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Verfahren für die von der Feuerungsregelung getrennte selbsttätige
Speisewasserregelung von Zwangdurchlaufkesseln mit Heißdampftemperaturregelung Für
Zwangdurchlaufkessel ist es bekannt, den Speisewasserstrom entsprechend dem entnommenen
Dampfstrom selbsttätig einzustellen. Die Speisewassermenge wird dabei hinter der
Abzweigung für das Einspritzwasser, d. h. ohne das Einspritzwasser, gemessen und
mit dem Dampfstrom verglichen, der vor den Einspritzstellen vorhanden ist. Damit
hierbei für die Regelung der Heißdampftemperatur immer eine ausreichende Menge von
Einspritzwasser zugeführt wird, muß außerdem das Verhältnis des Einspritzwasserstromes
zum Speisewasserstrom gebildet und dem Speisewasserregler aufgeschaltet werden.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Regeleinrichtung besteht darin, daß die Dampfmenge
an einer unzugänglichen Stelle des Kessels vor der Einspritzung bestimmt werden
muß. Bei vielen Kesseln läßt sich an dieser Stelle aus konstruktiven Gründen gar
keine Durchflußmeßeinrichtung einbauen.
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Es ist weiterhin eine von der Feuerungsregelung getrennt arbeitende
selbsttätige Speisewasserregelung von Zwangdurchlaufkesseln mit Heißdampftemperaturregelung
bekannt, nach der an Stelle des Verhältnisses von Einspritzwasserstrom zu Speisewasserstrom
dem Speisewasserregler zusätzliche Regelimpulse aufgeschaltet werden, die von Temperaturmeßgeräten
abgeleitet sind, welche im Strahlungsteil des Kessels und in dem Rohrstrang nach
der Verdampfung angeordnet sind. Der Speisewasserstrom wird dabei entweder vor der
Abzweigleitung des Einspritzwassers gemessen und mit dem Dampfstrom am Kesselende,
d. h. hinter der letzten Einspritzstelle, verglichen, oder es wird das Speisewasser
ohne das Einspritzwasser gemessen und mit dem Dampfstrom vor der Einspritzstelle
verglichen.
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Da bei dieser Art der Verhältnisregelung praktisch der Mengenstrom
am Eingang eines Rohrstranges mit dem gleichen Mengenstrom am Ende des Rohrstranges
verglichen wird, ist eine solche Regelung ohne zusätzliche Maßnahmen nicht stabil.
Aus diesem Grunde werden bei der erwähnten Speisewasserregelung Korrekturimpulse
aufgeschaltet, mit denen erreicht wird, daß an zwei hintereinanderliegenden Punkten
des Kesselrohrstranges eine bestimmte Temperatur aufrechterhalten wird. Die Sollwerte
für die Temperatur an den vorgesehenen Stellen müssen mit dem Speisewasserstrom
verändert werden, was die Regelung zusätzlich kompliziert. Die erforderlichen Temperatur-
und Mengenmeßstellen liegen an verhältnismäßig unzugänglichen Stellen des Kessels,
und die von den Temperaturmeßgeräten gelieferten Impulse müssen mit Hilfe aufwendiger
Zusatzgeräte in eine von der Strömungsmenge abhängige Größe umgeformt und dem Verhältnisregler
aufgeschaltet werden.
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Die Dampfmengenmessung an unzugänglichen Stellen und die Aufschaltung
zusätzlicher Korrekturimpulse, die ein bestimmtes Verhältnis von Einspritzwasser
zu Speisewasser sicherstellen sollen, können bei dem nach der Erfindung angegebenen
Verfahren für die Speisewasserregelung vermieden werden. Die Erfindung besteht darin,
daß der Speisewasserstrom (ohne Einspritzwasser) mit dem Dampfstrom am Kesselende
(nach der letzten Einspritzstelle) verglichen wird und daß in der Eingangsschaltung
des Reglers der in einen Spannungs- oder Widerstandswert umgeformte Speisewasserstrom
ins Verhältnis gesetzt ist mit dem in einen Spannungs- oder Widerstandswert umgeformten
Meßwert des Dampfstromes am Kesselende, derart, daß die am Widerstand für den Dampfstrom
abgegriffene Spannung um den Prozentsatz geringer ist, den der Einspritzwasserstrom
betragen soll, oder daß der dem Speisewasserstrom entsprechende Widerstandswert
um den Betrag des prozentualen Einspritzwasserstromes größer ist. Die Eingangsschaltung
des Speisewasserreglers besteht dabei aus einer Vergleichsschaltung mit einem Verhältnisteller,
an dem sich der gewünschte Sollwert des Verhältnisses zwischen der Dampfmenge und
der Speisewassermenge und damit auch der Sollwert des Verhältnisses Einspritzwassermenge
zu Speisewassermenge einstellen läßt.
