DE2339250A1 - Regelsystem fuer zwangsdurchlauf-boiler - Google Patents

Description

"Regelsystem für Zwangsdurchlauf- Boiler"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Regelsystem zur Regelung der Brennstoffzufuhr beim Start eines Zwangsdurchlauf- Boilers.

Wenn ein Zwangsdurchlauf- Boiler mit überkritischem Durck gestartet wird,ist die Temperatur-Anstiegsrate des Beschickungswassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand auf weniger als beispielsweise 220 ° G/h und die temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer auf weniger als beispielsweise 538 ° C beschränkt/um den Überhitzer und den Nacherhitzer zu schützen und zerstörende Spannungen und thermische Schocks in den Schweißverbindungen zu vermeiden.

Die Wirkungsweise und die Regelung eines Zwangsdurchlauf-Boilers wird unter Bezugnahme auf Pig.1 beschrieben. Das Beschickungswasser wird von einer Wasserpumpe 01 über einen Erhitzer 02, einen Abgasvorwärmer 03 und eine Mischkugel 04 an eine Umlaufpumpe 05 gebracht, welche es in eine wassergekühlte Brennkammer wand 06 treibt. Wenn sich der Boiler beim Start in seinem Anfangszustand befindet, wird das erhitzte Wasser über ein

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Entnahmeventil Ö7 zu einem Wasser- und Dampfseparator 08 geleitet, weil sowohl ein vorgespanntes Boiler-Drosselventil 012 als auch ein Boiler-1/rosselventil 013 geschlossen sind. Der Dampf aus dem Separator 08 wird über ein Boiler-Startventil 09 an einen Überhitzer 010 gegeben. Ein Teil des Wassers von der Brennkammerwand 06 wird über ein Rücklaufventil 011 an die Mischkugel 04· gegeben, in welcher es mit dem Wasser aus dem Abgasvorwärmer 03 gemischt wird. Wenn der Boiler gestartet ist, wird die Zuflußrate des Beschickungswassers konstant gehalten und im allgemeinen wird die zulässige Mindestrate aufrecht erhalten, welche 5 ί° der Durchflußrate in einem forcierten Zwangsdurchlauf-Boiler und 25 bis 30 ^cß> der Durchflußrate in einem üblichen Zwangsdurchlauf-Boiler beträgt.

Der Wasserdruck am Auslaß der Brennkammerwand 06 wird durch ein Entnahme- oder Ablaufventil 07 auf einen vorbestimmten Viert begrenzt. Somit wird der Temperaturanstieg des V/assers beim Start des Boilers bei konstanter Durchflußrate des Beschickungswassers geregelt. Die Temperaturanstiegsrate des Wassers am Auslaß der Brennkaimerwand und die Temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer werden innerhalb der oben genannten Grenzen gehalten und die Brennstoffzufuhr wird so geregelt, daß der Temperaturanstieg des V/assers am Auslaß der Brennkamraerwand im wesentlichen konstant gehalten wird. Unter diesen Bedingungen wird der Boiler hoeh^gefahren.

Wenn die Dampfzustände am Auslaß des Boilers mit der Metalltemperatur der Turbine übereinstimmen, wird Dampf an eine Turbine 014 geleitet, deren Geschwindigkeit allmählich ansteigt. \'lenn die Tür cine sins bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, v/ird sie mit eine::. Generator gekoppelt. In diesem Pail wird die Temperaturregeln ar.g fortgesetzt durch Regelung des 3rennstöffzuflu3ses ,Lis d&s Wasser am Auslaß der wassergekühlten Brennkararnerwand r-Ln^ vcrbestimmte Temperatur erreicht. Wenn die Qualität des Besuhickun^sv^ijae^s beirr* Koeh-

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fahren des Boilers nicht befriedigend ist, ist eine Regelung der Brennstoffzufuhr ebenfalls erforderlich,um die Temperatur des V/assers am AuslaiB der 3rennkammerwand auf einem konstanten Viert zu halten.

Deswegen müssen die Bedienungspersonen um diese beiden Regelungen durchzuführen sowohl die !Temperatur des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand als auch die Temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer regeln,wobei ein Aufzeichnungsgerät oder eineAnzeigevorrichtung benutz werden. Die Bedienungspersonen müssen diese beiden geregelten Größen innerhalb der obigen Grenzwerte halten, so daß die Befeuerungsrate innerhalb einer kurzen Zeit eingeregelt werden kann. Hieraus folgt, daß die Temperatur des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand innerhalb der obigen Grenze gleichmäßig bei maximaler Rate gesteigert werden muß.

Die Bedienungspersonen können aber nur unter Ablesung einer Temperaturaufzeichnung aufgrund ihres Ermessens der physikalischen Eigenschaften des umlaufenden V/assers regeln, welche sich in Abhängigkeit des Temperaturanstiegs ändern. Alternativ können sie eine Regelung auf der Basis der Temperaturanstiegsrate durchführen, wie sie sich unter Benutzung eines Maßstabes von einer Temperaturaufzeichnung lesen läßt. Veil die Überwachung und Regelung der Brennstoffzufuhr und des Temperaturanstiegs im allgemeinen acht Stunden andauern, ist ein hochqualifiziertes Bedienungspersonal notwendig und deswegen fällt die Genauigkeit der Regelung bei manueller Ausführung mit den Pehlern des Bedienungspersonals.

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Zusammenfassung der erfikdukg

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird die Befeuerungs-Geschwindigkeit in Abhängigkeit von bestimmten, wichtigen, kontrollierten Daten automatisch gesteuert, wenn ein überkritischer Zwangsdurchlauf-Boiler gestartet wird, so daß die Belastung der Bedienungspersonen verringert und eine manuelle Betätigung ausgeschaltet werden kann. Die Temperaturanstiegs-Geschwindigkeit des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwandung und die Temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer werden präzise innerhalb der notwendigen Grenzen gehalten, so daß die Temperatur des durchlaufenden Wassers mit einer einheitlichen Geschwindigkeit gesteigert werden kann und der Boiler in einer wirtschaftlichen Weise in kurzer Zeit gestartet werden kann.

Das erfindungsgemäße Regelsystem, welches die oben genannten und andere Eigenschaften aufweist, zeigt folgende Merkmale und Vorteile:

(1) Der Temperaturanstieg des V/assers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand wird mit einer konstanten Rate bewirkt, das heißt, die Temperaturänderungsrate ist konstant.

(2) Das Regelsystem beruht nicht auf den herkömmlichen Prinzipien wobei die Regelung eine Folge des Ergebnisses einer direkten oder einer unvollständigen Differentiation einer gesteuerten Veränderlichen, wie beispielsweise der Temperatur des Beschickungswassers ist. Eine solche Methode hat im Hinblick auf die Genauigkeit, die Stabilität, die Vielseitigkeit usw. viele Fehler. 7/eiterhin basiert das Regelsystem nicht auf einer durchschnittlichen Änderungsrate,

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die von einem Integrierer oder den Informationsspeichereigenschaften eines Magnetbandes gewonnen ist. Die.Temperaturanstiegsrate wird durch einfache Rechenbausteine der Einzelsysteme gesteuert, wie einem Grundsystem zur Bestimmung der Brennstoff-Durchflußrate, einem Zufluß-Steuersystem und einem Rückfluß-Steuersystem.

(3) Die Regelung ist mit jeder gewünschten Temperaturänderungs- (Anstiegs-) rate des Beschickungswassers möglich.

(4) ils ist eine Halteregelung zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur möglich.

(5) Die Temperatur des Beschickungswassers am Ausfluß der wassergekühlten Brennkammerwand kann automatisch mit einer Rate gesteigert werden, die innerhalb der Sicherheitsgrenzen liegt, wobei eine manuelle Betätigung nicht erforderlich ist.

(6) Das Regelsystem kann in jedem Punkt der Temperatursteigerung eingesetzt werden, so daß ein weicher Übergang auf automatischen Betrieb sichergestellt ist.

(7) Das Regelsystem ist vom intermittierenden Typ und kann, im Zusammenhang mit einem elektronischen Rechner als Direktsteuersystem benutzt werden und kann,im Zusammenhang mit digitalen Steuergeräten, mit üblichen Steuervorrichtungen auf das Startsystem angewendet werden.

