen erzwungen, weshalb in Regeleinrichtungen dieser Ausbildung z. B. für den Fall, daß der Regler integrales Übertragungsverhalten aufweisen soll, das Zeitverhalten des Reglers im Signalpfad der Regelabweichung vor den Stellvorrichtungen gebildet ist.
Die bekannten Regler weisen die regelungsdynamisch ungünstige Eigenschaft auf, daß in ihrem Signalpfad zwei übertragungselemente mit integralen übertragungseigenschaften hintereinandergeschaltet sind, wodurch die Zeitkonstante des Reglers ungünstig beeinflußt wird und Instabilitäten der Regelung auftreten können.
Erfindungsgemäß wird deshalb eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Stellung jedes Stellgliedes oder die von ihm verstellte physikalische Größe elektrisch abgebildet ist und jedes Stellglied sowohl von der Regelabweichung als auch von der Differenz zwischen der jeweils elektrisch abgebildeten Vergleichsgröße und dem arithmetischen Mittelwert sämtlicher Vergleichsgrößen derart gesteuert ist, daß sich im abgeglichenen Zustand eine der Voreinstellung entsprechende Stellgrößenaufteilung ergibt.
Von Mehrmotoronantrieben an Papiermaschinen, Walzenstraß,en, Hebezeugen u. dgl. mit mehreren, aus einem mehrphasigen Wechselstromnetz über steuerbare Gleichrichter gespeisten Nebenschlußmotoren her ist es bekannt, einen Antriebsmetor zum Ausgleich von Belastungsschwankungen sowohl durch seinen Ankerstrom als auch durch den arithmetischen Mittelwert der Ankerströme aller Motoren über die Gitterkreise der Stromrichter zu beeinflussen. Während in diesen Anordnungen die genannte Steuerungsmaßnahme zum Ausgleich von Drehzahländerungen an den Motoren benutzt ist, wird im vorliegenden Falle mit der Anwendung eines aus der Differenz zwischen der Stellgliedstellung und einem arithmetischen Mittelwert der Stellungen aller Stellglieder gebildeten Steuersignals für die in Einrichtungen der vorliegenden Art vorgesehenen Stelleinrichtungsantriebe eine im stationären Zustand der Regelung von der Antriebsdrehzahl und der Antriebsbelastung unabhängige Aufteilung der Einflußnahme des Reglers auf die Regelgröße auf die einzelnen Stelleinrichtungen bezweckt, wobei die integrale Stellwirkung der Antriebe in vorteilhafter Weise erhalten bleibt. Es ist deshalb beispielsweise möglich, die Antriebe parallel und direkt durch die Regelabweichung zu steuern, so daß der Regler also als I-Regler wirkt und keine der Stellvorrichtungen in eine Endlage läuft und auch am Regelvorgang nicht mehr beteiligt ist. Die Figur erläutert ein Ausführungsbeispiel mit einem integral wirkenden Regler zur Regelung des Unterdrucks im Feuerraum eines Dampfkessels auf einen einstellbar konstanten Druck durch Verstellung der dem Feuerraum über Sauglüfter entzogenen Verbrennungsgasmenge.
Der Druck im Feuerraum 1 ist mittels der Vorrichtung 2, die den Meßwert in die Stellung einer Welle 3 umformt, gemessen. Mit der Welle 3 ist ein induktiver Geber in Form eines Drehmelders 4 gekuppelt. Der Drehmelder 4 steuert eine Wechselspannung aus, deren Ampfitude dem Druck der Verbrennungsgase im Feuerraum 1 proportional ist. Der Ausgangsspannung des Gebers 4 ist die Ausgangsspannung eines zweiten Drehmelders 5, der von Hand verstellbar als Sollwertgeber dient, entgegengeschallet, und die Differenzspannung ist als Regelabweichung auf den Leitungen 6 a, 6 b abgreifbar.
Die Verbrennungsgase werden aus dem Feuerraum über Abgasleitungen 7, 8 und 9 mittels Sauglüfter 10, 11 und 12 laufend in einstellbarer Menge abgesaugL Die Förderleistung der Sauglüfter 10, 11 und 12 ist mittels Drosselklappen steuerbar. Die Drosselklappen 13, 14 und 15 sind in den Abgasleitungen angeordnet und durch Stellmotoren 16, 17 und 18 verstellbar. Die Stelknotoren sind niLit den Klappen über Getriebe mechanisch gekuppelt, und es ist die Drehzahl bzw. die Stellgeschwindigkeit der Stellmotoren (Induktionsmotoren) steuerbar. Die Steuerspannung ist den Motoren über Steuerverstärker 19, 20 und 21 zugeführt, wobei die Drehzahl der Motoren in bekannter Weise durch die Amplitude der Steuerwechselspannung und die Drehrichtung durch den Phasenwinkel der Steuerspannung bestimmt ist.
