DE2628101C3

DE2628101C3 - Zwanglaufdampferzeuger, vorzugsweise für Gleitdruckbetrieb

Info

Publication number: DE2628101C3
Application number: DE19762628101
Authority: DE
Inventors: Pawel Dipl.-Ing. Winterthur Miszak
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: ABB Management AG
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1981-07-16
Also published as: NL7607454A; DE2628101B2; JPS5426644B2; NL166110C; CH609138A5; DE2628101A1; JPS52137502A

Description

Die Erfindung betrifft eigen Zwanglaufdampferzeuger, vorzugsweise für Gleitdmckbetrieb, mit in Reihe geschaltetem System aus Speisew-~sserzufuhreinrichtung. Economiser, Verdampfer, im oberen Lastbereich trocken gefahrenem Wasserabscheider und Überhitzer, wobei in einem ersten Bereich des Überhitzers ein erstes Temperaturmeßorgan und am Ende des Überhit' zers ein zweites Temperaturmeßorgan und dazwischen eine Einspritzstelle vorgesehen ist, die an eine Einspritzleitung angeschlossen ist, die am Rohrsystem des Dampferzeugers zwischen dem Economiser und dem Verdampfer abzweigt, und wobei ein die der Einspritzstelle zugeführte Wassermenge beeinflussender Regler vorhanden ist, der eingangsseitig mit dem ersten Temperaturmeßorgan als Istwertgeber verbunden ist.

Ein Dampferzeuger dieser Art ist aus Fig. 1 der CH-PS 552 771 bekannt Bei ihm wird, wenn er im Gleitdruckbetrieb gefahren wird, der Übergang vom nassen Betrieb auf den trockenen Betrieb des Abscheiders mittels eines Schalters bewirkt, der das bei nassem Betrieb wirksame Niveausignal auf das bei trockenem Betrieb wirkende Temperatursignal umschaltet und dann dieses Signal dem die Speisewasser· menge beeinflussenden Regler zuführt Bei dem plötzlich erfolgenden Umschalten ändert sich sprunghaft der Istwert am Signaleingang des Reglers, was Regelschwingungen verursacht, die sich für den Betrieb des Dampferzeugers störend auswirken. Solche Störun· gen können darin bestehen, daß trotz des gewollten Betriebszustandes mit trockenem Abscheider Wasser in den Abscheider gerät. Durch diesen Entzug des Wassers aus dem Rohrsystem ergeben sich in den auf den Verdampfer folgenden Heizflächen Unstetigkeiten, die zu sekundären Regelstörungen führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

bekannten Dampferzeuger so zu verbessern, daß durch das Umschalten bedingte Regelschwingungen und damit verbundene Störungen des Dampferzeugerbetriebes auf einfache Weise vermieden werden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Regler eingangsseitig außerdem mit einem lastabhängigen Funktionsgeber verbunden ist, welcher einen Sollwert abgibt, der mindestens im Lastbereich des Übergangs vom nassen Betiieb zu ίο trockenem Betrieb des Abscheiders mit der Last rampenartig ansteigt, und daß der Regler so geschaltet ist, daß bei über dem Sollwert liegender Temperatur die der Einspritzstelle zugeführte Wassermenge verkleinert wird.

Durch das Einschalten des Funktionsgebers, der lastabhängig die rampenartige Änderung des Sollwertes bewirkt, wird der Übergangsbereich zwischen dem Naßbetrieb und dem Trockenbetrieb des Wasserabscheiders verkürzt und klar einem Betriebspunkt

zugeordnet, so daß weder über diesem Punkt noch unter diesem Punkt Regelstörungen, die durch den Übergangsbereich hervorgerufen werden könnten, auftreten können. Durch die weitere Maßnahme, daß bei zu hoher Temperatur beim ersten Temperaturmeßorgan die

Wassermenge an der Einspritzstelle verringert wird, wird oberhalb des genannten Betriebspunktes die Temperatur am Verdampferaustritt durch Beeinflussen der Wasserzufuhr zum Verdampfer auf einen gewünschten, lastabhängig vorgegebenen Wert geregelt, ohne

daß deswegen der Economiser von weniger Wasser als üblich durchflossen -würde, was sich ebenfalls im Sinne einer Verminderung der Störungen auswirkt

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer Zwanglaufdampferzeugeranlage,

F i g. 2 ein Diagramm und

Fig.3 und 4 je ein Schema von abgewandelten Dampferzeugern.

