DE1278447B - Speisewasseranlage fuer den Anfahrbetrieb von Dampferzeugern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F 22b

Deutsche Kl.: 13 g - 9

Nummer: 1278 447

Aktenzeichen: P 12 78 447.3-13 (C 32366)

Anmeldetag: 10. März 1964

Auslegetag: 26. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Steuerung der Speisewasserzufuhr von Dampferzeugern, insbesondere während des Anfahrbetriebes.

Ein heute üblicherweise benutztes Verfahren zur Steuerung der Speisewasserzufuhr verwendet Strömungsmesser, die in Abhängigkeit von einem der angeforderten Leistung entsprechenden Signal, die Ventile für die Speisewasserzufuhr automatisch einstellen, so daß eine genaue Speisewasserzufuhr zu der Heizfläche des Dampferzeugers erreicht wird. Solch eine Steueranlage ist dadurch beschränkt, daß die üblichen Strömungsmesser nicht in dem Ausmaß genau über den ganzen Leistungsbereich von Dampferzeugern hoher Kapazität arbeiten, wie es für sehr kleine Abweichungen der Temperatur und des Druckes bei der Dampferzeugung notwendig ist. Strömungsmesser, die bei kleinen Strömungen genau arbeiten, sind in Bereichen großer Strömungen und Leistungen nicht genau und umgekehrt arbeiten bei hohen Strömungen genaue Strömungsmesser bei kleinen Strömungen und Leistungsbereichen ungenau. Die Herstellung von bei allen Strömungen und Leistungsbereichen genau arbeitenden Strömungsmessern ist außerordentlich teuer und ihre Verwendung deshalb nicht wünschenswert.

Es ist bekannt, zur Steuerung in zwei Lastbereichen, d. h. während des Anfahr- und des Normalbetriebes getrennte Strömungsmesser zur Regelung der entsprechenden Ventile zu verwenden. Es ist eine Anlage bekannt, bei der zwei voneinander unabhängig regelbare Strömungswege für die beiden Leistungsbereiche des Dampferzeugers vorgesehen sind. Jedoch ist bei dieser Anordnung der glatte Übergang vom Anfahr- auf Normalbetrieb nicht möglich, da jeder Strömungsmesser nur sein zugehöriges Ventil regelt. Auf diese Weise können Steuerungsinstabilitäten auftreten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Speisewassersteueranlage anzugeben, die sowohl beim Anfahrbetrieb als auch beim Normalbetrieb des Dampferzeugers genau arbeitet und dabei einen glatten Übergang zwischen beiden Lastbereichen bezüglich der Speisewasserregelung ohne Steuerungsinstabilitäten ermöglicht.

Die Erfindung geht dabei von einer Speisewasseranlage für den Anfahrbetrieb von Dampferzeugern aus, bei der abhängig von niedriger Last ein erstes Steuerglied die Speisewasserzufuhr mit Hilfe eines zugeordneten Strömungsmessers regelt, während abhängig von hoher Last ein zweites Steuerglied mit zugehörigem Strömungsmesser die Regelung allein übernimmt. Die Erfindung besteht darin, daß wäh-

Speisewasseranlage für den Anfahrbetrieb von
Dampferzeugern

Anmelder:

Combustion Engineering, Inc.,

Windsor, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

7000 Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:
Richard Daniel Hottenstine,
Windsor, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 25. März 1963 (267 507)

rend des Übergangs zwischen beiden Lastbereichen das erste Steuerglied durch ein Stellglied betätigt gehalten und mittels eines anderen Stellgliedes durch die Summe der Signale beider Strömungsmesser geregelt wird.

