DE1501507B2 - Verfahren zur regelung der austrittstemperatur eines stroemungsmittels aus einem waermetauscher - Google Patents

Verfahren zur regelung der austrittstemperatur eines stroemungsmittels aus einem waermetauscher

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DE1501507B2 DE19651501507 DE1501507A DE1501507B2 DE 1501507 B2 DE1501507 B2 DE 1501507B2 DE 19651501507 DE19651501507 DE 19651501507 DE 1501507 A DE1501507 A DE 1501507A DE 1501507 B2 DE1501507 B2 DE 1501507B2
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Electncite de France (Service Na tional) Paris
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Description

1 2
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur in die Arbeitsweise des Kernreaktors selbst oder in Regelung der Austrittstemperatur eines Strömungs- die Verbindung zwischen dem Kernreaktor und dem mittels aus einem Wärmetauscher, das in diesem Wärmetauscher eingreifen will, was im Interesse durch ein insbesondere von einer Kernenergieanlage eines störungsfreien Arbeitsablaufes innerhalb der geliefertes Heizmittel von relativ kleiner Übertempe- 5 Gesamtanlage unerwünscht ist. ratur aufgeheizt wird, unter Einwirkung auf den Durch- Ausgehend von dem eingangs bezeichneten besatz eines der beiden Mittel durch den Wärmetauscher. kannten Stande der Technik liegt der Erfindung die
Ein Verfahren dieser Art ist in der deutschen Aus- Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der
legeschrift 11 42 367 beschrieben. Bei diesem be- Austrittstemperatur eines Strömungsmittels aus einem
kannten Verfahren geht es darum, die Austrittstem- io Wärmetauscher anzugeben, das auch bei starkem
peraturen nicht nur für das in dem Wärmetauscher Absinken der Eintrittstemperatur des Heizmittels in
beheizte Strömungsmittel, sondern auch für das Heiz- den Wärmetauscher eine optimale Ausnutzung der
mittel konstant zu halten, und dieses Ziel wird da- von der Quelle für das Heizmittel, also beispielsweise
durch erreicht, daß die den Wärmetauscher durch- einer Kernreaktoranlage, gelieferten Wärmeenergie
strömende Menge an beheiztem Strömungsmittel 15 gewährleistet, ohne daß es dazu eines Eingriffs in
nach Maßgabe der Austrittstemperatur dieses Strö- diese Anlage selbst bedürfte.
mungsmittels so verändert wird, daß diese Temperatur Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren einen konstanten Wert behält. Eine solche Arbeits- der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch weise mit einem festen Sollwert für die Austritts- gelöst, daß als maßgebend für die Veränderung des temperatur des beheizten Strömungsmittels hat jedoch 20 Durchsatzes eine von der Differenz zwischen der Einden Nachteil, daß bei einem Absinken der Eintritts- trittstemperatur des Heizmittels und der Austrittstemperatur des Heizmittels unter diesen festen Soll- temperatur des Strömungsmittels abgeleitete Größe wert für die Austrittstemperatur des beheizten Strö- verwendet wird.
mungsmittels der Durchsatz dieses Strömungsmittels In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise
durch den Wärmetauscher Null wird, was einerseits 25 veranschaulicht. Dabei zeigen deren F i g. 1 bis 4
die einer dem Wärmetauscher nachgeschalteteti jeweils schematische Darstellungen von zur Durch-
Arbeitsmaschine zugefiihrte thermische Leistung führung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens ge-
ebenfalls Null werden läßt und andererseits unklare eigneten Anordnungen.
und möglicherweise gefährliche Temperaturverhält- Die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen
nisse im Inneren des Wärmetauschers entstehen läßt. 30 enthalten sämtlich einen Wärmetauscher mit einem
