DE1177272B - Luft- und Brennstoffregeleinrichtung fuer oelbeheizte OEfen - Google Patents

Luft- und Brennstoffregeleinrichtung fuer oelbeheizte OEfen

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DE1177272B
DE1177272B DES45096A DES0045096A DE1177272B DE 1177272 B DE1177272 B DE 1177272B DE S45096 A DES45096 A DE S45096A DE S0045096 A DES0045096 A DE S0045096A DE 1177272 B DE1177272 B DE 1177272B
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DE
Germany
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fuel
metering pump
regulator
control device
furnaces
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Pending
Application number
DES45096A
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English (en)
Inventor
Karl Hueskes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/025Regulating fuel supply conjointly with air supply using electrical or electromechanical means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/08Measuring temperature
    • F23N2225/16Measuring temperature burner temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00Controlling
    • F23N2237/02Controlling two or more burners

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

  • Luft- und Brennstoffregeleinrichtung für ölbeheizte Öfen Ölbeheizte Öfen, wie Anwärmöfen, Stoßöfen und besonders auch Tieföfen, haben einen in Abhängigkeit vom Betriebszustand stark schwankenden Brennstoffbedarf. Der Brennstoffverbrauch geht beispielsweise auf 10% des größten Wertes zurück, wenn das in den Ofen eingesetzte Gut vollständig durchwärmt ist, da dann von der Ofenheizung lediglich die Wärmeverluste zu decken sind, die durch Strahlungs-und Lässigkeitsverluste der Ofenkammer entstehen. Während der Anwärmzeit muß beispielsweise jedem der beiden Brenner eines Zweiweg-Tiefofens für ein Einsatzgewicht von 85 t eine Brennstoffmenge von 150 kg je Stunde zugeführt werden. Wenn das Einsatzgut durchgewärmt ist, geht der Brennstoffbedarf auf etwa 15 kg je Stunde zurück. Dies entspricht einer Brennstoffmenge von 0,25 1 in der Minute, die jedem Brenner zugeführt werden muß.
  • Derart geringe Brennstoffmengen lassen sich weder mit Mengenzählern noch mit den gebräuchlichen Durchflußmeßgeräten abmessen. Auch Ringkolbenzähler, die an sich für eine genaue Messung von Bunkeröl, Masut oder Teeröl besonders geeignet sind, scheiden für diesen Zweck aus, da die Grenze ihres Meßbereiches etwa bei 150 bis 100 kg Öl je Stunde liegt.
  • Besser geeignet sind die Zumeßpumpen, die mit Kolben ausgerüstet sind und besonders als Einspritzpumpen für Dieselmotoren Verwendung finden, deren Anwendung aber auch für die Zuteilung von Heizöl für Ölbrenner bekannt ist.
  • Die Erfindung betrifft eine Luft- und Brennstoffregeleinrichtung für ölbeheizte Öfen, wie Anwärmöfen, Stoßöfen, Tieföfen, mit mehreren Brennern, einer gemeinsamen Zumeßpumpe mit mehreren Zylindern (nach Art der Einspritzpumpen für Dieselmotoren) für die Zumessung des Brennstoffes und mit einem Regler für die Brennstoffzufuhr sowie einem Gemischregler für das Verhältnis Verbrennungsluft zu Brennstoff. Für Einrichtungen, bei denen keine selbsttätige Regelung, sondern lediglich eine Steuerung der Brennstoffmengen durchgeführt wird, ist es bekannt, je nach der gewünschten Feuerungsleistung der Brenner von einer zentralen Stelle aus die Fördermenge einer dem Brenner zugeordneten Kolbenpumpe zu verändern. Die einzelnen Kolbenpumpen werden durch Druckimpulse angetrieben, die ein Kolbenschieber in einem Zylinder an der zentralen Stelle erzeugt. Hierbei ist nicht sichergestellt, daß jeder Brenner unabhängig von der Länge der Zuleitung die vorgegebene Brennstoffmenge erhält.
  • Gemäß der Erfindung wird eine zuverlässige Rege-Jung dadurch erhalten, daß die Welle der Zumeßpumpe in an sich bekannter Weise mit einer elektrischen Tachometermaschine gekuppelt und die Spannung der Tachometermaschine als Meßwert für die zugemessene Brennstoffmenge in den Gemischregler eingeführt ist und das Stellorgan des Gemischreglers mit einer Einrichtung zur Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Zumeßpumpe in Wirkverbindung steht. Tachometermaschinen dienen dazu, um die Drehgeschwindigkeit einer Welle in eine verhältnisgleiche Spannung oder einen - entsprechenden Strom umzuformen und sind für diesen Zweck seit langem bekannt. Die Regeleinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die verwendete Zumeßpumpe gleichzeitig zwei Aufgaben erfüllt, nämlich daß sie sowohl al&Stellglied für die den Brennern zuzuführende Brennstoffmenge und gleichzeitig auch als Meßglied für diese Brennstoffmenge dient.
