DE2445525B2 - Verfahren zum beeinflussen der austrittstemperatur des eine beruehrungsheizflaeche eines dampferzeugers durchstroemenden dampfes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Austrittstemperatur des eine Berührungsheizfläche eines Dampferzeugers durchströmenden Dampfes unter Verwendung eines der in die Berührungsheizfläche momentan einströmenden Dampfmenge entsprechenden ersten Meßsignals und Steuerung eines die Austrittstemperatur der Berührungsheizfläche beein-ί flussenderi Stellorgans unter Berücksichtigung dieses Signals, wobei dieses Stellorgan weder den momentan dem Dampferzeuger brennstoffseitig zugeführter· Wärmestrom noch die in die Berührungsheizfläche momentan einströmende gemessene Dampfmenge verändert.

in Aus den Fig.4 und 5 der US-PS 30 40 719 ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem die einem durch Berührung beheizten Vorüberhitzer angebotene Wärmenge durch Messen des Druckabfalls des Rauchgases über dem Überhitzer bestimmt wird und dieses Wärmemengensignal mit einem am Eintritt des Vorüberhitzers gemessenen Rauchgastemperatursignal multipliziert wird. Das durch Multiplizieren gebildete Signal wird mit eir.em der aus dem Dampferzeuger austretenden Dampfmenge entsprechenden Meßsignal verglichen und das Vergleichssignal zum Steuern von Stellorganen benutzt, die in Form von Klappen in einem den Vorüberhitzer umgehenden Rauchgasbypass und in einer Rauchgasumwälzleitung angeordnet sind und durch deren Betätigung die Temperatur des aus dem Berührungsüberhitzer austretenden Dampfes beeinflußt wird. Gemäß Fig. 1 der US-PS wird die in den Berührungsüberhitzer eintretende Dampfmenge gemessen und die von diesem Überhitzer aufgenommene Wärmemenge durch Multiplizieren eines Signals, das

die den Überhitzer umströmende Rauchgasmenge repräsentiert, mit einem Signal, das der Temperaturdifferenz des Rauchgases zwischen Eintritt und Austritt des Überhitzers entspricht, gewonnen. Beiden Verfahren liegt eine statische Betrachtung zugrunde, was sich dahingehend auswirkt, daß bei einer sprungartig angenommenen Vergrößerung der Brennstoffmenge einerseits eine daraus resultierende Vergrößerung der Frischdampfmenge mit starker Verzögerung folgt und andererseits auch das am Berührungsüberhitzer gewon-

•i« nene Wäimemengensignal wegen der Temperaturmessung bzw. Temperaturdifferenzmessung mit großer Verzögerung entsteht und auf die Gasklappen einwirkt. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art hinsichtlich des dynamischen Verhaltens zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß zur Erzielung eines einer etwaigen Störung des

Überhitzers seitens des Rauchgases vorauseilenden Signals ein dem momentan dem Dampferzeuger brennstoffseitig zugeführten Wärmestrom entsprechendes zweites Signal mit dem der momentanen Dampfmenge entsprechenden ersten Signal verglichen wird und daß das so gebildete Vergleichssignal zum Steuern des Stellorgans verwendet wird.

Dadurch, daß ein dem momentan dem Dampferzeuger brennstoffseitig zugeführten Wärmestrom repräsentierendes Signal — das nicht den Wärmemengensignalen in den Verfahren gemäß der US-PS 3040 719 entspricht und diesen Signalen auch nicht äquivalent ist — gebildet und mit dem Dampfmengenmeßsignal zur Bildung des Vergleichssignals herangezogen wird, das dann zur Steuerung des Stellorgans verwendet wird, ergeben sich in dynamischer Hinsicht bedeutende Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren. Schon

h5 mit dem Auftreten einer sprunghaft angenommenen Vergrößerung der Brennstoffmenge oder einem einer solchen Änderung äquivalenten Signal erfolgt ein Eingriff auf das Stellorgan. Das erfindungsgemäße

Vergleichssignal wirkt also gegenüber einer durch eine Brennstoffmengenänderung bedingten Störung der Austrittstemperatur der Berührungsheizfläche vorauseilend, denn das Stellorgan wird bereits verstellt, bevor sich die Brennstoffmengenänderung übe) den Rauchgasstrom auf die Berührungsheizfläche auswirkt. Im Falle einer Beeinflussung der Austrittstemperatur durch ein Einspritzventil wird also dessen Öffnungsquerschnitt ohne Verzögerung gleichzeitig mit der Erhöhung der Brennstoffzufuhr vergrößert und dieser Eingriff später allmählich zurückgenommen. Das neue Verfahren wirkt sich auch bei starken Laständerungen des Dampferzeugers vorteilhaft aus, indem die Ausschläge der Dampftemperatur am Austritt der Berührungsheizfläche kleiner gehalten werden können, so daß die der Berührungsheizfläche nachgeschalteten Bauteile nicht zu hohen Temperaturen oder Temperaturänderungsgeschwindigkeiten ausgesetzt sind.

