DE1401348A1 - Brennstoff- bzw. Speisewassermengenregelungseinrichtung an Zwangdurchlaufkesseln - Google Patents

Description

• Brennstoff- b--w- üpeioewaasermengenregelungseinriclitung an Zwangdurchlaufkesseln Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur : peiseijasser- bzw. Brennstoffmengenregelung an @irangdurclilaufkesveln mit wenigstens einem mit K"hlwasser beochic.kten Dar.ipflc'illler und mit einem lastabhi ngig verstellten Speisewasser- bzw. Brennstoffmengenregler sowie mit einem auf diesen Regler einwirkenden, von einem Pleßwert des Verhältnisses der K'ihl- zur Speisewassermenge gesteuerten Korrekturregelkreis, bei der neben dieser ersten Korrekturgröße deru horrekturregelkreis ein zweites Korrektursignal, das mit der Abweichung der Temperatur des Arbeitsmittels an einer Stelle des Kessels von einem Sollwert veränderlich ist, zugef@ihrt ist . Bekanntlich wird hohle und Wasser Besonkesseln in einem bestimmten mengenmäßigen Verhältnis zugef'ihrt. Störungen dieses Ver1iUltnisseu von der Seite des Speisewassers oder aber von seiten der Feuerung missen korrigiert werden, da diese sich zwangsläufig auf die Lage des Restverdampiungspunktes und damit auf die Temperatur des Frischdampfes auswirken. Wenngleich diese Temperatur gesondert durch K@ihlwassereinspritzung geregelt ist, so ändern Störungen dieser Art doch Betriebsparameter des Arbeitsmittel. Im allgemeinen ist eine veränderte Dampfleistung die Folge. Größere Schwankungen dieser Art sind unerwänscht.

  LG ist deshalb ;iblich, die dein. Kessel zugefiilirte IIeizlerstung-

  'iber die Brenustoffwenge oder aber auch die Speiseijassernienge

  entsprechend zu korrigieren. Ob die Brennstoff- oder die Speise-

  wassermengen korrigiert werden, hängt vom Aufbau der, Kessels und

  der Feuerung, seinem regelungstechnischen Verhalten, der jeweils

  gewählten Schaltung der Belastungsregelung und anderen Umständen

  ab.

  ist bekannt, die Kohlenaufgabe in Abhängigkeit von Temperatur-

  rneßwerten, die in der Ilebenheizfläche gewonnen sind, zu korri-

  gieren. Da das Verhalten der flebenheizflUche unter anderem von

  der Vernchlackung der Strahlungn- und Ber'illrungslieizfle.ichen,

  von der jeweiligen Feuerlage, von der Luftzuf'ihrung u. dgl. ab-

  .hUngig; ist, benutzt i:ian besser zur Korrektur den l;olile-t1.-113ser-

  Verlliiltnisnes Itel"iiierte, die sich auf das Temperaturverhalten von

  Wasser- Lzw. Dainpfmeßstellen des Kesselei st-tzen. So ist es bei-

  bekannt, die Wihlwansermengen zur hohle- bzw. Speise-

  iiaei serl:orr erctur heranzuziehen. Wenngleich sich diese Korrektur

  vielfach bewährt hat, so zeigt sich in anderen Fällen - besonders

  an i;rÖßeren .fesseln -, daß wegen größerer Anlauf- und Verzugs-

  zeiten eine befriedigende Regelung mit diesem Korrekturmeßwert

  nicht erzielbar ist.

  Auch ist es bekannt, die Temperatur nach der ersten Gtrahlteil-

  wand und/oder die Temperatur vor dem dritten iJ`bergangsteil des

  Kessels zur Korrektur des Kohle-Wasser-Verhältnisses zu benutzen.

  Die Verwendung; dieser Meßwerte bringt zwar gegenüber der Verwendung

  jener, die in der Nebenheizfläche gewonnen sind, unter Umständen

  eine Verbesserung der Regelung, jedoch missen dabei dennoch erheb-

  liche Schwankungen der Lage des Restverdampfungspunktes und damit

  der dem Kessel zugeführten K=ililwassermengen in Kauf genommen werden.

