DE2445525C3 - Verfahren zum Beeinflussen der Austrittstemperatur des eine Berührungsheizfläche eines Dampferzeugers durchströmenden Dampfes - Google Patents
Verfahren zum Beeinflussen der Austrittstemperatur des eine Berührungsheizfläche eines Dampferzeugers durchströmenden DampfesInfo
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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 Meßsignais und Steuerung eines die
Austrittstemperatur der Berührungsheizfläche beein-'< flussenden Stellorgans unter Berücksichtigung dieses
Signals, wobei dieses Stellorgan weder den momentan dem Dampferzeuger brennstoffseitig zugeführten Wärmestrom noch die in die Berührungsheizfläche momentan einströmende gemessene Dampfmenge verändert
ίο Aus den Fig.4 und 5 der US-PS 3040 719 ist ein
Verfahren bekannt, gemäß dem die einem durch Berührung beheizten Vorüberhitzer angebotene Wärmenge durch Messein des Druckabfalls des Rauchgases
über dem Überhitzer bestimmt wird und dieses
iri Wärmemengensignal mit einem am Eintritt des
Vorüberhitzers gemessenen Rauchgastemperatursignal multipliziert wird. Das durch Multiplizieren gebildete
Signa! wird mit eimern der aus dem Dampferzeuger austretenden Dampf menge entsprechenden Meßsignal
verglichen und das Vergleichssignal zum Steuern von Stellorganen benutzt, die in Form von Klappen in einem
den Vorüberhitzer timgehenden 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 Signais, das
X) 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
f> 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-
■"' nene Wärmemengensignal wegen der Temperaturmessung bzw. Temperaturdifferenzmessung mit großer
Verzögerung entsteht und auf die Gasklappen einwirkt. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe
zugrunde, das Verführen der eingangs genannten Art
4r> hinsichtlich des dynamischen Verhaltens zu verbessern.
daß zur Erzielung eines einer etwaigen Störung des
vt brennstoffseitig zugeführten Wärmestrem entsprechendes zweites Signal mit dem der momentanen Dampfmenge entsprechenden ersten Signal verglichen wird
und daß das so gebildete Vergleichssignal zum Steuern des Stellorgans verw endet wird.
v> 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
ho — 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
h"' 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 über 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 dos Dampferzeugers
vorteilhaft aus, indem die Ausschläge der Dampftemperatur am Austritt der Beriihrungsheizfläche
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 I wird mittels einer Speisewasserpumpe 2 Speisewasser über eine Speiselei- «1
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 Speisevenlil 4 wird in bekannter, nicht näher i>
dargestellter Weise gesteuert. Der im Dampferzeuger 6 entstehende Dampf gelangt über einen mindestens
teilweise als Berührungsheizfläche ausgebildeten Oberhitzer 7 in eine Frischdampfleitung 8, die mit einer
Hochdruckdampfturbine Il verbunden ist. In der Frischdampfleitdng 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 v>
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 Niederdruckvorwärmer 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 wi
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 <r> Sollwertsignal für die Brennstoffmenge. Das aus den
beiden Signalen im Regler 46 gebildete Stellsignal wird der Brennstoffpumpe 41 zugeführt.
Die zur Verbrennung des Brennöls netwendige Luft wird mittels eines Gebläses 5 i 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 Regler 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 Leistungsregler:? 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 U 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 Zwischenüberhitzerabsehnius 17 angeschlossenen Temperaturfühlers 77.
Erfindungsgemäß wird dem Einspritzventil 31, das ein die Austrittstemperatur des Zwischenüberhitzers 15,17
beeinflussendes Stellorgan ist, ein Verglcichssignal aufgeschaltet, das über eine Signalleitung 85 einem
Additionspunkt 86 zugeführt wird. Das Vergleichssignal wird durch Subtraktion zweier Meßsignale in einem
Vergleichspunkt 8f 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 insgesamt 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 Stellsiginal 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 Ivinsprilzwasscrmenge vergrößert.
Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche vorübergehen- m
de Vergrößerung der F.inspritzwassermenge ein übermäßig großer Anschlag der Austrittstemperatur des
Zwischenüberhitzerabschnitts 17 vermieden wird.
In der Signalleitung 85 ist ein Multiplikalionsorgan 90
angeordnet, dem über einen Funktionsgenerator 91 ein tr>
iastabhängiges 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 2; 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 1»
Leitung 50 verw endet werden.
Das erste Meßsignal, das der Menge des die Berührungsheizfläche momentan durchströmender
Dampfes entspricht und im gezeichneten Beispiel durcr Messen der F'rischdampfmenge gebildet wird, ist für da;
erfindungsgemäße Verfahren verwendbar, wenn zwi sehen der Meßstelle 9 und dem Zwischenüberhitzer 15
17 keine erhebliche Dampfentnahme stattfindet. Somi kann die üblicherweise in der Frischdampfleitunj;
befindliche Mengenmeßstelle für das erfindungsgemäßi
Verfahren verwendet werden. Befindet sich /wischer dieser Meßstelle und dem Zwischenüberhitzer eine
Dampfentnahmestelle, so müßte die Meßstelle für da: erste Meßsignal im Bereich des Zwischenüberhitzers 15
17 angeordnet sein. Anstelle der Dampfmenge eigner sich zur Bildung des ersten Meßsignals auch dei
arbeitsmittelseitige Druckabfall an der Berührungsheiz
fiäche, die Dampfturbinenieistung oder auch dei Dampfdruck unmittelbar hinter dem Turbineneintritts
ventil 10.
Anstelle der Einspritzwassermenge kommt als Stell größe auch der Luftüberschuß in Frage, d. h.. daß da!
Vergleichssignal auch am Gebläse 51 zur Wirkung gebracht werden kann. Arbeitet der Dampferzeuger mi
Rauchgasumwälzung, so kann als von dem Vergleichs signal beeinflußte Stellgröße auch die Rauchgasum
wälzmenge verwendet werden. Ist der Dampferzeugei mit Schwenkbrennern versehen, so kann als von den
Vergleichssignal beeinflußte Stellgröße auch die Nei gung der Schwenkbrenner verwendet werden.
Anstatt durch Subtraktion kann das Vergleichssigna auch durch Division des ersten und des zweiter
Meßsignals gebildet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zum Beeinflussen der Austrittstemperaäir 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 Berührungsheizfläche momentan einströmende gemessene Dampfmenge verändert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines einer etwaigen
Störung des Oberhitzers 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
Verg'eichssignal 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 I, 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 I 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 Differenzsignal 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.
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