Darüber hinaus ist die Steueranlage so entworfen, daß der bei kleinen Leistungen des Dampferzeugers benutzte Strömungsmesser dazu verwendet werden kann, den Strom von Arbeitsmittel in einen Kühler zu bemessen. Dabei wird dieses Arbeitsmittel derselben Quelle entzogen wie das Speisewasser. Die zusätzliche Funktion des Strömungsmessers für kleine Durchflußmengen ist deshalb günstig, weil dadurch eine Stillegung des Strömungsmessers unnötig und die Anlage leistungsfähiger gemacht wird. Diese zusätzliche Funktion kann deshalb ausgeübt werden, weil der Dampf normalerweise so lange nicht gekühlt wird, bis die Leistung des Dampferzeugers 25 °/o der Nennleistung übersteigt. Während dieser Zeit wäre dieser Strömungsmesser normalerweise stillgelegt und das Speisewasser durch den anderen Strömungsmesser der Anlage gesteuert worden.

Diese und weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung. Hierin stellt dar

Fig. 1 eine schematische Steueranlage für das Speisewasser eines Dampferzeugers,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Signale der Strömungsmesser vom Leistungsbereich des Dampferzeugers,

809 618/72

3 4

F i g. 3 einen Teil einer etwas abgeänderten Steuer- Speisepumpe 12 Speisewasser zugeführt werden, anlage für das Speisewasser. wenn der Dampferzeuger mit kleinen Leistungen,

F i g. 1 ist das Flußschema 10 eines Dampferzeu- z. B. zwischen 0 und 25 ⁰Za der Nennleistung arbeitet, gers, der bei überkritischem oder unterkritischem Weil der Nebenschluß-Strömungsmesser 32 nur zum Druck betrieben werden, kann. Obwohl ein Durch- 5 Messen kleiner Durchsätze benötigt wird, ist er- von laufdampferzeuger beschrieben ist, kann die vor- üblicher Rauart und arbeitet nur in diesem begrenzliegende Erfindung dem Typ mit Umwälzung ange- ten Bereich genau. Durch die Nebenschlußleitung 30 paßt werden. Eine Speisepumpe 12 pumpt das Speise- strömt so lange Speisewasser, bis der Dampferzeuger wasser durch einen Strömungsmesser 14 und ein 25 Ύβ seiner Nennleistung erreicht hat. Dann wird das Regelventil 16 in den Ekonomiser 18. Das. Arbeits- io Nebenschluß-Regelventil 34 geschlossen und das mittel strömt dann durch eine Heizfläche 20 und von Haupt-Regelventil 16 geöffnet,
hier über eine Verbindungsleitung 22 zur Endheiz- An den Haupt-Strömungsmesser 14 und den Nebenfläche 24. Im Ekonomiser 18 und der Heizfläche 20 schluß-Strömungsmesser 32 sind Meßwandler 36 und entzieht das Arbeitsmittel den Rauchgasen in der 38 angeschlossen. Ihre Signale werden durch ein ihr Brennkammer des Dampferzeugers Wärme und wird 15 Verhältnis bildendes Gerät (Potentiometer), das die entweder in gesättigten ader überhitzten Dampf über- Kontakte 40 und 40' und einen von einem Stellmotor führt. 41 angetriebenen, einstellbaren Schaltarm enthält,

Zur Steuerung der Betriebsgrößen des Dampfes ist eine® Summ.aiion§punk,t 42 zugeführt, wo dass Signal in der Verbindungsleitung 22 ein Kühler 26 angeord- mit einem Sollwert 43 verglichen wird, der Belastung net. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel han- 20 des Dampferzeugers entspricht. Das Abwelchungsdelt es sich um einen Einspritzkühler, in dem ver- signal bewirkt über eine» Regler 44 die Steuerung hältnismäßig kaltes Wasser, das von der gleichen des, Regelventils 16 oder 34 durch die Kontakte. 46. Quelle wie das im Dampferzeuger verwendete Speise- oder 46/ eines Schalten und; einen, von einem Stellwasser stammen kann, in den überhitzten Dampf ein- motor 48 betätigten Sehaltarm.
gesprüht wird. Der Kühler dient zur Schnellsteuerung 25 Der Steömetor 4t wird durch einen Regler SO· in der Endtemperatux des Dampfes. Abhängigkeit von der Belastung des Dampferzeugers