  • Für ein Anwendungsbeispiel nach der Erfindung wird die Zumeßpumpe von einem Gleichstrommotor angetrieben, der beispielsweise in einem Bereich von 100 bis 1000 Umdr./Min. regelbar ist. Die Zumeßpumpe ist mit einer Tachometermaschine gekuppelt, die eine der Drehzahl der Pumpenwelle verhältnisgleiche Spannung abgibt. Da die Drehzahl der Pumpe der geförderten Brennstoffmenge verhältnisgleich ist, kann die Tachometerspannung zur Anzeige und Aufzeichnung der Brennstoffmenge und als Ausgangsgröße für die Gemischregelung, d. h. für das Verhältnis Verbrennungsluft zu Brennstoff verwendet werden.
  • Die Erfindung soll an einem in der Zeichnung dargestellten Anwendungsbeispiel näher erläutert werden. F i g. 1 und 2 stellt den mechanischen Aufbau der Zumeßpumpe mit dem Gleichstrommotor für ihren Antrieb der- Tachometermaschine und dem in diesem Anwendungsfall für die Regelung der Drehzahl des Gleichstrommotors notwendigen Drehtransformator mit Gleichrichter und Steilgetriebe dar. F i g. 3 zeigt eine Regelungsschaltung für die Verbrennungsluft-Brennstoffregelung eines Dreizonenstoßofens.
  • Nach F i g. 1 ist auf einen Montageblock 6 die Zumeßpumpe 1 mit den Anschlußleitungen 8 . für den Brennstoffzufluß und die Brennstoffzufühxungsleitungen 22 für die betreffende Brennergruppe befestigt. Die Pumpenwelle ist auf der linken Seite mit dem in der Drehzahl regelbaren Gleichstrommotor 2 und auf der rechten Seite mit der Tachometermaschine 7 gekuppelt. Der Gleichstrommotor 2 ist über das Anschlußkabel 21 an den Gleichrichter 5 (F i g. 2) angeschlossen. Dieser Gleichrichter formt die vom Drehtransformator 3 abgegebene, und von dessen Stellung abhängige Wechselspannung in Gleichspannung um. Der Drehtransformator 3 schließlich wird vom Gemischregler G über ein Stellgetriebe 4 und einen Seil-oder Riementrieb 20 verstellt. Als Gemischregler kann z. B. ein Fallbügelregler dienen, der den Wechselstrommotor des Steilgetriebes 4 für die eine oder andere Drehrichtung einschaltet.
  • Es soll nun an Hand der Regelungsschaltung nach F i g. 3 erläutert werden, wie die beschriebene Einrichtung nach F i g. 1 und 2 mit der Regeleinrichtung eines Dreizonenstoßofens zusammenarbeitet. Die Brenner 15 der drei Heizzonen, der Anwärmzone (An), der eigentlichen Heizzone (H) und der Ausgleichszone (A) sind in Gruppen zusammengefaßt. In jeder Zone wird die Temperatur mit Hilfe eines Thermoelementes Thi, Th. bz@v. Th3 gemessen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind lediglich die mit den Brennern der Ausgleichszone (A) zusammenarbeitenden Regeleinrichtungen dargestellt. Die Brenner der beiden anderen Zonen sind in gleicher Weise mit ihren zugeordneten @"Regeleinrichtungen verbunden. Den Brennern wird über die Brennstoffzuführungsleitung 22 .der Brennstoff und über die Luftzuführungsleitung,223 die Verbrennungsluft zugeführt. In der Luftzuführungsleitung 23 ist die Drosselklappe 24 angeordnet, die> vom Stellmotor 27 des Temperaturreglers T eingestellt wird.
  • Die zugeführte Luftmenge wird über die Blende 25 und die Ringwaage R gemessen. Der Brennstoff gelangt über eine nichteingezeichnete Förderpumpe in die Brennstoffzuleitung12 und kann über ein Filter F in die Zumeßpumpe 1 eintreten. Der über= schüssige Brennstoff läuft durch die Rücklaufleitung 13 zur Förderpumpe zurück. Die Drehzahl der Zumeßpumpe wird --wie bereits erläutert - über das Steilgetriebe 4, den 3 und den Gleichstrommotor 2 vom Gemischregler G eingestellt. Die Drehzahl der Zumeßpumpe dient als Meßwert für die geförderte- Brennstoffmenge und wird mit Hilfe der Tachometermaschine 7 in eine elektrische Spannung umgesetzt und in den Gemischregler G eingeführt.