Falls die Dampftemperatur am Austritt der Berührungsheizfläche geregelt wird, ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, das Stellorgan zusätzlich über einen Regler von der Austrittstemperatur des die Berührungsheizfläche verlassenden Dampfes zu steuern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung zeigt.

Aus einem Speisewasserbehälter 1 wird mittels einer Speisewasserpumpe 2 Speisewasser über eine Speiselei- jü tung 3 einem Dampferzeuger 6 zugeführt, der z. B. als Zwangdurchlaufdampferzeuger ausgebildet ist. In der Speiseleitung 3 sind ein Speiseventil 4 und zwei dampfbeheizte Hochdruckvorwärmer 5 angeordnet. Das Speiseventil 4 wird in bekannter, nicht näher r> dargestellter Weise gesteuert. Der im Dampferzeuger 6 entstehende Dampf gelangt über einen mindestens teilweise als Berührungsheizfläche ausgebildeten Überhitzer 7 in eine Frischdampfleitung 8, die mit einer Hochdruckdampfturbine 11 verbunden ist. In der w Frischdampfleitung 8 ist eine Meßstelle 9 für die Frischdampfmenge und ein Turbineneintrittsventil 10 angeordnet. Der in der Hochdruckturbine 11 teilweise entspannte Dampf strömt über einen in zwei hintereinander geschaltete Abschnitte 15, 17 unterteilten Zwischenüberhitzer zu einer Niederdruckdampfturbine 20. Der Zwischenüberhitzer 15, 17 bildet eine Berührungsheizfläche des Dampferzeugers 6. Der Austritt der Niederdruckturbine 20 ist mit einem Kondensator 22 verbunden, an den sich eine Kondensatleitung 23 anschließt, die eine Kondensatpumpe 24 und zwei dampfbeheizte Nisderdruckvorwärmer 25 aufweist und zum Speisewasserbehälter 1 führt. Zwischen der Speisepumpe 2 und dem Speiseventil 4 zweigt von der Speiseleitung 3 eine Einspritzwasserleitung 30 ab, die über ein Einspritzventil 31 zu einer zwischen den Abschnitten 15 und 17 des Zwischenüberhitzers angeordneten Einspritzstelle 16 führt.

Mittels einer Brennstoffpumpe 41 wird dem Dampferzeuger 6 über eine Brennstoffleitung 40 Brennöl t>o zugeführt. In der Leitung 40 ist eine Meßblende 42 für die Brennölmenge vorgesehen. Mit der Meßblende 42 ist ein Meßorgan 45 verbunden, dessen Ausgangssignal als Istwert einem Brennstoffregler 46 zugeführt wird. Dieser Regler 46 erhält über eine Signalleitung 47 ein hi Sollwertsignal für die Brennstoffmenge. Das aus den beiden Signalen im Regler 46 gebildete Stellsignal wird der Brennstoffpumpe 41 zugeführt.

Die zur Verbrennung des Brennöls notwendige Luft wird mittels eines Gebläses 51 über eine Leitung 50 dem Dampferzeuger 6 zugeführt. In der Leitung 50 ist eine Meßblende 52 für die Luftmenge vorgesehen. An die Meßblende 52 ist ein Meßorgan 55 angeschlossen, dessen Ausgangssignal als Istwert einem Luftregler 56 zugeführt wird. Dieser Regler erhält über eine Signalleitung 57 einen Sollwert für die Luftmenge. Das aus diesen beiden Signalen im Regltr 56 gebildete Stellsignal wird dem Gebläse 51 zugeführt.