Gemäß Fig. 1 sind in der Anlage in Serie hintereinander geschaltet: eine Speisepumpe 1, eine Leitung 2 mit einem Mengenmeßorgan 3, ein Economiser 4, eine Verbindungsleitung 5, ein Verdampfer 6, ein Wasserabscheider 7, eine Dampfleitung 8 mit Tempera-

turmeßorgan 9, ein erster Überhitzer 10, eine Leitung 11 mit einer ersten Einspritzstelle 12, ein zweiter Überhitzer 13, eine Leitung 14 mit einer zweiten Einspritzstelle 15 sowie einem davor und dahinter angeschlossenen, die an der Einsprimtelle 15 auftreten-

de Temperaturdifferenz Δ& messenden Geber 16 und mit einem der Stelle 15 nachgeschalteten Temperaturmeßorgan 17, ein Endüberhitzer 18, eine Frischdampfleitung 19 mit einem Temperaturmeßorgan 20 und einem Druckmeßorgan 21, ein Frischdampfventil 22 und

eine Dampfturbine 23 mit auf gleicher Welle angebrachtem Generator 24. Von der Verbindungsleitung 5 zweigt eine Einspritzwasserleitung 25 ab, die sich in einem Punkt 26 in eine erste Einspritzleitung 27 und in eine zweite Einspritzleitung 28 gabelt In der ersten

μ Einspritzleitung 27, die zur Einspritzstelle 12 führt, ist ein Ventil 30 angeordnet, und in der zweiten Einspritzleitung 28, die zur Einspritzstelle 15 führt, befinden sich ein Mengenmeßorgan 32 und ein Ventil 33. Im Bereich des Verdampfers 6 ist ein Brenner 35 μ vorgesehen, der über eine mit einem Regelventil 36 versehene Leitung 37 mit Brennstoff versorgt wird.

Eine externe Kesselregelung geht von einem Signal für einen gegebenen Leistungssollwert Λ/, aus, das über

eine Leitung 40 einem Vergleichspunkt 41 zugeführt wird, in dem die Differenz zu einem Istwertsignal bestimmt wird, das von einem Leistungsmeßgerät 42 kommt Dieses Differenzsignal wird über eine Leitung 44 einem Regler 45 zugeführt, der das Friscbdampfyentil 5 22 betätigt Von der Sollwertsignalleitung 40 wird in einem Punkt 46 ein zum Sollwert M proportionales Signal abgezweigt und Ober eine Leitung 47 und ein Zeitglied 49 einem Vergleichspunkt 50 zugeführt, in dem ein Differenzsignal mit dem Ausgangssignal des ι ο DruckmeBorgans 21 gebildet wird. Das Differenzsignal wird über eine Leitung 51 einem Lastregler 52 zugeführt, der vorzugsweise PID-Charakter hat und ein Lastsignal abgibt das über drei Zweigleitungen 54,55 und 56 einem Funktionsgeber 60, dem Brennstoffregelventil 36 bzw. einem Additionspunkt 61 zugeführt wird. Dem Additionspunkt 61 wird außerdem über eine Leitung 63 das Ausgangssignal eines Reglers 64 zugeführt dem das Temperaturdifferenzsignal des Gebers 16 als Istwert und über eine Leitung 65 ein Sollwertsignal eingegeben wird.

Das im Additionspunkt 61 gebildete Summensignal wird als Sollwert über eine Leitung 67 einem Speiseregler 68 zugeführt der vorzugsweise PFD-Charakter hat Der zugehörige Istwert wird durch Subtraktion in einem Vergleichspunkt 70 aus den Ausgangssignalen der Mengenmeßorgane 32 und 3 gebildet Der Ausgang des Speisereglers 68 beeinflußt die Speisepumpe 1.

Im Funktionsgeber 60 wird ein lastabhängiges Signal gebildet das als Sollwert über eine Leitung 72 einem Regler 73 zugeführt wird, der das Ventil 30 in der ersten Einspritzleitung 27 beeinflußt Der Regler 73 empfängt das Ausgangssignal des Temperaturmeßorgans 9 als Istwert Die Beeinflussung des Ventils 30 durch den Regler 73 geschieht derart, daß bei am Meßorgan 9 steigender Temperatur das Ventil 30 sich in schließendem Sinne bewegt

Das in der zweiten Einspritzleitung 28 angebrachte Ventil 33 wird einerseits über einen P-Regler 17'vom Temperaturmeßorgan 17 und andererseits über einen PI-Regler 20", dem ein konstantes Sollwertsignal (nicht dargestellt) aufgeschaltet ist vom Temperaturmeßorgan 20 beeinflußt

