DE1172274B

DE1172274B - Device for steam temperature control on superheaters of steam generators

Info

Publication number: DE1172274B
Application number: DEC29701A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Kindermann
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1963-04-20
Filing date: 1963-04-20
Publication date: 1964-06-18

Description

Einrichtung zur Dampftemperaturregelung an überhitzem von Dampferzeugern Es ist zur Verbesserung der Regelgüte in Einrichtungen zur Regelung der Dampftemperatur am Austritt von überhitzem einer Dampferzeugungsanlage beispielsweise durch Wassereinspritzung vor den jeweiligen überhitzem bekannt, die Einstell-bzw. Kennwerte der Dampftemperaturregler, die PI-oder PID-Verhalten aufweisen, lastabhängig so zu verstellen, daß eine selbsttätige Anpassung ihres Proportionalbereichs, ihrer Vorhalt- und ihrer Nachstellzeit an das sich mit der Kesselbelastung ändernde übertragungsverhalten der Regelstrecke erfolgt.Device for steam temperature control on superheaters of steam generators It is used to improve the control quality in devices for regulating the steam temperature at the outlet of superheated steam from a steam generation system, for example through water injection known before the respective overheating, the setting or. Characteristic values of the steam temperature controller, the PI or PID behavior have to be adjusted depending on the load so that an automatic Adaptation of their proportional range, their lead and reset times the transfer behavior of the controlled system that changes with the boiler load he follows.

Die mit Hilfe solcher Einrichtungen erzielbaren Minderungen der Schwankungen der Dampftemperatur sind, bezogen auf wechselnde Kessellasten, beachtlich. Andererseits ist die erzielbare Regelgüte dann, wenn höhere Anforderungen gestellt werden, noch unbefriedigend, denn es ist zwar der Einfluß der Lastschwankungen gemindert, jedoch wirken sich beispielsweise wechselnde Heizleistungen am Kessel bzw. am überhitzer und damit auf schwankende Dampftemperaturen vor der Regelstrecke nach wie vor noch störend auf die zu regelnde Dampftemperatur aus.The reductions in fluctuations that can be achieved with the help of such facilities the steam temperature are considerable in relation to changing boiler loads. on the other hand is the control quality that can be achieved when higher requirements are made unsatisfactory, because the influence of the load fluctuations is reduced, however For example, changing heating outputs on the boiler or on the superheater have an effect and thus still to fluctuating steam temperatures upstream of the controlled system interfering with the steam temperature to be regulated.

Es erschien deshalb naheliegend, derartige Dampftemperaturregler nach Art der bekannten Zweikreis-oder Kaskadenregelungen auszubilden und die Vortemperatur am Eintritt des überhitzers als Hilfsregelgröße zu benutzen. Auch die Anwendung einer additiven Störgrößenaufschaltung verbessert die Regelung. Indessen zeigte sich, daß bei Anwendung der Vortemperatur des Dampfes am Eintritt des überhitzers und Einführung dieses Temperaturmeßwerts als Hilfsregelgröße in den Regelkreis des Temperaturreglers eine merkliche Dämpfung der durch die Schwankungen der Vortemperatur bewirkten Schwankungen der Regelgröße nicht erzielbar ist. Im besonderen machten sich bei dieser Ausbildung des Temperaturregelkreises erneut schwankende Kesselbelastungen störend auf die Regelgüte bemerkbar, die gerade durch die Verbesserungsmaßnahmen im Hauptregelkreis des Temperaturreglers beseitigt werden sollten.It therefore seemed obvious to use such steam temperature controllers Form the type of known two-circuit or cascade control and the pre-temperature to be used as an auxiliary controlled variable at the inlet of the superheater. Also the application an additive feedforward control improves the control. Meanwhile showed that when using the pre-temperature of the steam at the inlet of the superheater and introduction of this measured temperature value as an auxiliary controlled variable in the control circuit of the Temperature controller a noticeable damping of the due to the fluctuations in the pre-temperature caused fluctuations in the controlled variable is not achievable. Made in particular With this design of the temperature control loop, the boiler loads fluctuate again disturbing noticeable on the control quality, which is precisely due to the improvement measures should be eliminated in the main control circuit of the temperature controller.