Die Signalleitungen 47 und 57 für die Sollwertsignale für Brennstoffmenge bzw. Luftmenge sind an einen Lastgeber 60 angeschlossen, der eingangsseitig mit einem an der Frischdampfleitung 8 angeschlossenen Meßgerät 62 für den Frischdampfdruck und mit dem Ausgang eines Leistungsreglers 63 verbunden ist. Der Leistungsregler 63 erhält als Istwert die elektrische Leistung eines Generators 65, der von den Turbinen 11 und 20 angetrieben wird.

Außerdem wird dem Leistungsregler 63 über eine Signalleitung 66 ein Sollwert für die elektrische Leistung zugeführt. Das Turbineneintrittsventil 10 wird von einem an die Welle der Hochdruckturbine 11 angeschlossenen Tachometer 68 über einen Regler 69 gesteuert.

In bekannter Weise wird das Einspritzventil 31 von einem Regler 70 gesteuert, dem als Istwert das Ausgangssignal eines am Zwischenüberhitzerabschnitt 17 angeordneten Temperaturfühlers 71 zugeführt wird. Über eine Signalleitung 72 erhält der Regler 70 einen Sollwert für die Temperatur. Außer dem Temperaturfühler 71 können dem Regler 70 noch weitere Temperatursignale aufgeschaltet sein, z. B. eines am Eintritt des Zwischenüberhitzerabschnitts 15 angeschlossenen Temperaturfühlers 75, eines am Ausgang des Zwischenüberhitzerabschnittes 15 angeschlossenen Temperaturfühlers 76 und/oder eines am Eintritt des zweiten Zwischenüberhitzerabschnitts 17 angeschlossenen Temperaturfühlers 77.

Erfindungsgemäß wird dem Einspritzventil 31, das ein die Austrittstemperatur des Zwischenüberhitzers 15,17 beeinflussendes Stellorgan ist, ein Vergleichssignal aufgeschaltet, das über eine Signalleitung 85 einem Additionspunkt 86 zugeführt wird. Das Vergleichssignal wird durch Subtraktion zweier Meßsignale in einem Vergleichspunkt 81 gebildet. Das erste Meßsignal, das der Menge des momentan in die Berührungsheizfläche 15, 17 einströmenden Dampfes entspricht, stammt von der Mengenmeßstelle 9 in der Frischdampfleitung 8 und wird mit Hilfe eines Meßorgans 82 gebildet und über eine Signalleitung 83 dem Vergleichspunkt 81 zugeführt. Das zweite Signal, das der Menge des momentan dem Dampferzeuger 6 brennstoffseitig insgesa.nt zugeführten Wärmestromes entspricht, stammt vom Meßgerät 45 für die Brennstoffmenge und wird über eine Signalleitung 80 dem Vergleichspunkt 81 zugeführt. Das im Vergleichspunkt 81 durch Subtraktion gebildete Vergleichssignal wird im Additionspunkt 86 dem vom Regler 70 kommenden Stellsignal überlagert.

Der in der Zeichnung dargestellte Dampferzeuger wird nach dem Gleitdruckverfahren betrieben. Im Lastgeber 60 wird ein von der momentanen Last abhängiger Sollwert für den Frischdampfdruck gebildet, wobei in mindestens einem vorbestimmten Druckbereich dieser Sollwert mit der Last etwa linear ansteigt. Arbeitet der Dampferzeuger in diesem vorbestimmten Lastbereich und wird der Sollwert für die elektrische Leistung (in der Signalleitung 66) erhöht, so muß der

Dampferzeuger auf ein höheres Druckniveau gebracht werden. Dies geschieht dadurch, daß das Feuer und die Speisewassermenge vorübergehend über die der neuen Last entsprechenden stationären Werte hinaus erhöht werden, während der Frischdampfstrom verzögert auf die neue erhöhte Leistung ansteigt. Am Vergleichspunkt 81 stellt sich somit als Differenz der beiden Meßsignale ein positives Signal ein, das über die Signalleitung 85 vorübergehend die Einspritzwassermenge vergrößert. Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche vorübergehen- ι ο de Vergrößerung der Einspritzwassermenge ein übermäßig großer Anschlag der Austrittstemperatur des Zwischenüberhitzerabschnitts 17 vermieden wird.

In der Signalleitung 85 ist ein Multiplikationsorgan 90 angeordnet, dem über einen Funktionsgenerator 91 ein lastabhängiges Signal zugeführt wird. Der Funktionsgenerator 91 erhält ein Lastsignal über eine Signalleitung 92 vom Lastgeber 60. Der Funktionsgenerator 91 ist derart ausgebildet, daß in den Lastbereichen, in denen von der insgesamt frei werdenden Brennstoffwärme ein größerer Anteil an den Zwischenüberhitzer 15, 17 abgegeben wird, das Vergleichssignal dem Einspritzventil 31 stärker aufgeschaltet ist als in den Lastbereichen, in denen dieser Anteil kleiner ist.