  Die Temperaturen in der Nähe der Verdampfungszone z.1. nach der

  ersten Strahlteilwand oder nach erstem sind

  in ihren absoluten Beträgen nicht represen-ta@?..: f'- :.@.^ r_:`=J cieu

  Restverdampfungspunktee und damit für aas rici.Li: bferhiltnin

  von Heizleiütung und Wasser. Sie sind erwartungsgemäß lastabhängig

  und ';bcrdies-auch von Verschlachungen und anderen StöreinflUsen

  nicht ünbeeinfluß t. Sie zeichnen sich jedoch gegen''ber der Iiefj'-

  größe K:Ihlwasser dadurch aus, daß Eich eine VerliI*iltnir";nder ung

  von IIeizleistung und Speisewasser und damit eine Lageänderung

  des I:estverdämpfungspunhtes auf diese Temperaturen rascher ten-

  denzniäßii; auswirkt.

  Zine beachtliche Verbesserung der bestehenden Veriniltnisse ergab

  sich jedoch bei Anwendung der Einspritzwassermengen als Absolut-

  betrag des Korrekturimpulses unter gleichzeitiger ßer'icksichtigung

  einer oder mehrerer Temperaturmeßgrö Zen kurz -vor nach der

  Verdampfungszone.

  Der vorlieGeiiOen I,rfindunG entsprechend wird in Verbesc;crunG von

  Einrichtungen der bek«nnten Art eine Einrichtung der cinL;angs

  nt:ilier bezeichneten Art vorgeschlagen, welche sich ex#findungsgeiaziß

  dadurch kennzeichnet, daß der mit der Arbeitsnitteltemperatur in

  -der Umgebung des Restverdampfungspunktes des Kessels veränderliche

  Ternperaturrne.',iiiliuls den Korrehturregelkreis Tiber ein differen-

  zierendes Zeitglied zugef'=ilirt ist.

  In Einrichtungen nach der Erfindung sind die Anf;:ngsbedinGunt;en

  des Temperatuz#rne ßimiiulƒes beseitigt, und es konnte eine Hinderung

  der ot<renden Scliiri.ngunGen der EinshritzwassermenGen, die dem

  Kessel zur D@,isy@flv'@hlung z ugef:ihrt wird, in gr#*::,ercn Umfange

  erreicht werden.

  Die anliegende üeiclinunU ez#liiutert als Ausfihrungobeispiel

  eine Linx#ichtunc nach der Erfindung ;3clieinatiacli.

  In Fit:.-. '! be ;eichnen 1 die lüeisewasserhumpe des Ke@3selc, e, E>ei.n

  Speisewttssci#rc:celventil, _5 eine l;asr@erdurcaiflul'.>meßsl,el@.e, @I einen

  i@ef@t@eriuraforraer, der eten Durchflußmeßvert in einen elektrischen

  Gleichstrom umformt, und diesen der Leitung #,' zuf'ilirt, j den

  6 einen @orvcrdauri:fer, 7 eitlen Uberhitzer,

  ü eine Kühlwassereinspritzstation, der über die Leitung 9 und

  über das Kühlwasserregelventil 10 .KUhlwasser zugeführt ist-,

  11 den Endiiberhitzer des Kessels, 12 die Fricchdampfleitung.,_

  die zu einer Turbine od. dgl. f'ihrt, und 13 eine Temperatur--#

  meßstelle in der Frischdampfleitung.

  In Abhängigkeit von der rrischdampftemperatur an der Meßstelle-'13

  verstellt der Temperaturregler 14 das Ventil 10 derart, däß dies

  Frischdamp.ftemperatur auf einen ilber 15 f?ir den Regler vorgeb- -

  baren Sollwert gehalten ist.