Im allgemeinen ändert sich die Temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer in Abhängigkeit einer Änderung der Brennstoffzufluß- oder Befeuerungsrate innerhalb einer Minute. Die Temperatur des V/assers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammer benötigt jedoch für eine Änderung zwischen zehn und zwanzig Minuten nach einer Änderung der Befeuerungsrate. Das heißt, daß die Reaktion einer

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Temperaturänderung der Gase am Auslaß der Brennkammer von derjenigen des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand erheblich abweicht und daß die Steuerung einer Brennstoffzuflußrate nur erfolgen kann, wenn die geregelten Variablen einen vorbestimmten Wert überschreiten. Aus diesem Grunde werden entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Regelschaltung zur Regelung der Temperatur der Gase am Auslas der Brennkammer, also eine Gas temperaturschal tung, und eine Regelschaltung zur Regelung der Temperaturanstiegsrate des Wassers am Auslaß der was sergekühlten Brennkammerwand, also eine Flüssigkeitstemperaturschaltung vorgesehen, die unabhängig voneinander aber in ihrer Wirkungsweise kombiniert sind.

Eine Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Regelsystem für Zwangsdurchlauf-Boiler.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist ein Regelsystem der genannten Art, welches selbsttätig arbeitet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Regelsystem der genannten Art, mit welchem ein Zwangsdurchlauf-Boiler in wirtschaftlicher Weise in kurzer Zeit gestartet werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung mögen nun anhand einer typischen Ausgestaltung derselben und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert sein. Es bedeuten:

Pig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Zwangsdurchlauf-Boilers.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines Regelsystems zur Regelung der Befeuerungs- oder Brennstoff zufluiSrate beim Start eines Zwangsdurchlauf-Boilers.

Pign. 3 u. 4 sind Aufzeichnungen zur Erläuterung einer Re gelschaltung zur Regelung des automatischen Temperaturanstieges, welche die Regelschaltung zur Rege

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lung des automatischen Temperaturanstieges mit konstanter Rate in dem Wasser am Auslaß einer wassergekühlten Brennkammerwand darstellen.

Pig. 5 ist eine Aufzeichnung, welche die Arbeitsweise einer Schaltung zur automatischen Temperaturregelung der Gase am Auslaß der Brennkammer zeigt.

Pig. 6 ist eine detaillierte Blockschaltung eines erfindungsgemäßen Regelsystem.

Pig. 7 ist eine graphische Darstellung der Daten, die unter Benutzung des erfindungsgemäßen Regelsystems mit einer Testanlage erzielt werden.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG

Es sei zunächst auf Pig.2 Bezug genommen, welche das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Prinzip darstellt, und nun sei eine Flüssigkeitstemperatur-Schaltung und eine Gastemperatur-uchaltung, wie in Pig.2 dargestellt, beschrieben. In der Flüssigkeitstemperatur-Schaltung haben die Symbole folgende Beudeutungen:

t Zeit

Δ Τ Periode der intermittierenden Regelung ■ Pf(i) Brennstoffzuflußrate
Pfc(i) Brennstoffzuflußrate im i-ten Schritt

Zufluisraten-Korrektur im i-ten Schritt Pfb Brennstoffzufluß-Basisrate APfCi) .änderung der Zuflußrate"vom (i-i)ten Schritt zum i-ten Schritt

Ts eingestellte Flüssigkeitstemperatur Tw tatsächliche Flüssigkeitstemperatur (am Auslaß der

wassergekühlten Brennkammerwand) Tw(i) Flüssigkeitstemperatur beim i-ten Schritt Tw(O) Anfangstemperatur der Flüssigkeit (Flüssigkeitstemperatur zu Beginn der erfindungsgemäßen Regelung)

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Die Änderung der Breiiiistoffzuflu.iraTe > aie aur Steigerung der Wassertemperatur an Ausl-ai car v/a.-jiier.vckühltcn Brennkammerwand notwendig ist, ergibt sich bei einer vorbestimmten Anstiegsrate der Plüssigkeitstemperatur wie folgt:

dPf _n /d'is dTw\

dt" - ^G (dt~ "" dt~/

(1)

worin G = konstant.

Zur Einführung der intermittierenden Steuerung wird die Gleichung (1) in folgender Porm angeschrieben:

( Δ Ts L Tw \

V Δϊ "αϊ Ί

Al η (

ΔΪ" V Δϊ "αϊ Ί ■ (2)

Zur gleichförmigen Steigerung der Wassertemperatur am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand muß der folgende Zusammenhang befriedigt v/erden;

worin K = konstant und kleiner als ein Grenzwert.

\ienn die Periode der intermittierenden Steuerung Δ Τ konstant ist, wird Δ 2s(i) ein konstantes H, was von Δ Τ und einer Temperatur—Anstiegsraten—Einstellung abhängig ist Das heißt

Λ 2s(i) = H
deswegen gilt

Sfc(J) = Y Δ Ff(i) (4)

j=-f

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Wobei andererseits

Λ Tw(i) = Tw(i) - iv/(i - 1}

Wenn man dies in Gleichung "(4-) einsetzt, erhält man Pfc(i) =[3-H- -

deswegen ergibt sich die Zuflußrase im j-ten Schritt durch:

Pf (j) = Pfb + Pfc(ö)

= Ffb + G [j^H - fgwCi) - Tw(o)7] (5)

Aus der Gleichung (5) erkennt man, daß die Zuflußrate Ff(;j) im 3-ten Schritt aus den ersten Ausdruck (i),der Easisrate des BrennstoffZuflusses Ffb, die von der Wasser-Zuflußrate abhängt, dem zweiten Ausdruck (2) von GjH oder der im Hinblick auf eine zu erwartende Steigerung hinzuzufügenden Zuflußrate (Zufluß-Steuersystem), und dem dritten Ausdruck (3) der Zuflußratenkorrektur (Rückfluß-Steuersystem GJTv;(o)-£u(o] erhalten durch Feststellen und itückfuhren von Tw(j)) besteht.

uer Schaltkreis für die Anstiegsrate der Flüssigkeitstemperatur entsprechend dem obigen Prinzip ist in Fig. 2 oberhalb der strichpunktierten Linie dargestellt; er umfaßt den Boiler 1 und die Einsteller für die Zuflußrate des Beschickungswassers , mittels welcher die erforderliche Zuflußrate des Wassers eingestellt wird^wenn der Boiler gestartet und ein entsprechendes Signal erzeugt wird.

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Zwischen einem Einsteller 2 und einem Boiler 1 ist ein Zuflußregler 3 für das Beschickungswasser angeschlossen, der die Zuflußrate des an den Boiler 1 zu liefernden Wassers in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Flußraten-Sinstellers 2 regelt. Ein erster Proportional-Rechenbaustein liegt mit seinem Eingang am Ausgang des Uinstellers 2, während sein Ausgang mit einem ersten Eingang eines ersten Addierers 5 verbunden ist um das plus oder positive Eingangssignal an den Addierer zu bringen.

Sin Durchflußregler 6 für den Brennstoff ist mit dem ersten Addierer 5 verbunden und regelt in Beantwortung der Ausgangsgröße des ersten Addierers 5 den Brennstoffzufluß, der an den Startbrenner in dem Boiler 1 au liefern ist. Die Schaltung umfaßt weiterhin einen Semperaturanstiegsregler, an welchem eine Temperaturanstiegsrate für das Wasser am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand eingestellt wird, wenn, der Boiler gesparte-: v/ird und :.::. Beantwortung auf einen Abtastiinpul33 der für "see ^egelper;.ode oder jeden liegel-Zyklus erzeuge- wirc., -vird ctr Aus£-R~ig :;n H gesteigert, Der Ausgang des "effiperatnraiiStisgsre^lors 7 ist nit einem ernten Eingang sirus cA-'sitsn A^diersrs 3 verbunden \:.τ: an diesen eine positive BingangsgroSe zn bringen., ^ar Eingang eines zweiten Hechenbausteir-s 9 isv mit ces Ausgang des zweiten Addierers 8 verbunden und der ^usgan^aiischlnu· des Bausteins 9 ist mit der zweiten Eingang.=-'kieiiii,.e des ersten Addierers verbunden um an diesen eine positive Eingangsgröße zu bringen.