Der Erfindung entsprechend wird deshalb vorgeschlagen, die Anordnung an Einrichtungen zur Regelung der Dampftemperatur am überhitzeraustritt von Dampferzeugern, vorzugsweise durch Wassereinspritzung in den zu kühlenden Dampfstrom vor dem Überhitzer, mit einem wenigstens PI-Verhalten aufweisenden Dampftemperaturregler, an dem Kennwerte über ein Laststeuergerät in Abhängigkeit von der Kesselbelastung zwecks Anpassung an das sich lastabhängig ändernde übertragungsverhalten der Regelstrecke selbsttätig verstellbar sind, derart zu treffen, daß bei an sich bekannter Verwendung der Dampftemperatur am überhitzereintritt als Hilfsregelgröße und Zuführung derselben in den Regelkreis des Temperaturreglers das Übertragungsverhalten der die Hilfsregelgröße übertragenden Reglerteile ebenfalls lastabhängig gesteuert ist.According to the invention it is therefore proposed that the arrangement on devices for regulating the steam temperature at the superheater outlet of steam generators, preferably by injecting water into the steam flow to be cooled upstream of the superheater, with a steam temperature controller exhibiting at least PI behavior on which characteristic values via a load control device depending on the boiler load for the purpose of adjustment to the load-dependent changing transmission behavior of the controlled system are adjustable to take such that with known use of the steam temperature at the superheater inlet as an auxiliary controlled variable and feed it into the control loop of the temperature controller the transfer behavior of the transferring the auxiliary controlled variable Regulator parts is also controlled depending on the load.

Die Anordnung kann dabei derart getroffen sein, daß der Hilfsregelkreis, dem der Meßwert der Hilfsregelgröße zugeführt ist, wie bei Zweikreis- bzw. Kaskadenreglem an sich bekannt, P-, PI-, PD- oder PID-Verhalten aufweist. Im einfachsten Falle ist die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß als Hilfsregler ein einfacher P-Regler Anwendung findet, dessen Proportionalbereich lastabhängig gesteuert ist, wobei z. B. die Regelabweichung, die dem Regler zugeführt ist, lastabhängig über ein Potentiometer gesteuert dem Eingang des Reglers zugeführt sein kann.The arrangement can be made such that the auxiliary control loop, to which the measured value of the auxiliary controlled variable is fed, as in the case of two-circuit or cascade controllers known per se, has P, PI, PD or PID behavior. In the simplest case the arrangement is expediently made so that a simple P-controller is used as the auxiliary controller Is used, the proportional range is controlled depending on the load, with z. B. the control deviation, which is fed to the controller, depending on the load via a potentiometer controlled can be fed to the input of the controller.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es bezeichnet 1 eine Dampfleitung, in die ein Einspritzkühler 1 eingeschaltet ist. Die Dampfleitung 1 ist Teil eines Bensonkessels. Dem Kühler 2 ist der Endüberhitzer 3 des Kessels nachgeschaltet. Die aus dem Endüberhitzer austretenden überhitzten Frischdampfmengen werden der Leitung 4 zugeführt, die mit einer Turbine oder einer anderen Arbeitsmaschine verbunden ist.The drawing shows an exemplary embodiment. It denotes 1 a steam line in which an injection cooler 1 is switched on. The steam pipe 1 is part of a Benson boiler. The cooler 2 is the final superheater 3 of the boiler downstream. The amount of superheated live steam leaving the final superheater are fed to the line 4, which is connected to a turbine or other working machine connected is.