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Da sich der Dampfstrom an der Meßstelle im Kesselende aus der Summe
von Speisewasserstrom und Einspritzwasserstrom zusammensetzt, dieser Dampfstrom
jedoch im Regler verglichen wird, wird dem Kessel ein Speisewasserstrom zugeführt,
der jeweils um den Prozentsatz geringer ist, den der Einspritzwasserstrom betragen
soll. Dafür, daß dieser Einspritzwasserstrom auch jeweils zugeführt wird,
sorgt
der Heißdampftemperaturregler. Würde der Kessel zuwenig Speisewasser im Verhältnis
zur entnommenen Dampfmenge erhalten, so würde die Heißdampftemperatur ansteigen
und der Heißdampftemperaturregler das Ventil in der Zuleitung des Einspritzwassers
weiter öffnen, so daß der Einspritzwasserstrom vergrößert wird. Umgekehrt wird.
der Einspritzwasserstrom verringert, wenn die Heißdampftemperatur zu niedrig ist.
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Die Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
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F i g. 1 zeigt dabei ein Blockschaltbild mit schematischer Darstellung
des Kessels und der Regler für Heißdampftemperatur und Speisewasser; F i g. 2 und
3 geben Beispiele für die Ausbildung der elektrischen Vergleichsschaltung im Eingang
des Speisewasserreglers.
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Nach F i g. 1 wird dem Kessel 1 über das Ventil V1 das Speisewasser
zugeführt. An der Stelle 6 zweigt das Einspritzwasser ab, und der Speisewasserstrom
ohne den Einspritzwasserstrom wird an der Meßblende Bi bestimmt und über den Meßumformer
MU, in eine elektrische Größe umgeformt. Das Speisewasser wird in bekannter Weise
in der Heizfläche 4 des Kessels vorgewärmt, in der Heizfläche 3 verdampft und über
den Heißdampfkühler 2 und den Dampfüberhitzer 5 geleitet. Die den Kessel verlassende
Dampfmenge wird von der Meßblende Bz erfaßt und über den Meßwertumformer MU, in
eine elektrische Größe umgeformt. Die in elektrische Größen umgeformten Meßwerte
der Umformer MU, und MU, werden über die Impulsleitungen 7 und 8 dem Speisewasserregler
zugeführt. Der Speisewasserregler R1 verstellt über den Motor M das Ventil V1 derart,
daß dem Kessel immer ein um den Sollwert der Einspritzwassermenge verringerter Speisewasserstrom
zugeführt wird. Dafür, daß der Sollwert des Einspritzwasserstromes erreicht wird,
sorgt die Heißdampftemperaturregelung, die im Beispiel der F i g. 1 aus einer Kaskadenschaltung
der Regler R3 und R4 besteht. Der Regler R3 verstellt dabei in bekannter Weise entsprechend
der hinter der Einspritzstelle mit Hilfe des Thermoelementes Thi gemessenen Temperatur
das Ventil V2 in der Zuführung des Einspritzwassers zum Kühler 2. Ein Regler R4,
der mit Hilfe eines Thermoelementes Th2 die Temperatur im Ausgang des Kessels überwacht,
verstellt über den Sollwertgeber SG den Sollwert des Reglers R3.
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Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung vergegenwärtigt man sich am
besten, wenn man sich zunächst vorstellt, daß das Ventil V2 in der Zuleitung des
Einspritzwassers geschlossen ist. Der Speisewasserregler führt dem Kessel jetzt
eine Speisewassermenge zu, die um einen bestimmten Prozentsatz geringer ist als
die entnommene Dampfmenge. Der Unterschied entspricht dem Wert, den der Einspritzwasserstrom
bei dem vorliegenden Lastzustand annehmen soll. So möge beispielsweise verlangt
werden, daß der Einspritzwasserstrom immer 5% des Speisewasserstromes betragen soll.