Es ist ein Einateller 10 für die Anfangstemperatur der Flüssigkeit vorgesehen, mittels dessen die temperatur des Wassers am Auslad der wassergekühlten Brennkammerwand des Boilers 1 auf einen Anfangswert eingestellt wird, wenn das erfindungsgeniäße automatische Regelsystem in Betrieb gesetzt wird. Ein Temperaturfühler 11 ermittelt kontinuierlich die Temperatur des Wassers am Auslaß der wassergekühlten

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Brennkammerwand und dessen Ausgangsgröße ist einem ersten Eingang eines dritten Addierers 12 als eine positive Eingangsgröße zugeführt, während der Ausgang des Einstellers 10 für die Anfangstemperatur als eine kleinere oder negative Eingangsgröße an einen zweiten Eingangsanschluß des dritten Addierers 12 gelegt ist. Eine Abtasteinrichtung 13 liegt mit einer ihrer Eingangsklemmen am Ausgang des dritten Addierers 12 und eine Halteeinrichtung 14 liegt mit ihrem Eingang am Ausgang der Abtasteinrichtung 13» während ihr Ausgang mit dem zweiten Eingang des zweiten Addierers 8 verbunden ist, um diesem ein minus oder negatives Eingangssignal zuzuführen.

Ein in die Schaltung einbezogenes Relais 15 hat einen kontakt, der mit dem Erregeranschluß der Äbtasteinrichtung 13 und mit dem Abtastimpuls-Eingang des temperaturanstiegsreglers 7 verbunden ist. An dem anderen Kontakt des Relais 15 liegt der Ausgangsauschluß eines Abtastimpuls-Generators 16. Der Generator 16 erzeugt Abtastimpulse mit einer vorbestimmten Frequenz, die dem Segelzyklus entspricht.

WIRKUNGSWEISE

Wenn der Boiler gestartet wird, wird an dem Beschickungswasser-Einsteller 2 eine ilußrate Pw eingestellt und die Ausgangsgröße des Einstellers 2 gelangt an den Regler 3» so daß dem Boiler 1 mit einer bestimmten Zuflußrate V/asser zugeleitet wird. Die Ausgangsgröße des Einstellers 2 gelangt auch an den Proportional-Rechenbaustein 4, se daß sie in "ein Signal umgeformt wird, welches die Basisrate Ffb des BrennstoffZuflusses darstellt und welches an den ersten Addierer 5 geleitet wird.

Eine Temperaturanstiegsrate H für jeden Regelzyklus Δ Κ wird an dem Temperaturanstiegsregler 7 eingestellt und dessen Ausgangsgröße steigert sich in Beantwortung eines

AU

jeden über das geschlossene Relais '.'? empfangener;. Impulses von dem Abtastiinpulsgeiierator 16 un einen der Größe H entsprechenden Zuwachs. Das Ausgangssignal wird an den zweiten Addierer 8 gegeben.

In einem ersten Schritt steigt die temperatur mit der eingestellten Beschickungswasser-Zuflußrate IV und der Brennstoff zufluß-Basisrate i'fb an. liach einer Zeit ΔT die einen. Regelzyklus darstellt, wird ein Abtastinipuls an den Temperaturanstiegsregler 7 gegeben um den letzteren automatisch auf ein XH zu setzen. Die Differenz Tw - TTw(O) zwischen der Temperatur Tw am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand, die ständig von dem Temperaturfühler 11 überwacht wird, und die Anfangs temperatur Tw (0) des V/assers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand, wie sie an dem Einsteller 10 für die Anfangstemperatur eingestellt ist, wird von dem dritten Addierer 12 abgeleitet und von der Äbtasteinrichtung 13 und der Halteeinrichtung 14 abgetastet, so daß C 1 χ H - (tw(i) - Tw(O))]] von dem Addierer .8 abgeleitet werden kann. Der Ausgang des Addierers 8 gelangt an den zweiten Proportional-Rechenbaustein 9· Als Folge wird die Temperatur des Beschickungswassers für den ersten Regelzyklus ΔT mit der Rate (Pfb + ?fc (1)) gesteigert. Eine ähnliche Operation erscheint in jedem Regelzyklus.

In dem i-ten Schritt, d.h. zum Zeitpunkt ΪΔ2 nach dem Start ist der Temperaturanstiegsregler 7 auf iH eingestellt und die Differenz Tw - Tw(O) zwischen der Temperatur Tw und der Anfangstemperatur Tw(O) wird von dem dritten Addierer 12 abgeleitet. Diese Differenz wird durch die Abtasteinrichtung 13 und die Halteeinrichtung 14 in die Form Tw(i) - Tw(O) umgewandelt und als ein negatives Signal an den zweiten Addierer 8 zurückgeleitet, an welchem das Signal iH von dem Temperaturanstiegsregler 7 liegt. Das Ausgangssignal iH - (Tw(i)-Tw(O)) von dem zweiten Addierer wird

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durch den zweiten Proportional-Kechenbaustein 9 in das Brennstoffzufluß-Korrektursignai Pfe(i) umgeformt, welches an den ersten Addierer 5 gelegt ist, wo es zu dein Brennstoff luß-3asisratensignal Pfb iiirizuaddiert wird, so daß das Brennstoff-Zuflußsignai Pf(i) abgeleitet wird. !Der Durchflußregler 6 für den Brennstoff regelt den an den Startbrenner des Boilers 1 zu liefernden Brennstoffzufluß l.n Beantwortung des Brennstoffra.t«nsignals Pf(i).

Die 'Wirkungsweise der iomperaturanstiegsraten-Schaltung ist in Pig.3 dargestellt, aus dieser Pigur erkennt man, daß die Wassertemperatur am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand von der soeben beschriebenen, erfindungsgemäßen Schaltung mit einer vorbestimmten Anstiegsrate ansteigt. Pig.3 ist eine graphische .Darstellung der durch die digitale Simulation gewonnenen Daten eines überkritisch gefahrenen Zwangsdurchlauf-Boilers von 600 MW mit ΔΤ = 10 Min. H = 36,7 CjPw « 5 ?<>. In Pig.4 zeigt die abgebrochene Kurve den Temperaturanstieg,wenndie Brennstoff-Zuflußrate konstant gehalten wurde, d.h., wenn die Br enns't off-Zuflußrate nicht durch das erfindungsgemäße System geregelt wurde.

Die ebenfalls in Pig. 2 gezeigte Regelschaltung für die Gastemperatur wird nun beschrieben. Das V/irkungsprinzip besteht darin, daü dann und nur dann wenn die festgestellte Gastemperatur am Auslaß der Brennkammer einen vorbestimmten V/ert übersteigt, die Brennstoff-Zuflußrate unbeachtlich des Plußratenaignals von der Temperaturanstiegsschaltung reduziert wird. Das heißt, da;o die Gastemperatur-Schaltung, welche den Brennstoffzufluß in Beantwortung der festgestellten Temperatur steuert, ein Mittel zum Schutz oder zur Absicherung der Arbeitsweise einer Anlage ist.

Die iteaktion d?r Gastenperatur auf eine Änderung der Brennütoffzufluusrate ist schnell, so daß die Gastemperatur in einem Zyklus abgetastet werden muß, der kürzer ist als der-

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jenige Abtastzyklus, der in der Temperaturanstiegsratenschaltung benutzt ist. Der Abtastzyklus der Gastemperatür-Regelschaltung ist beispielsweise 1/1O desjenigen der Temperaturanstiegs _ Schaltung · üle Gasteraperatur-Schaltung kann als digitale Schaltung ausgestaltet sein; vorzugsweise wird man sie jedoch als analoge Schaltung ausgestalten, da sie zur Überwachung und zum Schutz der Wirkungsweise einer Boi.leranlage benutzt wird.

Die Gas temperatur-Schaltung ist in Pig. 2 vor der strichpunktierten Linie dargestellt und umfasst einen Gastemperatur-Fühler 21, der die Gastemperatur am Auslaß der Brennkammer kontinuierlich feststellt, sowie einen Grenzwert-Sinsteller 22. An dem Grenzwert-Einsteller 22 wira die obere Grenze der Gastemperatur am Auslas der Brennkammer des Soulers 1 eingestellt, der daraufnin ein Ausgangssignal erzeugt, welches diesem oberen Grenzwert entspricht. Die positive Eingangsgröße des -lemperavarfühlers 2'i ist an eine erste Eingangsklemme eines vierten Addierers 23 gelegt, während die negative Eingangsgröße von aera Grenzwert-Einsteller 22 an einen zweiten Eingang dieses Addierers gelegt ist. An den Ausgang des vierten Addierers 23 ist ein !-iechenbaustein 24 angeschlossen und der Ausgang dieses Bausteins 24 ist mit dem dritten Eingang des ersten Addierers 0 verbunden, dem er ein negatives Eingangssignal liefert.

