DE19932539C1 - Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern, insbesondere einer Brennkammerheizfläche in Dampfkesseln während des Betriebes. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserlanzenbläser zu entwickeln, der in Einzelteilen problemlos transportfähig, einfach zu montieren und zu reparieren, eine exakte Steuerung und eine hohe Wiederholungsgenauigkeit des Blasbildes ermöglicht, ohne erhöhte Produktionskosten zu verursachen. DOLLAR A Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß getrennt über Servomotoren mit Resolver gesteuert, die waagerecht bewegliche und höhenverstellbare an sich bekannte Lineareinheit über einen Kreuzschlitten auf einer senkrecht angeordneten Lineareinheit geführt ist, die über einen Hilfsrahmen, der vorzugsweise als U-Profil mit Befestigungsflanschen an der Kesselwand und über zwei Befestigungskonsolen seitlich an einem Mauerkasten befestigt ist, wobei das an der Lineareinheit angeordnete Kardangelenk als geschlossene Doppelrahmenkonstruktion ausgeführt ist und der äußere Rahmen in seinem oberen Bereich über ein Distanzstück mit Rippen an der Lineareinheit über zwei Flansche verbunden ist, wobei der Verbindungsflansch für die Aufnahme eines Bolzens eine Aussparung aufweist, so daß ein oberer und unterer Drehpunkt entsteht und der Bolzen über ein Distanzstück am inneren Rahmen befestigt ist, der in seiner Mitte über einen Querbolzen die Blasrohrführungshülse aufnimmt, welche an beiden Seiten jeweils einen ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärme­ übertragern, insbesondere einer Brennkammerheizfläche in Dampfkesseln wäh­ rend des Betriebes.

Gemäß DE 41 42 448 A1 ist bereits ein Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern bekannt, der mit der Mündung des Blasrohres über ein Kar­ dangelenk in einer Luke der Brennkammerwand befestigt ist und bei dem das hintere Teil des Blasrohres in einer Führung angeordnet ist, die auf einer senk­ rechten Spindel höhenverschiebbar ist, wobei die senkrechte Spindel oben und unten jeweils auf einer waagerechten Spindel horizontal verschiebbar ist. Die waagerechten Spindeln sind an ihren Enden in einem Kasten gelagert, dort befestigt und stehen auf einer Seite miteinander in Wirkverbindung.

Die Führung ist aus einem Gehäuse gebildet, daß nicht drehbar auf der senk­ rechten Spindel sitzt und an der Seite eine gabelförmige Halterung trägt, in der ein kardanförmiger Käfig angeordnet ist, der in seinem Innenteil mit einer Hülse versehen ist und darin das Blasrohr axial verschiebbar aufnimmt.

Die waagerechten Spindeln sind bei diesem Wasserlanzenbläser mit einem Faltenbalg umgeben, um die Spindeln vor Verschmutzungen zu schützen.

Nachteilig bei diesem Wasserlanzenbläser ist, daß die untere waagerechte Spindel über eine Rollenkette von der oberen waagerechten Spindel angetrie­ ben wird. Durch die bei einer Rollenkette vorhandene Fertigungstoleranz und die während des Betriebes auftretende Längenänderung der Rollenkette ist ei­ ne Nachregulierung für die untere waagerechte Spindel in beiden seitlichen Kä­ sten erforderlich. Es mußte also immer die Befestigung für die untere Spindel gelockert, nachgestellt, genau parallel zur oberen Spindel ausgerichtet und dann wieder angezogen werden.

Weiterhin ist die horizontale und vertikale Verschwenkung des Blasrohres zur Mittelstellung während des Betriebes nicht erkennbar und damit eine Kontrolle des automatisch ablaufenden Reinigungsprozesse nicht möglich.

Der Wechsel der relativ schnell verschleißenden Faltenbälge auf den waage­ rechten Spindeln macht die Demontage der Spindeln aus den Kästen erforder­ lich.

Weiterhin bekannt ist ein Wasserlanzenbläser, der in einer Luke der Brenn­ kammerwand über einen speziellen Kasten eingesetzt, mit gesonderten Düsen versehen, über zwei waagerechte und eine senkrechte Spindel geführt und mittels einer gabelförmigen Halterung mit Winkelskala und Steckkerbstück ju­ stiert ist (DE 196 37 700 A1).