Der Speiseregler 68 ist auf übliche Weise derart unterstellt daß unterhalb einer bestimmten Grenzlast LL die Speisepumpe 1 eine konstante, minimale Speisewassermenge liefert wie dies in F i g. 2 durch den Linienzug Wals Funktion der Last L dargestellt ist Der FunktioiHgeber 60 ist derart ausgebildet «aß er — wie so es der Linienzug &$ in Fi g. 2 zeigt— zunächst bis kurz vor der Grenzlast LL ein tiefes Sollwertsignal abgibt das dann jedoch mit relativ steiler Rampe zunimmt und zu dem Temperaturverlauf führt, der in Funktion der Dampferzeugerleistvng bzw. des Druckes am Austritt des Dampferzeugers angestrebt wird. Durch das anfänglich tiefe Sollwertsignal bleibt das Ventil 30 im unteren Lastbereich geschlossen.

Damit funktioniert die Ginrichtung wie folgt:

Beim Anfahren wird der Sollwert für den Dampferzeugerdruck von Hand eingestellt, während der Speiseregler 68 die dem Verdampfer 6 zuzuführende Minimalwassermenge W zuführt, die nach dem Durchströmen des Verdampfers und des Abscheiders 7 in ein nicht gezeichnetes Anfahrgefäß zurückströmt. Die Ventile 30 und 33 sind geschlossen. Der Brenner 35 wird gezündet und seine Leisfine allmählich erhöht. Der vom Druckmeßorgan 21 gemessene Druck steigt, und es bildet sich im Verdampfer 6 Dampf, der nach Trennung im Abscheider 7 die überhitzer 10,13 und 18 kühlt und dann über ein stromoberhalb des Frischdampfventils 22 angeschlossenes, nicht gezeichnetes Bypassystem abströmt Im weiteren Verlauf des Anfahrens steigt die Leistung des Brenners 35 so hoch, daß die Wassermenge am Austritt des Verdampfers 6 nur noch wenige Prozent beträgt Bei diesem Lastzustand steigt nun der vom Funktionsgeber 60 dem Regler 73 eingegebene Sollwert rampenartig an, wie in Fig.2 gezeigt Da die vom Meßorgan 9 gemessene Temperatur den erhöhten Sollwert noch nicht erreicht hat öffnet das Ventil 30, wodurch über die Leitung 25 Wasser entnommen wird und somit die Wasserzufuhr zum Verdampfer 6 sich verringert Dadurch wird das Arbeitsmittel am Verdampferausgang auf den gewünschten Wert erhitzt Steigt die von den Meßorganen 17 und 20 gemessene Temperatur auf einen zu hohen Wert, so wird über die zweite Einspritzleitung 28 Wasser der Stelle 15 zugeführt Die Menge dieses Wassers wird vom Mengenmeßorgan 32 gemessen und <äber den Speiseregler 68 von der Speisepumpe 1 zusätzlich angefordert Über den Temperaturdifferenz-Geber 16 mit dem Regler 64 wird die von der Speisepumpe 1 geförderte Wassermenge so korrigiert daß die Temperaturdifferenz Afc an der Einspritzstelle 15 im wesentlichen konstant bleibt Nun wird die Dampfturbine 23 durch öffnen des Frischdampfventils 22 angefahren und der Generator 24 auf das Netz geschaltet wobei das Bypassystem abgesperrt wird. Aufgrund des über die Leitung 40 eingegebenen Signals für den Leistungssollwert N_t wird einerseits das Frischdampfventil 22 und andererseits, über das Zeitglied 49 verzögert, der Lastregler 52 beeinflußt dessen Ausgang die Dampferzeugerlast diktiert