Der Rechenbaustein 24- hat sin Totgang-Verhalten, so daß er bei Anliegen eines negativen Eingangssignales kein Ausgangssignal erzeugt. Wenn ein positives Eingangssignal angelegt ist, gibt der Baustein 24 ein Ausgangssignal ab, welches dem positiven Eingangssignal entspricht. Der Ausgang des Bausteins 24 ist mit dem Komparator 25 verbunden, dessen Ausgang mit dem Erregeranschluß des Relais 15 verbunden ist. Wenn an den Komparator 25 ein positives Eingangssignal angelegt ist, erzeugt er ein Signal von konstanter Spannung

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zur Betätigung des Relais 15.

WIRKUNGSWEISE

Die Gastemperatur Tg und die obere Grenztemperatur TgL des Gases entsprechend der Einstellung, des Grenzwert-Einstellers 22 werden durch den vierten Addierer 23 verglichen und das Differenzsignal wird an den Rechenbaustein 24 gelegt, der wie schon dargelegt ein Totgang-Verhalten hat. Wenn die Gastemperatur Tg unter der oberen Grenztemperatür TgL liegt, so ist die Ausgangsgröße des Addierers 23» welche die Eingangsgröße des Rechenbausteins 24 ist, minus oder negativ, so daß der Rechenbaustein 24 keinerlei Ausgangssignal erzeugt. Als Folge wird die Brennstoff-Zuflußrate nur von der Temperaturanstiegs-Schaltung geregelt.

Wenn die Gastemperatur Tg den oberen Grenzwert TgL überschreitet, gelangt ein positives Signal an den Reihenbaustein 24, so daß durch den Baustein 24 in Beantwortung der Temperaturdifferenz das Zufluß-Korrektursignal Pg erzeugt wird, welches als ein negatives Eingangssignal an den ersten Addierer b gelegt ist. Als Folge wird die Zuflußrate durch den Durchflußregler 6 entsprechend reduziert, so daß die Gastemperatur am Auslaß der Brennkammer entsprechend abfällt.

Das Ausgangssignal det, ~^: rchenbausteins 24 gelangt auch an den Komparator 25, so daii dieser ein Betätigungssignal für da3 Relais 15 liefert, wodurch der Stromkreis zur Übertragung der Abtastimpulse geschlossen wird. Als Ergebnis kann eine Störung zwischen den Durchfluß-Korrektursignal von der Gastemperatur-Schaltung und dem Durchfluß-Korrektursignal von der Temperaturanstiegs-Schaltung vermieden werden. Das heißt, daa der Abtastimpuls bei geöffnetem Relais 15 ausgelassen oder unterbrochen wird, so daß die Abtasteinrichtung 13 und der Temperaturanstiegsregler 7 außer Betrieb gesetzt sind. Polglich wird die von dem Rechenbaustein 9

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abgeleitete Durchflußraten-Korrektur ?fc(i) aufrechterhalten. so daß die DurchfIuSrate als Reaktion auf das Ausgangssignal der Gastemperatur-Schaltung geregelt wird.

Der Rechenbaustein 24 hat ein Totgang-Verhalten,um ein Schwingen oder Pendeln zu verhindern. Deswegen wird das Ausgangssignal des Rechenbausteins¹24 zu 0, wenn die Brennstoff-Durchflußrate derart abnimmt, daio die Gastemperatur auf weniger als (TgL -ATg) abnimmt, wobei Tg der Totgang ist. Als Ergebnis wird die Ausgangsgröße des Komparators 25 ebenfalls 0, so daß das Relais 15 schließt. Somit gelangen die Abtastimpulse an die Abtasteinrichtung 13 und den Temperaturanstiegregler 7, so daß die Durchflußrate in der oben beschriebenen Weise in Reaktion auf die Temperaturanstiegsraten-Schaltung gesteuert wird.

Fig. 5 zeigt in graphischer iorm die Wirkungsweise der Gastemperatur-Schaltung, wobei angenommen werden darf, dai3 eine zusätzliche Erläuterung nicht notwendig ist«

Zur Durchsetzung des Versorgungswasser-Befehls und des Brennstoff-Befehls entsprechend den oben beschriebenen Einstellungen und Rechenoperationen kann ein Steuerrechner benutzt werden; im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird solch ein Rechner jedoch nicht benutzt. Es werden vielmehr übliche Steuervorrichtungen wie Potentiometer, Integrierer und Logikschaltungen mit Relais benutzt, wie unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert wird. Außer den schon beschriebenen Schaltungskomponenten umfaßt ?ig. 6 Mittel zur automatischen Änderung der Temperaturanstiegsrate, Mittel zur Durchführung einer Haltesteuerung, Kittel zur automatischen Einstellung der Anfangstemperatur des Zuflußwassers und Mittel zum automatischen Jchalten in die Haltesteuerung wenn die Abweichung der Steuervariablen von dem Einstellpunkt einen vorbestimmten 'wert übersteigt.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 6 umfaßt das automatische Steuersystem eine Impu.lsgeneratorschaltung (a), eine Änderungsraten-Generator-Schaltung (b), eine einen Einstellpunkt erzeugende Schaltung (c), eine Raglersehaltung (d) und eine Schaltung (e) zur Steuerung der Gastemperatur am Auslaß der Brennkammer. Die Impulsgenerator-Schaltung (a) ist in der oberen rechten Ecke der Pig.6 dargestellt; sie umfaßt ein erstes Flip-Plop mit einem Setztanschluß, der an eine Starttaste 32 angeschlossen ist und einen Rücksetzanschluß, der an eine Stoptaste 33 angeschlossen ist. Ein erstes UND-Gatter liegt mit einem ersten Eingangsanschluß am Ausgang des ersten Plip-Plop 31 und am Ausgang des ersten UND-Gatters 34 ist der Setzanschluß eines zweiten Plip-Plop 35 angeschlossen. Eine erste Verzögerungsschaltung 36 liegt mit ihrem Eingangsanschluß am Ausgang des zweiten Flip-Plop 35» während ihr Ausgang mit dem Rücksetzansehluß des Flip-Plop 35 verbunden ist. Die erste Verzögerungsschaltung 36 erzeugt in Beantwortung eines Eingangssignals ein Ausgangssignal P₁ see. nach dem Eintreffen eines Eingangssignals.

Ein erstes NICHT-Gatter ist mit seinem Eingang am Ausgang des zweiten Plip-Plop 35 angeschlossen und eine zweite Verzögerungsschaltung ist mit ihrem Eingang am Ausgang des ersten NICHT-Gatters 37 angeschlossen, während ihr Ausgang mit dem zweiten Eingang des ersten UND-Gatters 34 verbunden ist. Die zweite Verzögerungsschaltung 38 verzögert das Eingangssignal tp see.

Ein drittes Plip-Plop 39 liegt mit seinem Setzanschluß an einer Haltetaste 40 und mit seinem Rücksetzanschluß an einer Rücksetztaste 41; am Ausgang des dritten Plip-Plop 39 liegt ein erster Eingangsanschluß eines ODER-Gatters 42. Ein zweites NICHT-Gatter 43 liegt mit seinem Eingang am Ausgang des ODER-Gatters 42 und ein zweites Gatter 44 liegt mit einem ersten Eingang am Ausgangsanschluß des zweiten NICHT-Gatters 43» während ein zweiter Eingang desselben mit dem Ausgang des zweiten Plip-Plop 35 verbunden ist.

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Ein drittes NICHT-Gatter 45 liegt mit seinen Eingang am Ausgang einer zweiten Abnormal-Fühlschaltung 95[die im folgenden beschrieben wird. Ein drittes UND-Gatter 46 liegt mit seinem ersten Eingang am Ausgang des zweiten Flip-Flop 35 und mit seinem zweiten Eingang am Ausgang des dritten NICHT-Gatters 45. Ea sei bemerkt, daß· das erste Flip-Flop 31 ein Steuersignal R1 liefert, daß das zweite UND-Gatter 44 ein Signal R3 liefert und daß das dritte UND-Gatter 46 ein Signal R2 abgibt.

