DE2817704B2

DE2817704B2 - Sicherheitseinrichtung zur Überwachung eines Economizers

Info

Publication number: DE2817704B2
Application number: DE19782817704
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. 6602 Dudweiler Meyer; Ing.(grad.) Gerhard 6683 Spiesen-Elversberg Scholl
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1978-04-22
Filing date: 1978-04-22
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2817704A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung zur Überwachung eines Economizers in einem Dampferzeuger, wobei durch die Veränderung einer Betriebsgröße des Economizers eine Schalteinrichtung betätigbar ist.

Beim Bruch eines Rohres im Economizer eines Dampferzeugers fehlt den nachgeschalteten Heizflächen das durch die Bruchstelle abfließende Speisewas- 4Ί scr. Infolgedessen treten schwerwiegende Folgeschäden durch Überhitzung im Rohrsystem des Dampferzeugers auf.

Eine derartige Sicherheitseinrichtung ist aus der DE-PS 4 47 354 bekannt. Nachteilig ist, daß diese w .Sicherheitseinrichtung nicht bei Dampferzeugern mit Zwangsumlauf eingesetzt werden kann, da beim Auftreten eines Lecks im Economizer kein Druckabfall erfolgt, der Voraussetzung für ein Ansprechen der Sicherheitseinrichtung nach DE-F¹S 4 47 354 ist. i^r>

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein«.· Sicherheitseinrichtung zu schaffen, die bei modernen Dampferzeugern ein schnelles und sicheres Ansprechen auf Leckaustritt von Speisewasser im Eco gewährleistet und dadurch verursachte Schäden im Dampferzeuger bo verhindert.

Diese Aufgabe wird bei einer Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Entrittsmenge des Speisewassers in den Economizer gemessen und davon die gemessene Speisewassermen- M ge am Economizeraustritt abgezogen wird und daß bei einer vorgebbaren positiven Difleren/. über den Wert 0 die Schalteinrichtung zur Abschaltung des Dampferzeii-

gers bctäligbur ist.

Mit dieser Sicherheitseinrichtung können geringe Leckmengen im Economizer fortlaufend gemessen und registriert werden. Überschreitet die Leckmenge einen gewissen Grenzwert, so tritt eine Meldevorrichtung in Tätigkeit, so daß das Bedienungspersonal den Dampferzeuger langsam abfahren kann. Überschreitet die Leckmenge dagegen einen höheren zweiten Grenzwert, so schaltet die Sicherheitseinrichtung sofort oder mit einer gewissen Zeitverzögerung die Kesselfeuerung selbsttätig ab, so daß Folgeschäden im Dampferzeuger sicher vermieden werden.

Ferner können Zusatzanordnungen vorgesehen sein, die verhindern, daß die Sicherheitseinrichtung anspricht, wenn der Kessel gefüllt wird oder sich der Rohrleitungswidcrstand in Abhängigkeit von der Last ändert oder wenn Dampfbildung im Economizer bei Schwachlast-Unterschreituhg auftritt.

Ein Aüsführungsbcispiel nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines Schallbildes beschrieben.