Auf S. 96 der Zeitschrift »Control« vom Juni 1961 Außenmantel 1, der von einem Heizmittel durchist weiter ein Verfahren zur Regelung der Heiz- strömt wird, das an der Stelle A in Richtung des mitteltemperaturen in einem Wärmetauscher-Kreis- Pfeiles 2 eintritt und an der Stelle B aus dem Mantel lauf beschrieben, bei dem neben anderen Meßgrößen wieder austritt. In dem Mantel 1 ist eine als Schlange des Heizmiteis auch dessen Eintrittstemperatur in den 35 ausgebildete Wärmetauschleitung 3 vorgesehen, die Wärmetauscher auf die Verstellung des Durchsatzes von einem durch das Heizmittel beheizten Strömungsdes beheizten Strömungsmittels durch den Wärme- mittel durchströmt wird, das in Richtung des Pfeitauscher einwirkt. Eine Regelung der Austritts- les 4 an der Stelle C eintritt und an der Stelle D temperatur des Strömungsmittels ist dabei jedoch austritt,
nicht vorgesehen. 4° Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausfüh-
In der schweizerischen Patentschrift 368 508 ist rungsbeispiel regelt man die Austrittstemperatur S1
ein Regelverfahren für die Austrittstemperatur eines des beheizten Strömungsmittels gegenüber der Ein-
in einem Wärmetauscher beheizten Strömungsmittels trittstemperatur F1 des Heizmittels durch Beeinflus-
beschrieben, das sich der Einspritzung von warmem sung der Menge des beheizten Strömungsmittels
oder kaltem Strömungsmittel bedient, die durch eine 45 derart, daß die Differenz zwischen beiden Tempera-
im Inneren des Wärmetauschers gemessene Tempera- türen konstant bleibt:
turdifferenz des aufzuheizenden Strömungsmittels _
gesteuert wird, die ihrerseits gegebenenfalls mit der 1 — •''1 —\> W Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur für wobei S0 eine Bezugsgröße ist. >, das Strömungsmittel bzw. mit einem Sollwert für 50 Die Eintrittstemperatur F1 des Heizmittels wird an letztere Temperatur in Beziehung gesetzt wird. Das der Stelle 5 gemessen und durch einen Wandler 6 in Übertragungsverhalten des Reglers kann dabei durch ein Signal umgeformt. In ähnlicher Weise wird die weitere Betriebsgrößen des Wärmetauschers beein- Austrittstemperatur S1 des beheizten Strömungsmittels flußt werden. Eine Berücksichtigung der Heizmittel- an der Stelle 7 gemessen und durch einen weiteren eintrittstemperatur ist dabei jedoch nicht vorgesehen. 55 Wandler 8 in ein Signal umgeformt. Ein von Hand Die deutsche Auslegeschrift 1 069 320 schließlich eingestellter Signalgeber 9 liefert schließlich ein konbeschreibt eine Regelung für die Eintrittstemperatur stantes Signal, das der Bezugsgröße S0 entspricht, eines Heizmittels in einen Wärmetauscher, die als Die genannten drei Signale werden einer Summa-Maß für die Regelung dieser Temperatur eine von tionseinrichtung 10 zugeführt, die ihrerseits ein der Eintrittstemperatur des Heizmittels selbst und der 60 Signal liefert,das der algebraischen SummeF1 -S1- Sn Austritstemperatur des beheizten Strömungsmittels entspricht. Dieses letztere Signal wird einem Relais 11 abgeleitete elektrische Spannung benutzt, die jedoch zugeführt, das eine Proportional-Integral-Wirkung nicht ein Maß für die Differenz dieser Temperaturen ausübt und das erwähnte Signal mit einem Signal für darstellt. Außerdem ist dieses bekannte Regelverfah- den Wert Null vergleicht. Das Relais 11 liefert an ein ren für Kernreaktoranlagen insofern ungeeignet, als 65 Regelventil 12 ein Steuersignal der Form man bei diesen die Heizmitteleintrittstemperatur, die r / 1 \1
bei diesem Regelverfah ren als zu regelnde Größe K (F1S1 Sn) 1 + J j L
anzusehen ist. nicht in der Hand hat, wenn man nicht I \ Τι ρ /I
wobei T1- die Zeitkonstante der Integration und ρ die Frequenzvariable der Laplacetransformation ist.
Dieses Regelventil 12 verstellt die Menge des beheizten Strömungsmittels so, daß ständig die oben angeführte Gleichung (1) erfüllt ist.
Bei der in F i g. 2 dargestellten Variante hat die Bezugsgröße S0 keinen festen Wert, sondern stellt eine Funktion der Leistung des Wärmetauschers, genauer des Durchsatzes Qs des beheizten Strömungsmittel dar. ίο
Die Summationseinrichtung 10 erhält in diesem Fall als drittes Signal das Signal / (Qs), das von einem mit dem Ausgangswandler 14 verbundenen Funktionsgenerator 13 geliefert wird. Dieser an sich bekannte Funktionsgenerator 13 kann beispielsweise eine Steuerscheibe 15 enthalten, die vom Wandler 14 verdreht wird und deren Profil der gewünschten Funktion entspricht. Je nach der Winkelstellung lenkt die Steuerscheibe 15 das Ende eines um den Drehpunkt 17 schwenkbaren Winkelhebels 16 aus. Der andere Arm 18 dieses Winkelhebels 16 ist mit dem Abgriff eines Potentiometers 19 verbunden.