In der Frischdampfleitung 4 ist eine Temperaturmeßstelle 5 angeordnet, an der die Temperatur des aus dem überhitzer 3 austretenden Dampfes gemessen wird. Die Temperatur an der Meßstelle 5 ist durch den vorgesehenen PI-wirkenden Dampftemperaturregler 6, der ein in einer Kühlwasserleitung 7 angeordnetes Kühlwasserdosierventil 8 über ein Stellgetriebe 9 verstellt, geregelt. Die Kühlwasserleitung 7 mündet in den Einspritzkühler 2. Über die Leitung 10 ist der Temperaturmeßwert, z. B. auf elektrischem Wege, einer Vorrichtung 11, 12 zugeführt, in der der Istwert der Temperatur mit ihrem Sollwert verglichen wird. Die resultierende Regelabweichung 13 ist zwei Reglersignalpfaden 14 und 15 zugeführt. Der Signalpfad 14 überträgt die Regelabweichung über ein Zeitglied 16 proportional, während der Pfad 15 die Regelabweichung über das Zeitglied 17 mit differentialem Übertragungsverhalten überträgt. Bei dem Zeitglied 16 handelt es sich um einen proportional übertragenden Spannungsverstärker.A temperature measuring point 5 is arranged in the live steam line 4, at which the temperature of the steam emerging from the superheater 3 is measured. The temperature at the measuring point 5 is regulated by the provided PI-acting steam temperature controller 6, which adjusts a cooling water metering valve 8 arranged in a cooling water line 7 via an actuating gear 9. The cooling water line 7 opens into the injection cooler 2. Via the line 10 , the measured temperature value, e.g. B. by electrical means, a device 11, 12 is supplied in which the actual value of the temperature is compared with its setpoint. The resulting control deviation 13 is fed to two controller signal paths 14 and 15. The signal path 14 transmits the control deviation proportionally via a timing element 16, while the path 15 transmits the control deviation via the timing element 17 with a differential transmission behavior. The timing element 16 is a proportionally transmitting voltage amplifier.

In der Vorrichtung 20 ist die Summe der Signale beider Signalpfade gebildet. Bei ihr handelt es sich beispielsweise um einen im Gegentakt gesteuerten Magnetverstärker, dem ausgangsseitig eine Wechselspannung entnehmbar ist, deren Amplitude entsprechend dem gewählten Zeitverhalten mit der Regelabweichung veränderlich ist, während ihr Phasenwinkel bei Vorzeichenumkehr der Regelabweichung um 180'e springt. Die dem Ausgang des Magnetverstärkers entnehmbare Wechselspannung ist einem Leistungsverstärker 21 zugeführt, dem ausgangsseitig ein elektromechanisches Stehgetriebe 22 nachgeschaltet ist. Das Stehgetriebe enthält z. B. einen Ferrarismotor. Der vorgesehene Elektromotor wird durch die ihm zugeführte Steuerspannung in seiner Drehzahl verstellt. Er steuert z. B. über hydraulische Verstärker das mechanische Stehgetriebe 9, das das Ventil 8 verstellt. Über den Signalpfad 15 wird die Regelabweichung proportional übertragen, während über den Signalpfad 14 eine integrale Übertragung der Regelabweichung erfolgt. In die Pfade 14 und 15 sind Einstellvorrichtungen 31 bzw. 30 eingeschaltet. Mittels der Vorrichtung 30 ist der Proportionalbereich des Reglers 6 und mittels der Vorrichtung 31 seine Nachstellzeit einstellbar.In the device 20 is the sum of the signals of both signal paths educated. It is, for example, a push-pull controlled one Magnetic amplifier from which an alternating voltage can be taken on the output side, whose The amplitude is variable with the control deviation according to the selected time behavior is, while its phase angle when the sign of the system deviation is reversed by 180'e jumps. The alternating voltage that can be taken from the output of the magnetic amplifier is a Power amplifier 21 fed to the output side an electromechanical standing gear 22 is connected downstream. The standing gear contains z. B. a Ferrari engine. The intended The speed of the electric motor is adjusted by the control voltage supplied to it. He controls z. B. via hydraulic amplifier the mechanical standing gear 9, the the valve 8 is adjusted. The control deviation is proportional via the signal path 15 transmitted, while via the signal path 14 an integral transmission of the control deviation he follows. Adjustment devices 31 and 30 are switched on in paths 14 and 15, respectively. By means of the device 30 is the proportional range of the controller 6 and by means of the device 31 its reset time adjustable.

Mit 40 ist eine Mengenmeßvorrichtung, z. B. eine Meßblende bezeichnet, die in die Rohrleitung 4 eingeschaltet ist. Da die die Rohrleitung durchströmende Dampfmenge ein Maß für die Belastung des Kessels darstellt, ist der Meßimpuls der Vorrichtung 40 dem Laststeuergerät 41 zugeführt.At 40 is a quantity measuring device, for. B. denotes an orifice plate which is switched into the pipeline 4. Since the amount of steam flowing through the pipeline represents a measure of the load on the boiler, the measuring pulse of the device 40 is fed to the load control device 41.