  In der KUhlwasserleitung 9 ist eine. Durchflußmeßblende 17 ange-ordnet. Der Durchflußmeßwert ist mittels des Umformers 13 in

  einen GleicAstrom umgeformt und der Leitung 13' zugef'ihrt. Das

  Speisewasserregelventil 2 ist ',.iber den Speisewßsserregler 19,

  20, -1 in ':.blichen Weise entsprechend der Kesselbelastung aus

  dem Lastregelkreis 22, der auch den vorgesehenen Brennstoff-

  regler beeinflußt, gesteuert. Das Ventil ?_ ist 'iber ein einen

  drehzahlgesteuerten Ferrarismotorenthaltendes Stellgetriebe 19

  verstellt. Seine Stellung ist elektrisch iiber die Leitung 21

  auf den hingang des Reglers zurückgef@lhrt, wo die R"ckfiihrgrößedie Eingangsgröße des Reglers kompensiert. Der Sheisewasserregler

  ist demzufolge in bezug auf seine -Eingangsgröße P-wirkend.

  Der Meßwert der Speisewasaermenge an der Messtelle 3 ist ebenso.

  wie der IIef,wert de), Einspritzwassermenge an der Messtelle -17

  einem Mischgerät 40 zugef@ihrt. Das Mischgerät enthält einen

  Transduktorverstürker. In ihm ist die Differenz beider Ileß-

  größen gebildet. Die Differenz ist dem Eingang eines Reglers 41,

  1.s;', 1Ej-zugef=ilirt. Der Regler enthält ein weiteres. Mischgerät 1f1,

  einen Le3_otungevenst.irker 42 und ein drehzahlgesteuertes elek-

  tz#isclier Stellgetriebe 43 (Ferraricsmotor).Dar Getriebe 43 ver-

  stellt ein Potontiometer 46. Die Motor- bzw. Potentiometerstell.ung

  ist lber die Leitung 44 elektrisch auf den hingang eines nach-

  gebenden Zeitgliedes 45 `und von dort auf den Eingang dea Regler;.