Von den Motoren werden gleichzeitig Drehmelder 22, 23 und 24, die die Stellung der Klappen 13, 14 und 15 in eine elektrische Wechselspannung abbilden, verstellt. Die die Klappenstellungen abbildenden Wechselspannungen sind über Potentiometer 25, 26 und 27 mit einstellbaren Anteilen abgreifbar.
Die die Abgriffspannungen führenden Teile der Potentiometer 25, 26 und 27 sind in Reihe zu den Eingängen der Steuerverstärker 19, 20 und 21 geschaltet, und es sind diese Reihenschaltungen über die Leitungen 6a bzw. 30 parallel geschaltet. Die der Regelabweichung entsprechende Steuerspannung der Leitung 6 a, 6 b ist den Eingängen der Steuerverstärker 19, 20 und 21 über die Widerstände 31, 32 und 33 parallel zugeführt.
Auf Grund der gewählten Schaltung sind an den Eingängen der drei Steuerverstärker Steuerwechselspannungen wirksam, die sich aus der Regelabweichung und der Differenz zwischen der an den Potentiometem jeweils abgegriffenen Spannung und einem arithmetischen Mittelwert aller Abgriffspannungen gebildeten Steuerwechselspannungssignal zusammensetzen. Im abgeglichenen Zustand des Reglers sind diese Steuerwechselsparmungen Null, und es ist gewährleistet, daß sich die einzelnen Sauglüfter 10, 11 und 12 in einem durch Einstellung der Potentiometer 25, 26 und 27 vorgebbaren Verhältnis an dem Regelvorgang beteiligen. Sind speziell die Abgriffspannungen gleich, so nehmen bei sonst gleichartigem Aufbau der einzelnen Stellvorrichtungen die Lüfter mit gleichem Anteil an dem Regelvorgang teil, d. h. die Klappen 13, 14 und 15 nehmen im stationären Zustand der Einrichtung die gleiche Stellung ein.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, an Stelle der jeweiligen Stellgliedstellung die von den Stellgliedern des Reglers verstellten physikalischen Größen elektrisch abzubilden und die elektrischen Größen in der beschriebenen Weise als Regelgrößen zu benutzen. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wäre es deshalb beispielsweise möglich, die durch die Abgasleitungen 7, 8 und 9 fließenden Abgasmengen mittels geeigneter Meßvorrichtungen direkt zu m.-ssen und ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen.
Die Stellvorrichtungen müssen in Einrichtungen nach der Erfindung nicht einen gleichartigen Aufbau aufweisen. Auch können die von den Stellvorrichtungen verstellten physikalischen Größen verschiedener physikalischer Natur sein. Die Abbildung der Stellgliedstellungen bzw. der von ihnen verstellten Größen kann im Bedarfsfall über Kurvenscheibengetriebe od. dgl. erfolgen.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrische Regeleinrichtung mit mehreren, auf die Regelgröße einwirkenden Stellgliedern, deren Stellung einzeln durch Geschwindigkeitssteuerung ihrer Antriebe in Abhängigkeit von der Regelabweichung verstellbar ist, insbesondere I-Regler zur Regelung des Gasdrucks ün Feuerraum eines Dampfkessels, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung jedes Stellgliedes (13, 14, 15) oder die von ihm verstellte physikalische Größe elektrisch abgebildet ist und jedes Stellglied sowohl von der Regelabweichung (6 a, 6 b) als auch von der Differenz zwischen der jeweils elektrisch abgebildeten Vergleichsgröße (25, 26, 27) und dem arithmetischen Mittelwert sämtlicher Vergleichsgrößen derart gesteuert ist, daß sich im abgeglichenen Zustand eine der Voreinstellung entsprechende Stellgrößenaufteilung ergibt.
2. Elektrische Regeleinrichtung nach Ansprach 1, bei der die Antriebe der Stellvorrichtungen über Verstärker gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stellungen der Stellglieder (13, 14, 15) bzw. die von den Stellgliedern verstellten physikalischen Größen abbildenden elektrischen Signalquellen (22, 25; 23, 26; 24, 27) in Reihe zu den Eingängen der Verstärker (19, 20, 21) geschaltet und diese Reihenschaltungen parallel geschaltet sind, und dadurch, daß das der Regelabweichung entsprechende Steuersignal den Eingängen der Verstärker parallel zugeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 694 449, 876 925, 574 430, 683 963, 716 764; deutsche Patentanmeldungen S 26603 IX b/42 r (bekanntgemacht am 3.12.1953), K2048VIIIb/21c (bekanntgemacht am 8. 2. 1951).