  • Ist die vom Thermoelement Thl gemessene Temperatur zu niedrig, d. h: liegt diese Temperatur unterhalb des am Temperaturregler T eingestellten Sollwertes, so wird vom Temperaturregler T ein Regelimpuls auf den Stellmotor 27 für die Drosselklappe 24 gegeben und diese weiter geöffnet. Der gleiche Impuls läuft über den Schalter 11 zum Steilgetriebe 4; das den Drehtransformator 3 derart verstellt, daß dieser eine größere Wechselspannung abgibt. Der Gleichstrommotor 2 für den Antrieb der Zumeßpumpe erhält hierdurch vom Gleichrichter 5 eine höhere Spannung, und die Drehzahl der Zumeßpumpe und damit die Brennstoffzufuhr zur Brennergruppe wird vergrößert. Der Schalter 11 ist geschlossen, wenn der als Fallbügelregler ausgebildete Gemischregler G nicht arbeitet, d. h. in -den Pausen zwischen den Abtastperioden. Beim Ansprechen des Gemischreglers G wird der Schalter 11 geöffnet, ' um zu vermeiden. daß Doppelimpulse auf das Steilgetriebe 4 gegeben werden. Wenn sich die Luftzufuhr durch das Eingreifen des Temperaturreglers T ändert, wird also auch die Brennstoffzufuhr im gleichen Sinne verstellt. Infolge dieser Voreinstellung braucht der Gemischregler G nur noch eine Korrekturverstellung vorzunehmen. Im Gemischregler G wird das Verhältnis zwischen der von der Ringwaage R gemessenen Luftmenge und der' der geförderten Brennstoffmenge entsprechenden Spannung der Tachometermaschine 7 verglichen. Bei einer Abweichung dieses Mengenverhältnisses von dem eingestellten bestmöglichen Wert gibt der Gemischregler einen Korrekturimpuls auf das Steilgetriebe 4, so daß die Drehgeschwindigkeit der Zumeßpumpe vergrößert oder verringert wird.
  • Die beschriebene Regelungsschaltung ist nur ein Ausführungsbeispiel, und die Erfindung kann auch bei beliebigen anderen Regeleinrichtungen, beispielsweise bei der Verwendung von pneumatischen Reglern, benutzt werden. Alle für das Verständnis der Erfindung nicht notwendigen, jedoch für den praktischen Betrieb erforderlichen Nebeneinrichtungen, wie z. B. die Förderpumpe für den Brennstoff, der Erhitzer und Regler für die Brennstofftemperatur, die Umschalteinrichtung von Anheizöl auf Bunkeröl, die Erwärmung der Verbrennungsluft durch die Abgase, die Druckregelung in der Abgasleitung u. dgl. wurden in die vereinfachte Darstellung nicht aufgenommen.
  • Nach der oben beschriebenen Regelungsschaltung ist vorgesehen, daß sämtliche Zylinder der Zumeßpumpe auf eine gemeinsame Brennstoffzuführungsleitung 22 arbeiten, an die die einzelnen Brenner einer Brennergruppe angeschlossen sind. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es jedoch zweckmäßig, jeden Brenner getrennt an einen oder mehrere Zylinder der Zumeßpumpe anzuschließen. Hierdurch ist sichergestellt, daß den einzelnen Brennern jeder Gruppe genau gleiche Brennstoffmengen zugeteilt werden. Bei Zweiwegtieföfen mit zwei Brennern war bisher für jeden Brenner eine Regelungseinrichtung notwendig. Wenn man jedoch beispielsweise eine Zumeßpumpe mit vier Zylindern vorsieht und zwei Zylinder an den einen und die restlichen zwei Zylinder an den anderen Brenner anschließt, so kommt man mit einer Regelungseinrichtung aus, und es ist hierbei zwangsläufig sichergestellt, daß das Verhältnis der den beiden Brennern zugeteilten Brennstoffmengen gleichbleibt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Luft- und Brennstoffregeleinrichtung für ölbeheizte Öfen, wie Anwärmöfen, Stoßöfen, Tieföfen, mit mehreren Brennern, einer gemeinsamen Zumeßpumpe mit mehreren Zylindern (nach Art der Einspritzpumpen für Dieselmotoren) für die Zumessung des Brennstoffes und mit einem Regler für die Brennstoffzufuhr sowie einem Gemischregler für das Verhältnis Verbrennungsluft zu Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Zumeßpumpe in an sich bekannter Weise mit einer elektrischen Tachometermaschine (7) gekuppelt und die Spannung der Tachometermaschine (7) als Meßwert für die zugemessene Brennstoffmenge in den Gemischregler (G) eingeführt ist und das Stellorgan des Gemischreglers (G) mit einer Einrichtung zur Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Zumeßpumpe (1) in Wirkverbindung steht.
  2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen stetig regelbaren Gleichstrommotor (2) als Einrichtung zur Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Zumeßpumpe (1). 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemischregler (G) (z. B. einem Fallbügelregler) als Stellorgan ein Wechselstrommotor zugeordnet ist und dieser über ein Stellgetriebe (4) mit einem Drehtransformator (3) in Antriebsverbindung steht, der elektrisch über einen Gleichrichter (5) an den Gleichstrommotor (2) der Zumeßpumpe (1) angeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 423 765, 491201, 740 561; österreichische Patentschriften Nr. 157 492, 177 860, 181675; Prospekt AKP 110/
  3. 3, Blatt 2, der Fa. Bosch, Stuttgart: »Einspritzpumpen für Sonderzwecke«, vom 1. 4. 1952.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0223193A1 (de) * 1985-11-15 1987-05-27 VEBA OEL Technologie GmbH Regelungsverfahren für eine Brenneranordnung

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