  zuriickgef'ihrt. Durch diese R'ickf,'ihrung erhält der Regler PI-wirkendes Verhalten. Gleichzeitig ist die EingangGgröße über die Leitung 46 a und ein zweites Zeitglied 47 auf den Eingang des Reglers gef'ihrt (Eingangsvorhalt), wodurch der Regler PID-Nirkung erli.ilt. Die Schaltung ist derart gewählt, daß die R'ick-.fiihrgrö je die Eingangsgrüße des Reglers entsprechend dem jeweils gewählten Zeitverhalten kompensiert. Im Beharrungszustand des Reglers, d.h. also dann, wenn die R'ickf-*ihrgröPe am Eingang des Reglers gleich seiner Eingangsgröße ist, entspricht deshalb die Stellung des Potentiometers 46 stets einem bestimmten, durch die Eingangsstellung des Reglers vorgebbaren Verhältnis zwischen der Einspritzwassermenge und der Speisewassermenge des Kessel". Das Potentiometer 46 ist in dem R'`ckf'ihrkreis 23 des Reglers N, 21 eingeschaltet und verstellt dessen Riickf'ihrgröle multiplikativ, wodurch der Verstärkungsgrad des Reglers entsprechend beeinflv't ist. Die dem Kessel zugeführte Speisewassermenge wird deshalb PID-wirkend stets derart korrigiert, daß ein bestimmtes Verhältnis von hinspritzuassermenge zu Speisewassermenge eingehalten ist.
• Zur Verbesserung des Zeitverhaltens dieser Regelung ist die Temperatur des Arbeitsmittels'vor dem Restverdampfungapunkt des Kessels an der Meßstelle 30 gemessen und der I.iel3wert mittels des Umformers 32 in einen Gleichstrom umgeformt, der seinerseits einem Mischgerät 33 zugeführt ist. Die Lage der Temperaturmeßstelle ist derart gewählt, daß bei allen Lastverhältnissen die Verdampfungsnone hinter der 1=leßstelle liegt. In dem Nischgerfit wird für den Temperaturmeßwert Tiber die Vorrichtung 34 ein Vergleichswert vorgegeben. Die Differenz zwischen dem Ist- und dem Vergleichswert ist Tiber die Leitung 35 und das R'ickfiihrglied 45 oder ein gesondertes Glied dem Eingang des Reglers 41, 42 zugeführt. Die differenzierte Regelabweichung wirkt wegen des I-Anteilee dieses Reglers proportional auf den Speisewassermengenregler ein und korrigiert entsprechend die dem Kessel zugeführte Speisewassermenge. In bestimmten Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die -Korrektur nicht multiplikativ am Brennstoff- oder am Speisewassermengenregler durchzuführen, sondern eine additive Korrekturwirkung einzuf-''ihren. In diesem Fall kann das dem Brennstoff-oder Speisewassermengenregler zugef'ihrte Korrektursignal direkt der. Eingang dieses Reglers (wie in Fig. 1 mit 50 angedeutet) mit der Reglereingangsgröße wirkend zut;ef@iliz#t sein. In diesem Fall (vgl. fig. 3) wird Tiber den gesamten Lastbereich des liessels, d.h. also bei wechselnden Belastungen B, die SPeisewasserwenge J prozentual gleiclimüß ig verstellt, so daß bei gro3en Kesselbelastungen B grö:ere Korrekturen aln bei kleineren nicht erfolgen.
• Die fintereinanderschaltung der differenzierenden und integrierenden Operation an der Regelabweichung hat sich in Einrichtungen nach der Erfindung insofern als zweckmäßig erwiesen, als trotz P-wirkender Einflugnahme des Reglers auf die Speisewasserdo$--erang die Anordnung von der jeweiligen absoluten Temperatur des Arbeitsmittels unabhängig wirksam ist. Einrichtungen nach der Erfindung können selbstverständlich -abweichend von den in der Figur dargestellten regelungstechnischen Hilfsmitteln - auch unter Anwendung hydraulischer oder pneumatischer Regler erstellt sein. Ebenso kann zur Korrektur der Speisewasser- oder Kohlenmengen die Temperatur des Arbeitsmittels nach dem Reatverdampfungspunkt (tleßstelle 31) bzw.
• die Differenz oder das Verhältnis beider gießwerte herangezogen sein. Anstelle der PID-wirkenden Korrektur kann auch eine PI-Korrektur durchgeführt werden.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 't) ginriclitung zur Speisewasser- bzw..Brennstoffmengenregelung an Zwanßdurchlaufkesaeln mit wenigstens. einem mit K!!ihlwasser b.evchickten Dampfkiihler und mit einem lastabliüngig ver- stellten Syieisewasser- -bzw. Brennstoffmengenregler sowie mit-einem auf diesen Regler einwirkenden, von einem Iießwert des Verhältnisses der Kühl- zur Speisewassermenge gesteuerten Korrekturregelkreis, bei der neben dieser ersten-Korrektur- grüße dem Korrekturregelkreis ein zweites Itorrektursignal, das mit der Abweichung der Temperatur .des Arbeitsmittels an einer Stelle des Kessels von einem sollwert veränderlich iigt, zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daji der mit der Arbeitsmitteltemperätur in der Umgebung des LestverdampfunGs-- punktes des Kessels veränderliche Terapex@atux-meIiicnpulc dem Korrekturregelkreis (13, 40, 4i', 46, 20, 19, @'ber ein differenzierendes Zeitglied (4j) zugeführt ist. £) ..--Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-dar, der Iießimpulc (32) vor seiner Differentiation in einer Vergleichs- vorrichtung (3j) mit einem Vergleichswert (34) verglichen und seine Abweichung (35) vom Vergleichswert differenziert ist. 3) Linrichtunl; nach Ansprächen 1 und 't, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektürregelkreis in bezug auf den I4ePiiml>ul s (3?) proportional wirkend ausgebildet i;3t.