Der Dampf strömt vom Dampferzeuger über ein angetrieben. Diese Belastung wird durch den vom Ventil 28 einem Verbraucher, z. B. einer Turbine zu. Haupt-Strömiimgsmesser: 14 gemessenem Speisewasser-* Nach der Turbine wird der Dampf kondensiert, durch fluß angezeigt. Bei Leistungen von. Θ. bis 20 ⁰Zo schließt geeignete Vorwärmer erhitzt, entlüftet und dem Kreis 30 der einstellbare Schaltarm des. Potentiometers, den wieder zugeführt. Kontakt 40, so daß. die Steuerung des Speisewasser-

Es ist bekannt, daß die Dampfabgabe von Durch- flusses. durch das vom Nebenschluß-Ströiaungsmesser laufdampferzeugern oder Typen hoher Kapazität mit 32: an das Nebensehluö-Regelventil 34 abgegebene Umwälzung durch Steuerung der Speisewasserzufuhr Signal erfolgt. Übersteigt die angeforderte Leistung geregelt werden kann. Das kann durch Ändern der 35 2.0 °/o der Nennleistung des Dampferzeugers, wird der Förderleistung der Speisepumpe 12 geschehen. Die Stellmotor 41 durch den Regler 50 betätigt, und der Genauigkeit der Steuerung, wird dadurch vergrößert, Schaltarm beginnt vom Kontakt 40 zum Kontakt 40' daß man die Einstellung des Ventils oder der Förder- zu, wandern. Dadurch ändert sich das Signal am, Sumleistung der Speise.pu.mp© abhängig vom Meßwert des saationspunkt 42 und Regler 44 und bewirkt,, daß das Steömungsmessers. 14 ändert, Per. Strömungsmesser 40 Nebenschluß-Regelventil 34 sowohl durch das vom 14 kann z. B. ein a.u.s Meßblenden bestehender Ein- Nebenschluß-Strömungsmesser 32· als auch durch das; satzmesser sein. Die Steuerung erfolgt durch einen vom Haupt-Strömungsmesser 14 ausgesandte Signal Meßwandler, dessen Signal mit einem Sollwert ver- eingestellt wird Wen» der Arm bei 25 ⁰Zo der Nennglichen wird. Hat der Speisewasserdurchfluß: nieht leistung den Kontakt 40.' erreicht hat, bewegt der den richtigen Wert,, liefert dieser Vergleichs ein Ab- 45 Stellmotor 48 den Arm des Potentiometers vom Konweichungssignal» das über einen Regler die Einstel- takt 46. zum Koatakt 46', so daß. das Nebenschlußlung des Regelventils so lange ändest, bis der Soll- Regelventil 34 aHmählich geschlossen und; das Hauptwert erreicht ist. Regelventil 16 geöffnet wird. So wird die Speisewassei-

paraus ergibt sich, daß die Leistungsfähigkeit des steuerung vom ersteren auf das letztere übertragen. Dampferzeugers bei wechselnder Belastung weit- 50 Zu. diesem Zeitpunkt wird die Speisewassersteuerung gehend von der Genauigkeit der Speisewasserzufuhr einzig durch das. Haupl-R-egerveiÄlö in AbJbäagigfceit abhängt. Diese hängt wiederum von der Genauigkeit vom Signal des Haupt-Strömungsmsssers 14 bewirkt, der verwendeten Strömungsmesser afc, die den Durch- Diese Verlagerung der Steuerung ist graphisch in fiuft des Speisewassers während des ganzen Leistungs- Fig. 2 dargestellt, wo die ausgezogene Linde die bereiches des Dampferzeugers messen. Die üblichen 55 Speisewassersteuerung iß Abhängigkeit vom Signal Dampferzeuger, die diesen Steuerungstyp verwenden, des Ne.bens.cMuß^S.trömöngsmessgrs 32 darstellt. Die mußten sich auf die Verwendung eines, einzigen Strö- gestrichelte. Linie zeigt die Steuerung in Abhängigkeit mungsmessers, wie z. B. 14, während des ganzen vons Signal des Haupt-Strömungsmessers 14,
Leistungsbereiehes des. Dampferzeugers stützen. Aus Die Anlage arbeitet folgendermaßen;: Bei Beginn