Die Schaltung (b) zur Erzeugung einer Äiderungsrate ist auf der linken Seite der Fig.6 gezeigt und umfaßt einen Zuwasser-Temperaturfühler 51 > der kontinuierlich die Temperatur Tl des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand eines nicht in Fig.6 gezeigten Boilers feststellt und ein der festgestellten Temperatur entsprechendes Signal-abgibt. Der Fühler 51 entspricht dem Fühler 11 der Fig. 2. Die Änderungsraten-Erzeugungsschaltung umfaßt auch einen ersten Funktionsgenerator 52, dem die Ausgangsgröße des Temperaturfühlers 51 zugeleitet ist,

Die Einstellpunkt-Erzeugungsschaltung (c), wie sie in Fig.6 unten links gezeigt ist, umfaßt einen ersten Einsteller 61, an welchem die endgültig gewünschte Temperatur Twt (1) zum Start des Boilers eingestellt wird und der ein diesem Einstellpunkt entsprechendes Signal liefert, Diese Schaltung umfaßt auch einen zweiten Einsteller 62, an welchem der Einstellpunkt Twt (2) für den Vollastbetrieb des Zwangsdurchlauf-Boilers eingestellt wird und der ein dieser Einstellung entsprechendes Signal liefert. Es ist ein Umschalter 63 vorgesehen um die Ausgangsgröße entweder desersten Einstellers 61 oder des zweiten Einstellers 62 auszuwählen und sie auf einen ersten Addierer 64 zu gebsn.

Die Ausgangsgröße des Addierers 64 wird einem Einsteller 65 für einen unteren und einen oberen Grenzwert zugeführt. Wenn der Absolutwert der Ausgangsgröße des ersten Addierers

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64 kleiner als die Ausgangsgröße des ersten Funktionsgenerators 52 in der Anderungsraten-Erzeugungsschaltung (b) ist, wird die Ausgangsgröße des ersten Addierers 64 als Ausgangsgröße des Einstellers 65 für den unteren und den oberen Grenzwert abgeleitet. Wenn aber die Ausgangsgröße des ersten Addierers 64 kleiner als die Eingangsgröße ist, so wird der obere Grenzwert des Punktionsgenerators als Ausgangsgröße abgeleitet, wobei, wenn die Eingangsgröße kleiner ist als die Ausgangsgröße des ersten Punktionsgenerators, der untere Grenzwert des Punktionsgenerators 52 als Ausgangsgröße abgeleitet wird.

Ein zweiter Addierer hat einen ersten Eingang, an welchem ein positives Eingangssignal liegt, welches der Ausgang !Ew des Temperaturfühlers 51 in der .anderungsraten-Erzeugungsschaltung (b) liefert. Ein erster Relaisschalter 67 hat einen Eingangskontakt, der am Ausgang des Grenzwert-Einstellers 65 liegt und der nur dann geschlossen wird, wenn der Ausgangsimpuls R3 des zweiten UHD-Gatters 44 in der Impulserzeugungs-Schaltung (a) daran angelegt ist. Ein zweiter Relaisschalter 68 hat einen ersten Eingangskontakt 68a, der mit dem Ausgangsicontakt des ersten Relaisschalters 67 verbunden ist, so^wie einen zweiten Eingangskontakt 68b, der mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Addierers 66 verbunden ist. Wenn der Ausgangsimpuls R1 des Flip-Plop 31 in der Impuls er zeuger-Schal tür -~ (a) an den Relaisschalter 68 gelangt, wird der erste-Eingangskontakt 68a mit dem Ausgangskontakt 68c verbunden. Bei Abwesenheit des Impulses R1 ist der zweite Eingangskontakt 6&b mit dem Ausgangskontakt 68c verbunden. Ein Integrierer 69 liegt mit seinem Eingang am ausgangsanschluß des zweiten Relaisschalters 68, während sein Ausgang mit dem zweiten Eingang sowohl des ersten Addierers 64 als auch des zweiten Addierers 66 verbunden ist, wodurch diese negative Eingangsgrößen erhalten.

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Die Regelschaltung (d), wie sie in Fig.6 unten rechts gezeigt ist, umfaßt einen dritten Addierer 71 mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Integrierers 69 derart verbunden ist, daß dessen- Ausgangs-Signal Ts als eine positive Eingangsgröße an den dritten Addierer 71 gelangt. Der zweite Eingang des Addierers 71 ist derart mit dem Ausgang des Temperaturfühlers 51 verbunden, daß dessen Ausgangsgröße Tw als eine negative Eingangsgröße an den dritten Addierer 71 gelangt. Die Ausgangsgröße des dritten Addierers ist als eine positive Eingangsgröße an den ersten Eingang eines vierten Addierers 72 gelegt, dessen Ausgangsgröße an den Eingang eines Servoverstärkers 73 gelegt ist.

Die Schaltung umfaßt ferner einen dritten Relaisschalter 74, der zwischen dem Ausgang des Servoverstärkere 75 und einem Motor 76 liegt und der dann und nur dann geöffnet ist, wenn ein Ausgangsimpuls R1 des ersten Flip-Flop 31 der Impulserzeugungs-Schaltung (a) angelegt ist. Ein vierter Relaisschalter 75 ist zwischen den Ausgang des Servoverstärkers 73 und den Motor 76 gelegt, der dann und nur dann geschlossen ist, wenn der Ausgangsimpuls R2 des dritten UND-Gatters 46 anliegt.

Der Motor 76 wird nur dann betätigt, wenn der eine oder der andere der Relaisschalter 74 und 75 geschlossen ist; er betätigt ein Potentiometer 77, welches eine Ausgangsgröße als ein negatives Eingangssignal an den zweiten Eingang des vierten Addierers 72 liefert. Ein Proportional-Rechenbaustein 78 liegt mit seinem Eingang am Ausgang des Potentiometers 77 und entspricht dem Rechenbaustein 9 in Fig. 2. Ein fünfter Addierer 79 hat einen ersten Eingang an welchem die Ausgangsgröße des Rechenbausteins 78 als eine positive Eingangsgröße anliegt, während das Basisraten-Signal Ffb des Brennstofitusses von dem in Fig.6 nicht gezeigten Flußraten-Einsteller für das Versorgungswasser an den zweiten Eingang des Addierers 79 gelegt ist. Die Ausgangsgröße Ff(i) ist einem in Fig.6 nicht gezeigten Brennstoffregler zuge-

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leitet. Der Addierer 79 entspricht der Vorrichtung 6 der Pig.2.

Eine erste Abnormal-Fühlschaltung 80 liegt mit ihrem Eingang am Ausgang des dritten Addierers 71 und mit ihrem Ausgang an einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 42 in der Schaltung (a). Die Abnormal-Fühlschaltung liefert nur- dann ein Ausgangssignal, wenn der AbsOlutwert ihrer Eingangsgröße einen vorbestimmten Wert £\ übersteigt.

Die Schaltung für die Temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer ist in Pig.6 oben links dargestellt und umfaßt einen Gastemperatur-Fühler 911 der kontinuierlich die Temperatur Tg der Gase am Auslaß der Brennkammer des Boilers feststellt und ein der festgestellten Temperatur entsprechendes Signal abgibt. Der Fühler 91 entspricht dem Fühler 21 der Fig.2. Ein Grenzwert-Einsteller 92 liefert ein Ausgangssignal, welches einen oberen Grenzwert TgL der Gastemperatur am Auslaß der Brennkammer darstellt und entspricht dem Grenzwert-Einst eil er 22 der Fig.2. Die Ausgangsgröße des Fühlers 91 liegt als eine positive Größe am ersten Eingang eines sechsten Addierers 93, an dessen zweitem Eingang die Ausgangsgröße des Grenzwert-Einstellers 92 als negative Größe liegt. Der Addierer 93 entspricht dem Addierer 23 der Fig.2

Ein zweiter Funktionsgenerator 94 liegt mit seinem Eingang am Ausgang des sechsten Addierers 93, während sein Ausgang an einem dritten Eingang des fünften Addierers 79 liegt, dem hierdurch ein negatives Eingangssignal zugeführt wird. Der Funktionsgenerator 94 hat ein Totgang- Verhalten¹*^ erzeugt kein Ausgangssignal wenn ein negatives Eingangssignal anliegt; bei Anliegen eines positiven Eingangssignals erzeugt er ein Ausgangssignal. Der Generator 94 entspricht der Vorrichtung 24 der Fig.2.