Bei der Variante gemäß F i g. 3 ist die Bezugsgröße eine Funktion g (F2) der Austrittstemperatur F2 des Heizmittels. Diese Temperatur wird an der Stelle 20 im Bereich des Austritts des Heizmittels gemessen und durch einen Wandler 21 umgeformt, dessen Signal einem Funktionsgenerator 22 zugeführt wird, der an die Summationseinrichtung 10 angeschlossen ist. Die Funktion g (F9) kann außer einem proportionalen Ausdruck dynamische Ausdrücke enthalten, die Integrations- oder Differentiationswerte gegenüber der Zeit darstellen.
Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das dynamische Ansprechverhalten der An-Ordnung noch dadurch verbessert, daß dem geschlossenen Regelkreis, wie er bei der Ausführung gemäß F i g. 1 vorhanden ist, noch die Regelwirkung eines offenen Kreises überlagert ist. Diese Wirkung beruht darauf, daß im Gleichgewichtszustand die gesamte Wärmebilanz Null ist, gemäß der Gleichung
(2)
wobei Qp und Qs die Mengen je Zeiteinheit, d. h. die Durchsätze für das Heizmittel bzw. das beheizte Strömungsmittel darstellen.
Die Berechnung der linken Seiten dieser Gleichung erfolgt ausgehend von folgenden Werten:
Durchsatz QF des Heizmittels,
Differenz F1-F2 der Eintritts- und Austrittstemperatur des Heizmittels,
Durchsatz Qs des beheizten Strömungsmittels,
Differenz S1- S2 der Eintritts- und Austrittstemperatur des beheizten Strömungsmittels.
Die genannten Werte werden jeweils gemessen und durch die Wandler 23, 24, 25 bzw. 26 in entsprechende Signale umgeformt.
Die Auswertung dieser Signale erfolgt durch die Multiplikatoren 27 und 28 sowie durch die Summationseinrichtung 29, so daß man schließlich ein der linken Seite der Gleichung (2) entsprechendes Signal erhält. Dieses Signal wird dem Additionsrelais 30 zugeführt, das dieses Signal dem vom geschlossenen Regelkreis gemäß F i g. 1 erzeugten Signal hinzufügt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Regelung der Austrittstemperatur eines Strömungsmittels aus einem Wärmetauscher, das in diesem durch ein insbesondere von einer Kernenergieanlage geliefertes Heizmittel von relativ kleiner Übertemperatur aufgeheizt wird, unter Einwirkung auf den Durchsatz eines der beiden Mittel durch den Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß als maßgebend für die Veränderung des Durchsatzes (Qj; oder Qr) eine von der Differenz zwischen der Eintrittstemperatur (F1) des Heizmittels und der Austrittstemperatur (S1) des Strömungsmittels abgeleitete Größe verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ableitung der maßgebenden Größe die Differenz (F1-S1) mit einem Wert verknüpft wird, der eine Funktion der Menge des beheizten Strömungsmittels darstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ableitung der maßgebenden Größe die Differenz (F1-S1) mit einem Wert verknüpft wird, der eine Funktion der Austrittstemperatur des Heizmittels darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maßgebende Größe mittels eines offenen Regelkreises durch ein Signal beeinflußt wird, das dem augenblicklichen Unterschied zwischen der vom Heizmittel abgegebenen Wärmemenge und der im gleichen Zeitintervall vom beheizten Strömungsmittel aufgenommenen Wärmemenge entspricht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19651501507 1964-08-13 1965-08-06 Verfahren zur regelung der austrittstemperatur eines stroemungsmittels aus einem waermetauscher Ceased DE1501507B2 (de)

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BE829567A (fr) * 1975-05-28 1975-11-28 Acec Installation de reglage d'admission d'eau alimentaire secondaire au bas d'un generateur de vapeur
SE8006391L (sv) * 1980-09-12 1982-03-13 Jacob Weitman Sett att reglera en vermevexlare
EP0147407B1 (de) * 1983-05-23 1988-06-01 Solar Turbines Incorporated Dampferzeugerregelungssysteme

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