Beide herkömmlichen Wasserlanzenbläser weisen zwei waagerechte und eine senkrechte, von Asynchronmotoren bewegte Spindeln auf, wobei die senk­ rechte Spindel über eine gabelförmige Halterung das Kardangelenk für die Blasrohrführung aufnimmt.

Die Steuerung beider Bläser ist über Asynchronmotoren nur mittels Inkremen­ talgebern nach Angabe der Referenzpunkte des Blasbildes durch Impulszäh­ lung möglich. Bedingt durch die Zykluszeiten der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) sowie Spiel in den Spindelmuttern, ist der Ablauf mit Unge­ nauigkeiten behaftet. Die Konstruktion des Bläsers ist aufwendig und relativ teuer. Die Befestigung bzw. Führung des Blasrohres über die gabelförmige Aufnahme ist instabil. Außerdem ist dieser Bläser an verschiedene Kesselkon­ struktionen, insbesondere unter beengten Platzverhältnissen, nur beschränkt anpaßbar. Der Blaswinkel ist mit max. 60° beschränkt. Ein Transport des Blä­ sers ist nur als Gesamtkonstruktion möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserlanzenbläser zu ent­ wickeln, der in Einzelteilen problemlos transportfähig, einfach zu montieren und zu reparieren, eine exakte Steuerung und eine hohe Wiederholungsgenauigkeit des Blasbildes ermöglicht, ohne erhöhte Produktionskosten zu verursachen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß getrennt über Servomotoren mit Resolver gesteuert, die waagerecht bewegliche und höhenverstellbare an sich bekannte Lineareinheit über einen Kreuzschlitten auf einer senkrecht an­ geordneten Lineareinheit geführt ist, die über einen Hilfsrahmen, der vorzugs­ weise als U-Profil mit Befestigungsflanschen an der Kesselwand und über zwei Befestigungskonsolen seitlich an einem Mauerkasten befestigt ist, wobei das an der Lineareinheit angeordnete Kardangelenk als geschlossene Doppelrahmen­ konstruktion ausgeführt ist und der äußere Rahmen in seinem oberen Bereich über ein Distanzstück mit Rippen an der Lineareinheit über zwei Flansche ver­ bunden ist, wobei der Verbindungsflansch für die Aufnahme eines Bolzens eine Aussparung aufweist, so daß ein oberer und unterer Drehpunkt entsteht und der Bolzen über ein Distanzstück am inneren Rahmen befestigt ist, der in sei­ ner Mitte über einen Querbolzen die Blasrohrführungshülse aufnimmt, welche an beiden Seiten jeweils einen Faltenbalg aufnehmende Anschlußstücken auf­ weist.

Die Lineareinheiten sind je nach Kessel in Größe austauschbar gestaltet und können, in Abhängigkeit von den Platzverhältnissen auch schräg angeordnet werden.

Die auf den Anschlußstücken befestigten Faltenbalge sind mit dem Blasrohr verbunden.

Das Profil zur Befestigung der Lineareinheiten an der Kesselwand wird vor­ zugsweise als U-Profil mit Flansch ausgeführt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher er­ läutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 den Bläser inkl. Befestigung im Querschnitt

Fig. 2 den Bläser mit Befestigung im Längsschnitt

Fig. 3 den Bläser mit Servomotoren in der Draufsicht

Fig. 4 das hintere Kardangelenk mit Doppelrahmenkonstruktion im Quer­ schnitt

Fig. 5 die Blasrohrführung mit Anschlußstück für den Faltenbalg

Die Konstruktion des Bläsers ist über den Hilfsrahmen 1 mittels U-Profil 2 und Befestigungsflansch 3 an der Kesselwand 4 und über die Befestigungskonsolen 5; 6 am Mauerkasten 7 angebunden. Die Beweglichkeit des Blasrohres 8 wird zum einen über eine vertikale und eine horizontale Lineareinheit 9; 10, die über einen Kreuzschlitten 11 miteinander verbunden sind, und zum anderen über ein vorderes und ein hinteres Kardangelenk 12; 13 bewerkstelligt.

Während das vordere Kardangelenk 12 in runder Form mit einer geringen Spaltbreite zur Anwendung gelangt, wird das hintere Gelenk 13 als geschlosse­ ne Doppelrahmenkonstruktion 14 mit einem äußeren Rahmen 15 und einen in­ neren Rahmen 16 ausgeführt.