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Die zweite Abnormal-fühlschaltung 95 liegt mit ihrem Eingang am Ausgang des sechsten Addierers 93 und erzeugt dann und nur dann ein Ausgangssignal,wenn ihre Eingangsgröße einen vorbestimmten Wert £^ übersteigt.

DIE WIRKUNGSWEISE

Die Impulsgenerator-Schaltung (a) erzeugt freie Impulssignale zur Steuerung der den Einstellpunkt erzeugenden Schaltung (c) und der Regelschaltung (d). Der erste Impuls ist der Startiiapuls R1, der die Ausgangsgröße des ersten Flip-Flop 31 ist und zum Starten und Stoppen der Temperaturanstiegs-Regelung dient; dieser Impuls wird als Reaktion auf die Betätigung der Starttaste 32 hin erzeugt und durch Betätigung der Stopptaste 33 beendet. Die Impulsgenerator-Schaltung (a) erzeugt Steuerimpulse B.2 welche das Ausgangssignal des dritten UND-Gatters 46 sind und zur intermittierenden Regelung dienen. Schließlich erzeugt die Schaltung Halteimpulse R3j welche die Ausgangsgröße des zweiten UND-Gatters 44 für die Halte-Regelung sind. Die Halte-Regelung wird wirksam, wenn die Ausgangsgröße 0 ist.

Die Änderungsraten-Erzeugungsschaltung (b) erzeugt die Temperaturanstiegsrate des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkaminerwand als eine Punktion der Temperatur am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand. Die Ausgangsgröße dieser Schaltung, welche die gewünschte Temperaturanstiegsrate ist, wird an die Schaltung (c) zur Erzeugung des Einstellpunktes geliefert.

Die letztere Schaltung erzeugt den Einstellpunkt Ts in einem Schritt, der auf dem endgültigen Einstellpunkt des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammer, wie er an den Einstellern 61 bzw. 62 eingestellt ist, und der gewünschten Temperaturanstiegsrate von der die j&nderungsrate erzeugenden Schaltung (b}_>(basiert. Die den linstellpunkt erzeugende

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Schaltung arbeitet in drei Arten, wie folgt:

In einer Nachfolge- Betriebsart wird der Startimpuls R1 nicht erzeugt und die Ausgangsgröße Ts der den Einstellpunkt erzeugenden Schaltung folgt stets der festgestellten Temperatur Tw des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkanuuerwand.

In der Temperaturanstiege-Betriebsart werden nicht nur die Startimpulse R1 sondern auch die Halteimpulse R3 erzeugt, die phasengleich und zeitgleich zu den Steuerimpulsen R2 sind. Dies ist aber nicht die Halte-Betriebsart. Der Einstellpunkt der Temperatur des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkamnerwand ändert sich in einem Schritt in Reaktion auf die gewünschte Temperaturanstiegsrate, wie sie von der Schaltung (b) für die Erzeugung der Änderungsrate kommt, und die Ausgangsgröße Ts wird an die Regelschaltung (d) geführt.

In der Halte-Betriebsart werden die Startimpulse R1 erzeugt, nicht jedoch die Halteimpulse R3. Die Ausgangsgröße Ts der der -ciinstellpunkt- Erzeugung s s chal tung (c) bleibt konstant.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Regelschaltung (b) wird die Abweichung der -Temperatur Tw des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand von dem Einstellpunkt Ts von dem dritten Addierer 71 abgeleitet und an die Regelschaltung gegeben. Wenn der Startimpuls R1 erzeugt wird, wird das Potentiometer 77 durch den Motor 76 angetrieben wenn und nur wenn ein Regelimpuls R2 erzeugt ist, so daß die Ausgangsgröße des Potentiometers der Ausgangsgröße (Ts- Tw) des dritten Addierers 71 gleicht, weil der dritte Relaisschalter 74 geöffnet ist. Wenn kein Steuerimpuls R2 erzeugt wird, wird der bestehende Zustand aufrecht erhalten. Das intermittierende Signal zur Korrektur der Brennstoff-Zuflußrate wird erzeugt und die diesem Signal proportionale Ausgangsgröße über den

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fünften Addierer 79 an den Brennstofflußraten-Regler gebracht, der nicht in Fig.6 gezeigt ist.

Wenn die Abweichung (Ts- Tw) zu groß ist, wird die Festwert-Betriebsart erforderlich, so daß in der impulserzeugenden Schaltung (a) kein Impuls R3 erscheint und der bestehende Zustand aufrechterhalten wird.

In der Schaltung (e) für die Temperatur der Gase am Auslaß der Brennkammer wird, wenn die Gastemperatur (Tg) an diesem Auslaß außerhalb der Grenze ^rIgL liegt, die Brennstoff-Durchflußkorrektur Pg, welche der Temperaturdifferenz proportional ist, durch den zweiten Punktionsgenerator 94 erzeugt und als negatives Eingangssignal an den fünften Addierer 79 gegeben. Als Folge wird die Brennstoff-Zuflußrate durch den Brennstoff-Zufluiiraten-Regler reduziert, so daß die Gastemperatur am Auslaß der Brennkammer entsprechend absinkt.

Wenn, die Temperaturdifferenz (Tg - TgL) zu groß istierzeugt die Impulsgenerator-Schaltung (a) keine Impulse R3 und R3, so daß die Ausgangsgröße des Proportional-RechenbausteinS78 unverändert bleibt. Als Ergebnis wird die Brennstoff-Zufluürate Ff nur in Reaktion auf die Schaltung für die Temperatur der Gase am Auslad der Brennkammer gesteuert.

WIRKUNGSWEISE DES GESAMTSYSTEMS

Im Anfangszustand nach dem Anschließen des Regel-Systems an eine Energiequelle erzeugt die Impulsgenerator-Schaltung

(a) keine Impulse und in der Änderungserzeugungs-Schaltung

(b) liefert der erste Funktionsgenerator 52 als Ausgangsgröße das Anstiegsraten-oignal der gewünschten Temperatur, welches eine Punktion der festgestellten Temperatur des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand ist und welches in die Einstellpunkt-Erzeugungsschaltung (c) eingesetzt ist.. In der Einstellpunkt-Erzeugungsschaltung

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(c) ist der zweite Eingangskontakt 68b des zweite« HeLa,ls schalters 68 mit dem Kontakt 68c verbunden, da kein Startimpuls R1 anliegt, so daß die Einstellpurikt-Erzeugungsschaltung in die Nachfolge-Betriebsart geschaltet wird, in v/elcher das Ausgangssignal stets der festgestellten Temperatur Tw am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand entspricht. ■

In der Regelschaltung (d) hat der dritte Addierer 71 die Ausgangsgröße 0 weil die Ausgangsgröße Ts der Einstellpunkt-Erzeugungsschaltung der festgestellten Temperatur entspricht und der dritte Relaisschalter 74 geschlossen ist,weil kein Startimpuls R1 erzeugt ist. Somit folgt das von dem Motor 76 angetriebene Potentiometer 77 der Ausgangsgröße des dritten Addierers 71, wobei die Ausgangsgröße oder das Brennstoff luß-Korrektur-Signal Pfc der Hegelschaltung 0 ist. In der Schaltung (e) ist die Ausgangsgröße (Tg - TgL) des sechsten Addierers 93 negativ, weil die festgestellte Gastemperatur Tg kleiner ist als der obere Grenzwert TgL, so daß der zweite Punktionsgenerator 94 die. Ausgangsgröße Pg-O führt.

Zur Regelung des Temperaturanstiegs wird die Starttaste 32 betätigt woraufhin von dem ersten Plip-Plop 31 ein Startimpuls R1 erzeugt wird, der an die Einstellpunkt-Erzeugung sschaltung (c) und die Regelschaltung (d) geführt ist. Der Startimpuls R1 gelangt auch an den ersten Eingang des ersten UND-Gatters 34.