diesem Grund wurde ein im gesamten Durchfluß- 60 des Speisewasserdurchflusses durch dent Pampferzetibereich des Dampferzeugera sehr genau arbeitender ger sebließt (Jej einstellbate. Arm. des: einen Potenrio-Strömungsmesser benötigt, dej außerordentlich tetter meters, dem Kontakt 40 md- de?, des ansHeren· Potenwar. tigmeteEs den Kontakt 46. Deshalb, fet das Hau.pt-

Dagegen ist nach der Erfindung die dem Regel- Regelventil 16 geschlossen und* das NebensehJatßr ventil 16 parallelgeschaltete Nebenschlußleitirag 3ft 65 Regelventil 34 geöffnet, Das letztere wijd; durch das. vorgesehen, die einen Nebenschluß-Strömungsmesser Signal des. Neben.s.chlu&'Strömungsmessers 32 ge^ 32 und; ein NebenschluÄ-Regelventü 34 enthält. Über steuert. Erreicht <fe Belastung des Dampfeyzeugecs diese Leitung kann dem Ekonomiser 18: von, der 20 ⁰Zo seiner NeanleisJusg, wwj der Stellmotor' 41 b,e-

tätigt, der den einstellbaren Schaltarm allmählich vom Kontakt 40 zum Kontakt 40' bewegt. Dadurch überträgt er einen Teil des Signals, des Meßwandlers 38 des Nebenschluß-Strömungsmessers 32 und einen Teil des Signals des Meßwandlers 36 des Haupt-Strömungsmessers 14 zum Summationspunkt 42 und Regler 44 und dann über den Kontakt 46 des Potentiometers zum Nebenschluß-Regelventil 34. Erreicht die Belastung des Dampferzeugers 25% der Nennleistung, schließt der Schalterarm des Potentiometers den Kontakt 40'. Die Speisewassersteuerung wird dann einzig durch das Signal des Meßwandlers 36 des Haupt-Strömungsmessers 14 bewirkt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stellmotor 48 betätigt und bewegt den Schaltarm vom Kontakt 46 zum Kontakt 46', so daß das Nebenschluß-Regelventil 34 geschlossen und das Haupt-Regelventil 16 geöffnet wird. Letzteres übernimmt jetzt die Speisewassersteuerung in Abhängigkeit vom Signal des Meßwandlers 36 des Haupt-Strömungsmessers 14. ao