Hierdurch ist sichergestellt, daß bei Laststößen die Regelstrecke für die Heißdampftemperatur
einen genügenden Regelbereich aufweist. Erhält der Kessel nun 5 % weniger Speisewasser,
als durch den Dampfstrom dem Kessel entnommen wird, so steigt die Temperatur des
Thermoelementes Thi über den Sollwert an, und der Regler R3 öffnet das als geschlossen
angenommene Ventil V2 so lange, bis die Temperatur des Thermoelementes wieder den
Sollwert erreicht hat. In diesem Gleichgewichtsfall werden dem Kühler 2 die 5% Wasser
zugeführt, die über die Blende Bi zuwenig eingespeist wurden. Es ist somit ohne
die sonst üblichen zusätzlichen Maßnahmen sichergestellt, daß für jeden Lastzustand
der vorgegebene Sollwert des Einspritzwasserstromes erreicht wird, der einem bestimmten
Prozentsatz des Speisewassers entspricht.
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An Hand der F i g. 2 ist dargestellt, wie die Eingangsschaltung des
Reglers R1 aufgebaut sein kann, wenn als Meßumformer MU, und MU2 für Speisewasser
und Dampfmenge Geräte verwendet werden, welche die Mengenmeßwerte in entsprechende
eingeprägte Ströme umsetzen. Der eingeprägte Strom des Meßumformers für die Wassermenge
wird einem Widerstand W1 und der des Meßumformers für die Dampfmenge einem Widerstand
W2 mit einem verstellbaren Abgriff zugeführt. Die Spannungen an beiden Widerständen
werden gegeneinandergeschaltet und die Differenz dem Regler R1 zugeführt. Der Abgriff
VS, des Widerstandes W2 wird so eingestellt, daß die am Widerstand
abgegriffene Spannung um den Prozentsatz geringer ist, den der Einspritzwasserstrom
betragen soll. Will man auf einen Mengenwert von 5% Einspritzwasser regeln, so wird
am Abgriff VS., eine Spannung von 95 % abgegriffen und mit der Spannung am Widerstand
W1 verglichen. Die Differenz der Spannungen verschwindet somit, wenn einer Speisewassermenge
von 95% eine Dampfmenge von 100% entspricht, denn in diesem Fall ist die Spannung
am Widerstand W1 gleich der Spannung am Abgriff VS..,.
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Ein anderes Beispiel für die Eingangsschaltung des Reglers R1 zeigt
F i g. 3. Hier ist angenommen, daß der Mengenmeßwert von den Meßwertumformern in
proportionale Widerstandswerte beispielsweise von Ringrohren oder Schleifdrahtfernsendern
umgewandelt wird. Der entsprechend der Dampfmenge verstellte Widerstandsfernsender
WD liegt dabei in einem Zweig und der entsprechend der Speisewassermenge
verstellte Widerstandsfernsender W" im anderen Zweig einer Wheatstonschen Brücke,
in dessen Diagonale der Eingangsverstärker des Reglers R1 geschaltet ist. In den
Brückenzweig, der den Fernsender Wsp enthält, sind zusätzlich die Widerstände W,
und W4 mit gemeinsam verstellbaren Abgriffen eingeschaltet. An diesen Abgriffen
kann durch den Verhältnissteller Vs 2 der gewünschte Sollwert des Einspritzwasser-Speisewasser-Verhältnisses
eingestellt werden. Soll entsprechend dem früher angenommenen Beispiel der Einspritzwasserstrom
5% des Speisewasserstromes betragen, so werden die Abgriffe der Widerstände so weit
nach rechts verschoben, daß der Widerstandswert des Brückenzweiges mit dem Widerstandsfernsender
W$, um 59/o größer ist als der des anderen Zweiges mit dem Fernsender WD. Die Brücke
ist in diesem Fall im Gleichgewicht, wenn dem Kessel 95% Speisewasser zugeführt
und 1000/0 Dampf entnommen wird.