Zu diesem Zeitpunkt wird von dem zweiten Plip-Plop 35 kein Ausgangssignal abgleitet, so daß das Ausgangssignal von dem ersten NICHT-Gatter 37 abgeleitet und an den zweiten Eingang des ersten UND-Gatters 34 gebracht wird. Als Polge wird von dem UND-Gatter 34 ein Ausgangssignal abgeleitet und an den Setzanschluß des zweiten Plip-Plop 35 gegeben. Das Aus gang s signal des Plip-Plop 35 gelangt t., see. später an den RückaetzanSchluß desselben, so daß das Plip-Plop 35

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kein Ausgangssignal liefert. Somit wird das Ausgangssignal von dem NICHT-Gatter 37 abgeleitet und gelangt an den zweiten Eingang des ersten UND-Gatters 34, so daß das Ausgangssignal dieses UND-Gatters an den Setzanschluß des Flip-Flop 35 gelangt, welches sodann ein Ausgangesignal erzeugt.

Die ausgangsgröße des zweiten Flip-Flop 35 gelangt an den ersten Eingang des dritten T^TTiD-Gatters 46 als ein intermittierender Impuls, der für t. seo. erscheint und für p_? see. fern_wbieibt. Solange kein Ausgangssignal von der zweiten Abnormal-Fühlschaltung 95 da ist, liefert das dritte IiICHT-Gatter 45 ein Signal an den zweiten Eingang des dritten UIH)-Gatters 46, so daß am ausgang des dritten UND-Gatters 46 intermittierende impulse, welche mit der Ausgangsgröße des zweiten Plip-Flop 35 phasen- und zeitgleich sind, abgeleitet und als Steuerimpulse K2 an die Hegelschaltung (d) gegeben werden.

Die Ausgangsgröße des zweiten Flip-Flop 35 ist auch an den zweiten Eingang des zweiten UND-Gatters 44 gelegt. Somit wird das Ausgangssignal von dem zweiten NICHT-G-atter 43 abgeleitet und an den ersten Eingang des zweiten UND-Gatters 44 gegeben, wenn die "Halte-" Bedingung nicht aufrecht erhalten wird, das heißt, wenn das ODKR-Gatter 42 die Ausgangsgröße ü hat. Die Halteimpulse R3» die mit der Ausgangsgröße des zweiten Flip-Flop 35 phasen- und zeitgleich sind, werden von dem UND-Gatter 44 abgeleitet und an die Einst ellpunkt-Zrzeugungsschaltung (c) gegeben. Wenn das Regel-System in der "Halte-" Betriebsart arbeitet, sind die Impulse R3 stets 0.

Während des Anfangszustandeε wird in der Änderungsraten-Srzeugungsschaltung das Anstiegsraten-Signal der gewünschten Temperatur in Reaktion auf die festgestellte Temperatur am

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Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand auf die Einstellpunkt-Erzeugungsschaltung (c) übertragen. In der letzteren Schaltung und in Beantwortung des Startimpulses R1 von der Impuls-Erzeugungssehaltung engagiert der zweite Relaisschalter 68 den ersten Eingangskontakt 68a, so daß die Schaltung von der Nachfolge-Betriebsart auf die Temperaturanstiegs-Betriebsart geschaltet wird. In einem wesentlichen Teil des Temperaturanstieg-Kegelzustandes ist die endgülte Einstelltemperatur Twt (1) merklich höher als die Einstelltemperatur Ts in jedem Schritt, wobei die Differenz zwischen diesen, welche die Ausgangsgröße des ersten Addierers 64 iat, höher ist als die Ausgangsgröße des ersten Punktionsgenerators 62. Als Polge ist die Ausgangsgröße des Einstellers 65 für den oberen und den' unteren Grenzwert gleich der Ausgangsgröße des ersten Funktionsgenerators 52. Pur die Zeitdauer von t- see., während welcher der Impuls R3 in der Temperaturanstiegs-Betriebsart übertragen wird, wird der gewünschte Temperaturwert, d.h. die Ausgangsgröße Ts, ■ mit jedem Schritt mit einer konstanten Rate, der gewünschten Anderungsrate von der ünderungsraten-Erzeugungsschaltung (b),gesteigert und für eine Zeitdauer von t₂ see. währenddessen es keinen Impuls R3 gibt, nämlich in der Halte-Betriebsart, wird die Ausgangsgröße Ts auf einem konstanten Wert, gehalten. Die Temperaturanstiegs-Betriebsart und die Pestwert-Betriebsart v/erden alternativ ausgeführt, so daß. der gewünschte Temperaturwert oder die Ausgangsgröße Ts der Einstellpunkt-Erzeugungsschaltung stufenweise gesteigert wird.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Regel-Schaltung (d) öffnet der dritte Relaisschalter 74- in Beantwortung des Startimpulses R1, so dau die Verbindung zwischen dem Servoverstärker 73 und dem Motor 76 entweder aufrecht erhalten oder unterbrochen ist je nach dem ob der vierte Relaisschalter 75 geschlossen oder geöffnet ist.

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Der dritte Addierer 71 liefert die Differenz zwischen der festgestellten Temperatur Tw des Wassers am Auslaß der wassergekühlten Brennkammerwand und der Ausgangsgröße Ts der Einstellpunkt-Schaltung, also den Einstellpunkt bei jedem Schritt. Die Differenz (Ts- Tw) wird an das Potentiometer 77 gegeben, welches von dem Motor 76 angetrieben wird. Das Potentiometer folgt derart, daß es ein Ausgangssignal liefert welches mit der Ausgangsgröße (Ts - Tw) des dritten Addierers 71 für ein Zeitintervall gleich ist, während, welchem der Steuerimpuls E2 anliegt und hält den bestehenden Zustand für ein Zeitintervall von tp see. -Während welchem der Steuerimpuls R2 nicht besteht. Diese .Operationen werden alternativ ausgeführt.

Das von dem Potentiometer abgeleitete Ausgangssignal wird von dem Proportional-Rechenbaustein 78 multipliziert um das Signal Pfc zu liefern. Dieses Signal wird dem Brennstofffluß-Basissignal Pfb in dem fünften Addierer 79 als Korrektursignal hinzugefügt, welches an den Brennstoffluß-Regler gegeben wird.

In der Schaltung (e) werden die Gastemperatur Tg am Auslaß der Brennkammer, wie durch den Pühler 91 ermittelt, und der obere Grenzwert der Gastemperatur TgL, wie an dem Grenzwert-Einsteller 92 eingestellt, durch den sechsten Addierer 93 miteinander verglichen und das Differenzsignal wird an den zweiten Punktionsgenerator 94 gegeben. Wenn die gemessene Gastemperatur Tg unter dem oberen Grenzwert TgL liegt, ist die Ausgangsgröße des sechsten Addierers 93, welche das Eingangssignal für den zweiten Punktionsgenerator 94 ist, negativ,- so daß der Punktionsgenerator 94 kein Ausgangssignal abgibt. Als Polge wird der Brennstoff IuIi von dem Korrektursignal Pfc gesteuert.

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Wenn die Gastemperatur Tg während der Temperaturanstiegsregelung höher als der Grenzwert TgL wird,, gelangt ein positives Eingangssignal an den zweiten Punktionsgenerator 94, so daß das Brennstoffluß-Korrektursignal Fg entsprechend d-er Temperaturdifferenz abgeleitet wird und als negatives Eingangssignal an den fünften Addierer 79 gelangt. Folglich wird der Srennstoff-Durchfluß durch den Flußratenregler reduziert.

Die Impuls-Erzeugungsschaltung (a) erzeugt 0 Halteimpulse R3₅ so daß die Ausgangsgröße Ts der Einstellpunkt-Schaltung (c) konstant wird und der Temperaturanstieg unterbrochen wird. Zusätzlich werden die Steuerimpulse R2 zu 0, so da;3 die Ausgangsgröße Ffc des Proportional-Rechenbausteins 78, also das für die Temperaturanstiegsregelung erforderliche Brennstoffluß-Korrektursignal, unverändert bleibt, so daß die Brennstoff-Durchflußrate Ff in Beantwortung der Gastemperatur Tg am Auslaß der Brennkammer gesteuert wird und die Gastemperatur Tg reduziert wird.