Der äußere Rahmen 15 ist über das Distanzstück 17 sowie Rippen 18 und Flansch 19; 20 mit der vertikalen Lineareinheit 9 verbunden.

Der innere Rahmen 16 ist über die Aussparung 21 und Distanzstück 22 mit senkrechten Bolzen 23 an den äußeren Rahmen 15 angebunden.

Die Blasrohrführung 24 wird über den waagerechten Bolzen 25 im inneren Rahmen 16 mittig gehalten. Die Blasrohrführung 24 weist beidseitig Anschluß­ stücken 26; 27 für die Aufnahme eines jeweiligen Faltenbalges 28; 29 auf, die an ihren anderen Enden mit dem Blasrohr 8 verbunden sind und so die dauer­ haft gleitende Führung des Blasrohres 8 auch bei starkem Staub- und Schmutzanfall sauberhalten.

Jede Lineareinheit 9; 10 wird über einen Servomotor 30; 31 angetrieben.

Die Servomotoren 30; 31 sind über die Resolver 32; 33 mit der jeweiligen Steu­ ereinheit 34; 35 verbunden.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Der Wasserlanzenbläser (WLB) dient zur Entfernung von Verschmutzungen auf Heizflächen in Feuerungsanlagen. Das eingebrachte Wasser kühlt die Ver­ krustungen auf den heißen Rohrbündeln schlagartig ab, wodurch die Schlacke abplatzt.

Zur Reinigung der Heizflächen wird das Wasser mit hohem Druck durch ein Blasrohr gepumpt, an deren Ende eine nicht dargestellte Düse sitzt. Das Blas­ rohr ist im hinteren Teil in ein Achssystem eingespannt, welches in der Lage ist, jeder beliebige XY-Koordinate innerhalb der mechanischen Grenzen anzufah­ ren. Durch die Lagerung des Blasrohres im vorderen Bereich kann der Wasser­ strahl über die erfindungsgemäße Lösung einen Kegel/Pyramide von max. 100°, bezogen auf die axiale Lanzenmitte, bestreichen.

Das Verfahren der Achsen geschieht durch Servoantriebe, welche sich gegen­ über anderen Systemen durch ihre Positioniergenauigkeit auszeichnen. Nach der Referenzierung über einen außenliegenden Endschalter - nach Zuschalten der Versorgungsspannung - werden alle Verfahrbefehle in bezug auf Beschleu­ nigung, Abbremsen, Geschwindigkeit und Positionierung über ein in den Motor integriertes Wegmeßsystem (Resolver) überwacht und gesteuert. Abweichun­ gen von der Sollposition (auch nach der Positionierung) werden automatisch nachgeführt. Man spricht hierbei von Lageregelung. Dieses System unterdrückt Ungenauigkeiten in der Verfahrbewegung, die sich z. B. durch mechanische Alterung ergäben.

Um die Reinigung der Heizflächen zu optimieren, ist die Programmierung jegli­ cher Bewegungen möglich - sogenannte Blasfiguren. Diese werden in den Steuereinheiten der Achsen hinterlegt. Nach Anstoßen des Programms arbeitet der WLB die Blasfigur eigenständig ab. Die Abhängigkeit der X-/ und Y-Achse untereinander sowie das Ventil zum Ein- und Ausschalten des Wasserstrahls werden direkt aus dem Programm gesteuert. Befehle aus übergeordneten Steuerungssystemen werden während des Blasprogramms nicht benötigt. Nach Programmende wird eine Fertigmeldung abgesetzt.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