In der Anlage ist eine Leitung 52 für die Arbeitsmittelzufuhr des Kühlers 26 vorgesehen. Sie mündet in die Nebenschlußleitung zwischen dem Nebenschluß-Strömungsmesser 32 und dem Nebenschluß-Regelventil 34 und enthält ein Regelventil 54 zur Steuerung der Speisewasserzufuhr zum Kühler. Damit wird die Temperatur des Dampfes in Abhängigkeit von einem Signal geregelt, das von einem am Ausgang des Dampferzeugers angeordneten Temperaturmeßgerät 56 stammt. Zur Steuerung der Speisewasserzufuhr zum Kühler 26 sind ein Schalter 58, die Summationspunkte 60 und 62 und die Drei-Stufenregler 64 und 66 vorgesehen, die dem Regelventil 54 ein Signal übermitteln. Bei kleinen Durchsätzen, wenn das Nebenschluß-Regelventil 34 nicht völlig geschlossen ist und normalerweise nicht gekühlt wird, schließt der Schalter 58 den Kontakt 68 und dadurch einen Stromkreis vom Temperaturmeßgerät 56 zum Steuerventil 54. Soll die Temperatur des die Heizfläche 20 verlassenden Dampfes gesteuert werden, kann zu diesem Zeitpunkt eine Kühlung in Abhängigkeit von dem Signal erfolgen, das von dem Temperaturmeßgerät 56 dem Summationspunkt 60 übermittelt wird. Dort wird es mit einem Sollwertsigna] 70 verglichen. Das Abweichungssignal wird über den Regler 64 direkt dem Steuerventil 54 zugeführt. Bei großen Durchsätzen und völlig geschlossenem Nebenschluß-Regelventil 34 erfolgt die Kühlung in Abhängigkeit vom Signal des Meßwandlers 38 des Nebenschluß-Strömungsmessers 32. Zu diesem Zeitpunkt wird von dem Schalter 58 der Kontakt 68 geöffnet und der Kontakt 72 geschlossen. Die Steuerung erfolgt an Hand des Vergleichs zweier Signale am Summationspunkt 62. Das erste ist ein Sollwertsignal, das das vom Regler 64 stammende Abweichungssignal des Summationspunktes 60 enthält. Das zweite ist das Signal des Meßwandlers 38, des Nebenschluß-Strömungsmessers. Das Abweichungssignal wird über den Regler 66 dem Steuerventil 54 zugeführt. Durch diesen Schaltkreis werden der Nebenschluß-Strömungsmesser 32 und der Meßwandler 38 während einer Zeit, in der sie normalerweise stillgelegt wären, zu einem Teil der Kühlungssteuerung gemacht und vergrößern dadurch die gesamte Leistungsfähigkeit des Steuerkreises.

Fig. 3 beschreibt ein weiteres Ausführungsbejuspiel. Die Speisewassersteuerung wird darin durch Ändern der Förderleistung der Speisepumpe 12 statt durch Regelung des Haupt-Regelventils 16 ausgeführt. Die Anlage der F i g. 3 ist die gleiche wie die der F i g. 1 mit der Ausnahme, daß das vom Regler 44 stammende Signal den Regler 74 zur Steuerung der Förderleistung der Speisepumpe 12 anstatt den Regler zur Steuerung des Haupt-Regelventils 16 betätigt, wenn der einstellbare Arm des Schaltgerätes den Kontakt 46' schließt.

Ein elektrisch arbeitendes Ausführungsbeispiel der Steueranlage der Erfindung wurde beschrieben; sie kann jedoch auch hydraulisch arbeiten oder Druckluft verwenden. Die elektrische Anlage wird wegen ihrer Eignung vorgezogen, und die Regler 44, 64 und 66 können vom dreistufigen Typ sein, d. h. eine vergleichende, integrierende und differentielle Funktion haben. Der Regler 50 braucht keine integrierende oder differentielle Funktion auszuüben, da dies nicht von besonderem Vorteil wäre.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Speisewasseranlage für den Anfahrbetrieb von Dampferzeugern, bei der abhängig von niedriger Last ein erstes Steuerglied die Speisewasserzufuhr mit Hilfe eines zugeordneten Strömungsmessers regelt, während abhängig von hoher Last ein zweites Steuerglied mit zugehörigem Strömungsmesser die Regelung allein übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß während des Übergangs zwischen den beiden Lastbereichen das erste Steuerglied (34) durch ein Stellglied (48) betätigt gehalten und mittels eines anderen Stellgliedes (41) durch die Summe der Signale beider Strömungsmesser (14, 32) geregelt wird.

2. Speisewasseranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerglied (34) und sein zugehöriger Strömungsmesser (32) parallel zu dem zweiten Steuerglied (16) aber in Serie mit dessen Strömungsmesser (14) liegen.

3. Speisewasseranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungsmesser (32) im Bereich hoher Last in an sich bekannter Weise das Steuerventil (54) eines Kühlers regelt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 643.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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