Abweichend von dem gezeichneten Beispiel kann das Multiplikationsorgan 90 auch in einer der beiden Signalleitungen 80 und 83, vorzugsweise jedoch in der Signalleitung 80, angeordnet sein.

An Stelle der Brennstoffmenge kann für die Bildung des zweiten Meßsignals auch die Luftmenge in der Leitung 50 verwendet werden.

Das erste Meßsignal, das der Menge des die Berührungsheizfläche momentan durchströmenden Dampfes entspricht und im gezeichneten Beispiel durch Messen der Frischdampfmenge gebildet wird, ist für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbar, wenn zwischen der Meßstelle 9 und dem Zwischenüberhitzer 15, 17 keine erhebliche Dampf entnahme stattfindet. Somit kann die üblicherweise in der Frischdampfleitung befindliche Mengenmeßstelle für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Befindet sich zwischen dieser Meßstelle und dem Zwischenüberhitzer eine Dampfentnahmestelle, so müßte die Meßstelle für das erste Meßsignal im Bereich des Zwischenüberhitzers 15, 17 angeordnet sein. Anstelle der Dampfmenge eignen sich zur Bildung des ersten Meßsignals auch der arbeitsmittelseitige Druckabfall an der Berührungsheizfläche, die Dampfturbinenleistung oder auch der Dampfdruck unmittelbar hinter dem Turbineneintrittsventil 10.

Anstelle der Einspritzwassermenge kommt als Stellgröße auch der Luftüberschuß in Frage, d. h., daß das Vergleichssignal auch am Gebläse 51 zur Wirkung gebracht werden kann. Arbeitet der Dampferzeuger mit Rauchgasumwälzung, so kann als von dem Vergleichssignal beeinflußte Stellgröße auch die Rauchgasumwälzmenge verwendet werden. Ist der Dampferzeuger mit Schwenkbrennern versehen, so kann als von dem Vergleichssignal beeinflußte Stellgröße auch die Neigung der Schwenkbrenner verwendet werden.

Anstatt durch Subtraktion kann das Vergleichssignal auch durch Division des ersten und des zweiten Meßsignals gebildet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beeinflussen der Austrittstemperatur des eine Berührungsheizfläche eines Dampferzeugers durchströmenden Dampfes unter Verwendung eines der in die Berührungsheizfläche momentan einströmenden Dampfmenge entsprechenden ersten Meßsignals und Steuerung eines die Austrittstemperatur der Berührungsheizfläche beeinflussenden Stellorgans unter Berücksichtigung dieses Signals, wobei dieses Stellorgan weder den momentan dem Dampferzeuger brennstoffseitig zugeführten Wärmestrom noch die in die Berührungsheiüfläche momentan einströmende gemessene Dampfmenge verändert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines einer etv/aigen Störung des Überhitzers seitens des Rauchgases vorauseilenden Signals ein dem momentan dem Dampferzeuger brennstoffseitig zugeführten Wärmestrom entsprechendes zweites Signal mit dem der momentanen Dampfmenge entsprechenden ersten Signal verglichen wird und daß das so gebildete Vergleichssignal zum Steuern des Stellorgans verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal durch Messen der dem Dampferzeuger zuströmenden Brennstoffmenge gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan zusätzlich über einen Regler von der Austrittstemperatur des die Berührungsheizfläche verlassenden Dampfes gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Stellorgan eine im Bereich der Berührungsheizfläche zugeführte Einspritzwassermenge eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal, bevor es auf das Stellorgan einwirkt, zusätzlich lastabhängig beeinflußt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Vergleichssignals durch Multiplikation mit einem lastabhängigen Signal geschieht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Vergleichssignals durch Multiplikation des ersten Signals mit einem lastabhängigen Signal geschieht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal ein Dil'ferenzsignal gebildet wird und daß vor der Differenzbildung mindestens eines der beiden Signale mit einem Faktor derart multipliziert wird, daß im stationären Betrieb die Differenz zu Null wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Beeinflussung der Dampfaustrittstemperatur eines Zwischenüberhitzers des im Gleitdruck betriebenen Dampferzeugers angewendet wird.