Die durch die Erfindung erzielte, lastabhängige Führung der Temperatur bzw. der Enthalphie am Eintritt des Oberhitzers 10 hat nicht nur den Vorteil einer besseren Stabilität der Regelung, sondern darüber hinaus gewahrt sie auch beim Konzipieren des Dampferzeugers eine größere Freiheit in der Disposition der Heizflächen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 vor allem dadurch, daß nur eine einzige Einspritzstelle 12' vorhanden ist, was die Regelung entsprechend vereinfacht Das einzige, in der Einspritzleitung 25 vorgesehene Ventil 80 wird von einem Servomotor 81 beeinflußt der einerseits vom hier PI D-Chäfakter aufweisenden Regler 73 und andererseits von einem PD-Regler 83 gesteuert wird. Dem PID-Regler 73 wird von einem, mehrere Funktionsgeber umfassenden Lastgeber 53 aus über die Leitung 72 ein lastabhängiges Sollwei tsignal und vom TemperaturmeSor^ats 9 aus das zugehörige Istwertsignal zugeführt. Der PD-Regler 83 ist an das Temperaturmeßorgan 20 angeschlossen, das «überdies über eine Leitung 85 auf einen Endtemperaturregler 86 wirkt, dem über eine Leitung 76 ein Sollwertsignal für die Austrittstemperatur des Dampferzeugers eingegeben wird. Das Ausgangssignal des Endtemperaturreglers 86 wird einem Additionspunkt 90 zugeführt, dem überdies über die Leitung 56 vom Lastgeber 53 ein Lastsijjnel positiv sowie ein vom Mengenmeßorgan 3 kommendes Speisemengensignal als Istwert negativ aufgeschaltet ist. Die algebraische Summe dieser drei Signale wird dem Speisercgler 68 zugeführt, der die Speisepumpe 1 beeinflußt.

Die externe Kesselregelung ist im Prinzip gleich

aufgebaut wie in Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß in der Signalleitung 47 zusätzlich ein Funktionsgeber 48 angeordnet ist, der eine nichtlineare Verknüpfung des Drucksollwertes mit der Dampferzeugerleistung erlaubt.

Die Ausführungsform nach Fig.3 hat den Vorteil eines geringeren Aufwandes an Armaturen, Regeleinrichtungen und Kollektoren. Ein Nachteil der Schaltung liegt jedoch darin, daß bei naß gefahrenem Abscheider 7 die Frischdampftemperatur nur bis auf eine geringe, vom Fehlen eines I-Anteils im Regler 83 herrrflhrende, bleibende Abweichung geregelt werden kann. Ist eine solche Abweichung unzulässig, so kann, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist, parallel zum PD-Regler 83 ein I-Glied

93 vorgesehen sein. Dem I-Glied wird über eine Leitung

94 ein Sollwertsignal für die Frischdampftemperatur eingegeben, und es wird über eine Leitung 95 vom Lastgeber 53 aus lastabhängig ein- und ausgeschaltet, je nachdem, ob die Grenzlast LL (F i g. 2) nach unten oder nach oben überschritten wird. Das I-Glied 93 übernimmt dabei die Funktion des I-Anteils im Regler 86, wenn dieser wegen des naß gefahrenen Abscheiden 7 nicht mehr zur Wirkung kommen kann. Das Umschaltsignal in der Leitung 93 kann auch von der Stellung des Ventils am Abscheider 7 ausgehen.

Die Ausführungsform nach F i g. 1 IBBt sich auch dahin abändern, daß die Einspritzleitungen 28 und 27

in voneinander getrennt und in der gleichen Reihenfolge wie ihre Einmündungen an der Verbindungsleitung 5 angeschlossen werden und anstelle der beiden Mengenmeßorgane 3 und 32 ein einziges Mengenmeßorgan zwischen den beiden Anschlußpunkten angeordnet

π wird, dessen Ausgangssignal als Istwert auf den Speiseregler 68 geschaltet wird.

Anstelle des Temperaturmeßorgans 9 läßt sich auch ein Enthalpiemeßgerät anbringen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Zwanglaufdampferzeuger, vorzugsweise für Gleitdruckbetrieb, mit in Reihe geschaltetem System aus Speisewasserzufuhreinrichtung, Ekonomiser, Verdampfer, im oberen Lastbereich trocken gefahrenem Wasserabscheider und Überhitzer, wobei in einem ersten Bereich des Oberhitzers ein erstes Temperaturmeßorgan und am Ende des Überhitzers ein zweites Temperaturmeßorgan und dazwischen eine Einspritzstelle vorgesehen ist, die an eine Einspritzleitung angeschlossen ist, die am Rohrsystem des Dampferzeugers zwischen dem Economiser und dem Verdampfer abzweigt, und wobei ein die der Einspritzstelle zugeführte Wassermenge beeinflussender Regler vorhanden ist, der eingangsseitig mit dem ersten Temperaturmeßorgan als Istwertgeber verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (73) eingangsseitig außerdem mit einem lastabhängigen Funktionsgeber (60) verbunden ist, welcher einen Sollwert abgibt, der mindestens im Lastbereich des Übergangs vom nassen Betrieb zu trockenem Betrieb des Abscheiders (7) mit der Last rampenartig ansteigt, und daß der Regler (73) so geschaltet ist, daß bei Ober dem Sollwert liegender Temperatur (9) die der Einspritzstelle (12) zugeführte Wassecmenge verkleinert wird.