Die Regelung kann in die Halte-Betriebsart geschaltet werden, in welcher in Ausgangsgröße Ts der Schaltung (c) konstant gehalten wird. In der Halte-Betriebsart können Eingriffe seitens des Bedienungspersonals durchgeführt werden. Wenn die Bedienungsperson die Haltetaste 40 betätigt, wird das dritte Flip-Flop 39 gesetzt, so daß ein Eingangssignal an das ÜDSR-Gatter 42 geht. Zusätzlich kann eine selbsthaltende Regelung durchgeführt werden. Wenn die Differenz zwischen der Ausgangsgröße Ts der Schaltung (c) und der gemessenen Temperatur Tv/ des Wassers am Auslaß der Brennkarmnerwand eine vorbestimmte Abweichung ^₁ überschreitet, oder wenn die Differenz zwischen der gemessenen Gastemperatur Tg und dem oberen Grenzwert TgL eine vorbestimmte Abweichung ^F₂ überschreitet, so daß von der ersten oder der zweiten Abnormal-Fühlschaltung 80 bzw. 95 ein abnormaler Temperaturanstieg festgestellt wird, wird ein Eingangssignal an den zweiten bzw. dritten Eingang des ODER-Gatters

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42 gegeben.

Als Polge gelangt ein Eingangssignal an das zweite NICHT-Gatter 48 von dem ODERr-Gatt er 42 wobei das NICHI-Gatter jedoch kein Aus gangs signal erzeugt, so daß die Ausgangsgröße des zweiten UND-Gatters 44 ein Haltesignal bildet_fweil kein Impuls R3 vorliegt. Polglich öffnet der erste Relaisschalter 67, so dai3 die Schaltung (c) in die Halte-Betriebsart geschaltet ist, in welcher ihre Ausgangsgröße konstant gehalten wird. Der Steuerimpuls R2 wird ebenfalls an die Regelschaltung (d) gegeben, so daß eine Halte-Regelung ausgeführt wird.

Wenn die Halte-Regelung durch die Bedienungsperson eingeschaltet wurde, kann sie verlassen werdenjindem die Bedienungsperson die Rücksetztaste 41 betätigt.

\Ienn. in der Selbsthalte-Betriebsart die Differenz zwischen Ts und Tw innerhalb einer vorbestimmten Abweichung ζ* gebracht wurde oder wenn die Differenz zwischen Tg und TgL innerhalb einer vorbestimmten Abweichung ξ ₂ gebracht v/urde, wird die Halte-Regelung automatisch verlassen.

Beim Übeigang auf ITorinalbe trieb steigt die Ausgangsgröße Ts der Einstellpunkt-Erzeugungsachaltung (c) alternativ in Beantwortung des Änderungssignals von der Schaltung (b) für ein Zeitintervall von t. see. an und wird sodann für den nächsten Zeitintervall von tp see. auf dem bestehenden Pegel gehalten bis die gewünschte Einsteiltemperatur Twt(i) erreicht ist, wenn derBoiler durch das Startsystem betrieben wird.

Bei der Umschaltung vom Startbetrieb in den Wormal- oder Vollastbetrieb wird der Umschalter 68 automatif oh. oder manuell betätigt, so daß der Einstellpunkt Xr* den gewün-

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sehten Temperaturwert Twt(2) im Normal- oder Vollastbetrieb geändert und die Temperaturanstiegs-Regelung fortgesetzt wird.

Pig.7 zeigt in graphischer Darstellung Daten von Versuchen die mit einer überkritischen Testanlage durchgeführt wurden_t die einen forcierten Zwangsdurchiauf-Boiler mit einer Kapazität von 2/flO to pro Stunde (2/10 ths per hour) und einen Steuerrechner hatte.

Während hier eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurAe₁Um ihre Wirkungsweise und ihre Anwendung zu zeigen, mag festgehalten sein, dai3 die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt ist.

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   17) Regelsystem für die Startphase eines Zwangsdurchlauf-Boilers, gekennzeichnet durch die Kombination

   einer Impulse erzeugenden Schaltung (a), die einen Startimpuls, Steuerimpulse mit bestimmter Dauer und bestimmten Zwischenzeiten, sowie Halteimpulse, welche mit den Steuerimpulsen phasen- und zeitgleich sind, liefert;

   eines ersten Temperaturfühlers (51 ) zur Messung der tatsächlichen Wassertemperatur am Auslass einer wassergekühlten Brennkammerwand des Boilers;

   einer eine Änderungsrate erzeugenden Schaltung (b), die mit dem ersten Temperaturfühler verbunden ist und in Beantwortung einer gesteuerten Variablen selbsttätig eine gewünschte Temperaturänderungsrate erzeugt;

   einer einen Arbeitspunkt erzeugenden Schaltung (^c), die mit der Änderungsraten-Schaltung und der Impuls-Schaltung verbunden ist und in Beantwortung der Temperaturanstiegsraten-Signale von der Anderungsraten-Schaltung einen Arbeitspunkt für die Wassertemperatur am Auslass der Brennkammerwand vorgibt;

   und einer Rege!-Schaltung (d), die mit der Arbeitspunkt-Sciialtung und der Impuls-Schaltung verbunden ist und auf die Start- und Steuerimpulse sowie die Abweichung der tatsächlichen Wassertemperatur von dem Wassertemperatur-Arbeitspunkt anspricht und ein Brennstpffluß-Korrektursignal von einer Richtungslage liefert, welche diese Abweichung reduziert,

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   wobei das Regelsystem die Wassertemperatur am Auslass der Brerm kammerwand in Beantwortung des Startimpulses und der Steuerimpulse mit einer durch die Änderungsraten-Schaltung bestimmten Änderungsrate stufenweise steigert.
2. 2. Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die zusätzliche Vorkehrung eines zweiten Temperaturfühlers (91) für die Gastemperatur am Auslass der.Brennkammer sowie einer Gastemperatur-Kegelschaltung (e), die mit dem zweiten Temperaturfühler, der Impuls-Schaltung (a) und der Regel-ochaltung (d) verbunden ist und die Brennstoff-Durchflußraten-Korrektur reduzieren und die Steuerimpulse unterbrechen kann, wenn die Gastemperatur am Auslass der Brennkammer einen bestimmten Wert übersteigt.
3. 3. Regelsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Vorkehrung einer ersten Abnormal-Fühlschaltung (80), die mit der Impuls-Schaltung (a) und der Regel-Schaltung (d) verbunden ist und die Steuerimpulse unterbricht, wenn die tatsächliche Wassertemperatur abnormal ist oder einen vorbestimmten Vfert übersteigt, sowie einer zweiten Abnormal-Fühlschaltung (95), die mit der Gastemperatur-Regelschaltung (e) und der Impuls-Schaltung (a) verbunden ist und die Steuerimpulse unterbricht, wenn die Gastemperatur am Auslass der Brennkammer abnormal ist oder einen vorbestimmten Wert übersteigt.
4. 4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkt-Schaltung (c) bei Fehlen eines Startimpulses einen Wassertemperatur-Arbeitspunkt erzeugt, der gleich der tatsächlichen Wassertemperatur am Auslass der wassergekühlten Brennkammerwand ist.
5. 5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkt-Schaltung befähigt ist, den Wassertemperatur- Arbeitspunkt in Beantwortung eines Startimpulses 'aber in Abwesenheit eines Kaiteimpulses auf konstantem Wert zu halten.

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   6, Regelsystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkt-Schaltung den Wassertemperatur-rArbeitspunkt in Reaktion auf Start- und Halteimpulse während bestimmter aufeinanderfolgender Zeitintervalle in Beantwortung des gewünschten Temperatur-Anstiegsratensignals von der Änderungsraten-Schaltung verändern kann.

   7, Regelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise betätigbare manuelle Einstellmittel (40) vorgesehen sind, um die Arbeitspunkt-Schaltung zu veranlassen, den Wasserteinperatur-Arbeitspunkt auf einem konstanten Wert zu halten.

   8, Regelsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Vorkehrung eines ersten Arbeitspunkt-Einstellers (61), der zur Einstellung eines Wassertemperatur-Arbeitspunktes während der Startphase des Boilers dient, und eines zweiten Arbeitspunkt-Einstellers (62), der zur Einstellung eines Wassertemperatur-Arbeitspunktes während des Normalbetriebs des Boilers dient, sowie eines wahlweise betätigbaren Schalters (63) zur alternativen Verbindung des ersten oder des zweiten Arbeitspunkt-Einstellers mit der Arbeitspunkt-Schaltung (c).

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