• 1. Der konstruktive Aufbau des Wasserlanzenbläsers wird erheblich verein­ facht, da
  • - eine horizontale Spindel
  • - beide Kastenprofile
  • - das Gehäuse
  entfallen.
• 2. Durch die Verwendung von Lineareinheiten anstatt herkömmlicher Spindeln ist der Bläser
  • - einfacher an die jeweiligen Platzverhältnisse anzupassen
  • - drehbar (schräg) anzuordnen
  • - demontierbar zu transportieren
  • - einfacher auf- und abzubauen
  • - problemlos reparierbar
• 3. Durch die Entwicklung einer konstruktiv neuen Ausbildung des hinteren Kar­ dangelenkes als geschlossene Doppelrahmenkonstruktion und einer verän­ derten Aufhängung entsteht ein exakt zu führendes symmetrisches System, welches sehr stabil und beweglich ist.
• 4. Der dadurch zu erreichende Hub wird stark vergrößert, so daß der Bewe­ gungswinkel bis auf max. 100° ansteigt.
• 5. Durch den Einsatz von Servomotoren mit Resolver und die Verwendung neuer Steuereinheiten, jeweils getrennt für jede Lineareinheit, entsteht
  • - ein Regelkreis ohne Ungenauigkeiten mit sehr hoher Wiederholungsge­ nauigkeit des Blasbildes.
  • - Die Steuergeräte der verschiedenen Lineareinheiten kommunizieren mit­ einander.
  • - Ein Nachlauf der Bläser entfällt.
  • - Eine zentrale digitale Kontrolle von der Leistungsstufe bis zum Sollwertge­ nerator ist möglich.
  • - Ein integriertes Steuern von Bewegungen und ein Regeln von Geschwin­ digkeiten ist in einem Gerät möglich.
  • - Der Verkabelungsaufwand ist gering.
• 6. Die Angabe von Referenzpunkten, die Inkrementalgeber, die Impulszählung und die bisherigen Asynchronmotoren können entfallen.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Hilfsrahmen

2

U-Profil

3

Befestigungsflansch

4

Kesselwand

5

Befestigungskonsole

6

Befestigungskonsole

7

Mauerkasten

8

Blasrohr

9

vertikale Lineareinheit

10

horizontale Lineareinheit

11

Kreuzschlitten

12

vorderes Kardangelenk

13

hinteres Kardangelenk

14

Doppelrahmenkonstruktion

15

äußerer Rahmen

16

innerer Rahmen

17

Distanzstück

18

Rippen

19

Flansch

20

Flansch

21

Aussparung

22

Distanzstück

23

senkrechter Bolzen

24

Blasrohrhülse

25

Querbolzen

26

Anschlußstück

27

Anschlußstück

28

Faltenbalg

29

Faltenbalg

30

Servomotor

31

Servomotor

32

Resolver

33

Resolver

34

Steuereinheit

35

Steuereinheit

Claims (5)

1. Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern, insbesondere einer Brennkammerheizfläche in Dampfkesseln, der mit der Mündung des Blas­ rohres über ein Kardangelenk in einer Luke der Brennkammerwand befestigt und dessen hinteres Teil des Blasrohres in einer Führung angeordnet ist, die senkrecht höhenverschiebbar und waagerecht beweglich an einer an sich be­ kannten Lineareinheit über ein weiteres Kardangelenk befestigt ist, welches als Innenteil eine Hülse aufweist, in der das Blasrohr axial verschiebbar angeord­ net ist, gekennzeichnet dadurch, daß getrennt über Servomotoren (30; 31) mit Resolver (32; 33) gesteuert, die waagerecht bewegliche und höhenverstellbare an sich bekannte Lineareinheit (10) über einen Kreuzschlitten (11) auf einer senkrecht angeordneten Li­ neareinheit (9) geführt ist, die über einen Hilfsrahmen (1) und über zwei Befestigungskonsolen (5; 6) an der Kesselwand (4) befestigt ist, wobei das an der Lineareinheit (9) angeordnete Kardangelenk (13) als ge­ schlossene Doppelrahmenkonstruktion (14) ausgeführt ist und der äußere Rahmen (15) in seinem oberen Bereich über ein Distanzstück (17) mit Rippen (18) an der Lineareinheit (9) über zwei Flansche (19; 20) verbunden ist, wobei der Verbindungsflansch für die Aufnahme eines Bolzens (23) eine Aussparung (21) aufweist, so daß ein oberer und unterer Drehpunkt entsteht und der Bolzen (23) über ein weiteres Distanzstück (22) am inneren Rahmen (16) befestigt ist, der in seiner Mitte über einen Querbolzen (25) die Blasrohrführungshülse (24) auf­ nimmt, welche an beiden Seiten jeweils einen Faltenbalg (28; 29) aufnehmende Anschlußstücke (26; 27) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lineareinhei­ ten (9; 10) je nach Kessel in ihrer Größe austauschbar gestaltet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Li­ neareinheiten (9; 10) aus ihrer vertikalen bzw. senkrechten Position abwei­ chend, den Platzverhältnissen angepaßt, schräg angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die auf den An­ schlußstücken (26; 27) angeordneten Faltenbalge (28; 29) mit dem Blasrohr (8) verbunden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Profil (2) U- förmig ausgeführt ist.