Das Laststeuergerät verstellt über ein Getriebe 42 eine mit Kurvenscheiben ausgestattete Steuervorrichtung 43, die drei mechanische Ausgänge 44(a), 45(b) und 46(c) aufweist. Die Ausgänge 45 und 46 wirken auf die Einstellvorrichtung 30 und 31 ein und verstellen nach einer empirisch ermittelten Funktion die Vorhalt- und Nachstellzeit des Reglers im Sinne der Anpassung seiner Kennwerte an das sich mit der Kesselbelastung ändernde Übertragungsverhalten der Regelstrecke 2, 3, 5.The load control device adjusts one with cams via a gear 42 equipped control device 43, the three mechanical outputs 44 (a), 45 (b) and 46 (c). The outputs 45 and 46 act on the setting device 30 and 31 and adjust the lead and Reset time of the controller in the sense of adapting its characteristic values to the The transfer behavior of the controlled system 2, 3, 5 that changes with the boiler load.

Mit 60 ist eine zwischen dem Einspritzkühler 2 und dem Eintritt des überhitzers 3 nahe am Eintritt des Überhitzers gelegene Temperaturmeßstelle bezeichnet. Der Temperaturmeßwert dieser Meßstelle ist einem proportional wirkenden Hilfsregler 6' zugeführt, in dem er in der Vorrichtung 61 mit einem Sollwert 62 verglichen ist. Die Regelabweichung passiert ein proportional übertragendes Bauelement 64, z. B. einen Verstärker, und das resultierende Signal ist über die Leitung 65 einem zweiten Eingang des differenzierenden Zeitgliedes 17 des Reglers 6 zugeführt. Der Regler6' weist eine Vorrichtung63, z. B. ein Potentiometer, zur Verstellung seines Proportionalbereichs auf. Der Proportionalbereich dieses Reglers ist mechanisch vom Ausgang des Laststeuergeräts 44 in Anpassung des Reglerzeitverhaltens an das sich lastabhängig ändernde Zeitverhalten der Regelstrecke 2, 60 verstellbar.A temperature measuring point located between the injection cooler 2 and the inlet of the superheater 3 close to the inlet of the superheater is designated by 60. The measured temperature value of this measuring point is fed to a proportionally acting auxiliary regulator 6 ', in which it is compared with a nominal value 62 in the device 61. The control deviation happens to a proportionally transmitting component 64, z. B. an amplifier, and the resulting signal is fed to a second input of the differentiating timing element 17 of the controller 6 via the line 65. The controller 6 'comprises a device 63, e.g. B. a potentiometer to adjust its proportional range. The proportional range of this controller is mechanically adjustable from the output of the load control device 44 in adaptation of the controller time behavior to the time behavior of the controlled system 2, 60, which changes as a function of the load.

Wegen der differenzierenden Eigenschaften des Zeitgliedes 17 wirkt die Regelabweichung an der Meßstelle 60 proportional auf das Dosierventil 8 ein.Because of the differentiating properties of the timing element 17, the control deviation at the measuring point 60 acts proportionally on the metering valve 8 .

Die Dampftemperatur kann auch durch andere Maßnahmen - z. B. durch Rauchgasumleitung -über den Temperaturregler beeinfiußbar sein. Auch in solchen Fällen ist die Erfindung wegen des ähnlichen Verhaltens solcher Regelstrecken sinngemäß, anwendbar.The steam temperature can also be adjusted by other measures - e.g. B. by Flue gas diversion can be influenced via the temperature controller. Even in those Cases, the invention is analogous because of the similar behavior of such controlled systems, applicable.

Claims

Claims: 1. Device for regulating the steam temperature on Top heaters in steam generators emerge, preferably through water injection in the steam flow to be cooled before the superheater, with at least PI behavior having steam temperature controller on which characteristic values (proportional range, reset time and possibly lead time) via a load control device depending on the Boiler load in adaptation to the load-dependent changing transmission behavior the controlled system are automatically adjustable. characterized in that at known use of the steam temperature (60) at the superheater inlet (3) or the flue gas temperature as an auxiliary controlled variable and this auxiliary controlled variable is supplied the transfer behavior of the auxiliary controlled variable in the control circuit of the temperature controller (6) transmitting controller parts (6 ') is also controlled as a function of the load.

2. Establishment according to claim 1, characterized in that in the auxiliary control circuit of the temperature controller the means for setting the transmission behavior of the auxiliary control loop in the signal path of the auxiliary control loop are arranged outside the main control loop. Into consideration Extracted publications: German Auslegeschrift No. 1 106 336.