Die Sicherheitseinrichtung ist für einen Economizer (Eco) für Dampferzeuger mit Zwangsumlauf vorgesehen, der zwei parallel geschaltete Zweige aufweist. Ein Vorlagesammler 1 ist beiden Zweigen des Eco gemeinsam. Er ist über Verbindungsrohrc 2 mit je einem Tragrohr-Eintrittssammlcr 3 eines Zweiges verbunden, an dem sich Tragrohre 4 und Rohrschlangen 5 anschließen, die zu einem Ausirittssamnilei 6 führen. Die Austritt~.sammler 6 der beiden Zweige sind über Verbindungsrohre 7 mit einem Verdampfer-Eintrittssammler 8 der Dampfkesselanlage verbunden. In einem Verbindungsrohr 7 eines jeden Zweiges ist eine Mcßblende 15 angeordnet, die jeweils mit einem radizierenden Meßwertumformer 16 verbunden ist. In jeden Meßwertumformer 16 werden Druck und Temperatur des die Mcßblenden 15 durchfließenden Mediums über je einen Korrekturrechner 17 eingegeben. Jedem radizierenden Meßwertumfornier 16 ist ein Multipliziergeräl 18 nachgcschaltet, das den korrigierten Meßwert mit der Anzahl der Verbindungsrohre 7 eines jeden Zweiges des Ecos multipliziert. Die Ausgänge der beiden Multipli/.iergerätc 18 führen zu je einem negierten Eingang eines Analogrechners 14, dessen Ausgangssignal mittels eines zugeordneten Korrekturrechners 19 von Meßungenauigkeiten befreit wird. Eine weitere Meßblendc 10 ist für den Gesamlwasserstmm CW«./»» vorgesehen, der in den Eco einfließt. Die Meßblende ist mit einem radizierenden Meßwertuniformer 11 verbunden, dessen Mcßwertsignal von dem Korrukturrechner 12 in Abhängigkeit von Temperatur und Druck des einfließenden Speisewassers korrigiert wird. Das Meßwertsigiuil wird über einen .Signalanpassungswandler 13 einem positiven Eingang des Analogrechners 14 zugeführt. Das korrigierte Ausgangssignal des Analogrechners 14 wird einer Schalteinrichtung 32 zugeleitet.

Das Meßsignal des gesamten Spuisewasserstroms Ca·«""' ^wi^r(J ^vom Meliwertumfomier 11 aus ferner dem einen Eingang eines Quotientenbildners 23 zugeführt, dessen zweiter Eingang über einen radizierenden Meßwertuniformer 21 mit dem aus einer Dampf-Mcßblcnde 20 gewonnenen, durch den Korrektlirrechner 22 korrigierten Meßwertsignal für die in den Endüberhitzer 34 eintretende Dampfmenge über Klemme 40 beaufschlagt wird. Der Ausgang des CJuotientenbüdners 23 ist mit einem eingang ties ODER-Gliedes 51 verbunden, dessen Ausgaiigssigiial uer Schalteinrichtung 32 zugeführt wird.

Das Meßwertsignal für den Gesamtspeisewasserstrom QiJC-WIiIi von dem Meßwertumformer 11 wird zusätzlich dem einen Eingang eines Differentialrechners J9 zugeführt, dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des ODER-Gliedes 31 verbunden ist. Über einen weiteren Eingang des Differentialrtchners 29 wird das Meßwertsignal der Kessellast an Klemme 35 eingegeben.

Die Speisewassersehieber sind mit je einem Meßwertgeber 24,25 gekoppelt, deren Ausgänge jeweils mit einem Eingang eines UND-Gliedes 27 verbunden SIr₁J. Der Ausgang dieses UND-Gliedes 27 ist mit einem Eingang eines weiteren UND-Gliedes 23 verbunden, dessen zweiter Eingang Signale von einem Meßwertgeber 26 erhält, der mit dem Stellglied eines Frischdampf-Austrittschiebers gekoppelt ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 28 ist mit einem dritten Eingang des ODER-Gliedes 31 verbunden.

Der Ausgang eines Überwachungsbaustein 30 ist mit der Schaltungseinrichtung 32 verbunden, mittels der ein Schalter 36 am ersten Ausgang der Schaltungseinrichlung 32 verriegelbar ist, der ein Zeitverzögerungsglied 33 ansteuert, das auf den Kesselschu'.z arbeitet. Ein weilerer Ausgang 38 ist zu einer (nicht gezeigten) Anzeige-Einheit geführt. Ein dritter Ausgang 39 ist zu einer (nicht gezeigten) Meldeeinheit geführt.

Die Regelanordnung arbeitet wie folgt:

Der Gesamtspeisewasserstrom Q^^m, fließt über die Speisewassersehieber nach Maßgabe des Speise« sserregclventils9überdie Meßblende 10 in die Eco-Heizfläche. Gemessen wird die Gesamtmenge des Speisewassers, das sich nach Durchlauf durch den Vorlage-Samm ler I auf beide Zweige des Eco verteilt. Das Meßwertsignal wird in dem radizierenden Meßwertumformer U in ein elektrisches Einheitssignal umgewandelt, wobei die erhaltenen Werte in Abhängigkeit vom Druck und der Temperatur des einfließenden Speisewassers korrigiert werden. Ein nachgeschalteter Signalanpassungswandler 13 in Form eines galvanischen Verstärkers dient der Signalanpassung. Das Signal des .Signalanpassungswandlers 13 geht an einen positiven Eingang des Analogrechners 14. Das durch beide Zweige des Ecos durchfließende Speisewasser wird in einem der fünf Verbindungsrohre 7 eines Eeo-Zwciges mit je einer Meßblcnde 15 gemessen und in einem MeLSwcrHimformer 16 in ein Einheits-Meßwertsignal umgewandelt. Dieses Meßwertsignal wird durch angeschlossene Korreklurrechner 17 nach Druck und Temperatur korrigiert. Um die gesamte in einem Zweig des Ecos durchfließende Speisewassermenge /j errechnen werden die am Ausgang des Meßwertumformers 16 erhaltenen Meßwerte im Multiplizierer 18 mit der Zahl der gleichbcschaffenen Vcrbindungsrohre 7 eines Zweiges, nämlich mit dem Faktor 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel, multipliziert und das resultierende .'vießwcrlsignal je einem negierten Eingang des Analogrechners 14 zugeführt. Damit wird bei Normalbe I rieb die Gleichung

Olvuihi = Gesamtspeisewassermenge

<)\ = Speisewassermenge im einen Zweig

Q> = Speisewassermenge im anderen Zweig

erfüllt.

Das Ausgangssignal v,, am Analogrechner 14 ist bei nicht gestörter Eco-Hei/.fläche = 0 (bestehend: Differenzen infolge von Meßungcnauigkeil der Geräte weiden durch den Koi rekturrechner 19 eliminiert).

Auch der Eingang und alle Ausgänge der Schallungseinrichtung 32 weisen dann den Wert 0 auf. Durch den Bruch eines Eco-Rohres in einem Zweige des Ecos wird ein negierter Eingang des Analogrechners 14 (Q\ ν Ο-¹) negativer. Dadurch nimmt das Ausgangssignal des Analogrechners 14 den Wert 0 an. Dieses Signal wird an die Schalteinrichtung 32 weitergegeben und löst dort den .Schaltvorgang aus, der zur selbsttätigen Abschaltung der Kesselfeuerung führt. Für die Schalteinrichtung 12 kann ein bestimmter Meßbereich mit gewünschter Ansprechempfindliehkeit anlagenspezifisch vorgegeben werden.

Überschreitet der Ausgangswert des Analogrechners 14 einen vorgebbaren Grenzwert, z. B. Leckmenge im Eco 10 t/h, so erfolgt Meldung über Ausgang 39 an eine (nicht gezeigte) Meldeeinheit. Bei diesem Störungsfall kann das Betriebspersonal den Dampferzeuger langsam abfahren, um den Schaden zu ermitteln und zu beheben. Mit einer Analog- oder Digitalanzeige-Einheit mit Schreiber am Ausgang 38 können die dynamischen Vorgänge störungsfrei verfolgt und protoko.'liert werden.

Bei Überschreitung eines größeren Grenzwertes, z. B. Leckmenge 15 l/h, wird Schalter 36 geschlossen, wodurch nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitverzögerung durch das Zeitverzögerungsglied 33 die Kessel-Feuerung zur Verhinderung von Folgeschäden abgeschaltet wird f Hingriff in den Kesselschutz).

Durch die Klassegenauigkeit der verwendeten Induslrie-Prozeß-Mcßgeräte von ±2% vom Meßbereichsendwert kann auch im Normalbetrieb des Ecos eine vorbelaster.de Differenz am Ausgang des Analogrechners 14 entsteher.. Diese Differenz wird durch den Korrekturreehner 19 am Analogrechner 14 eliminiert.

Die Sicherheitseinrichtung soll bei bestimmten Vorfällen, c^!ic Eco-Störungen ähnlich sind, nicht ansprechen. Bei Feuerstörungen, Störungen in der Speisewasserregelung, beim Füllen des vorher entleerten Kessels, beim An- und Abfahren des Dampfer/eugers oder bei extremen Laständerungen spricht die Schalteinrichtung 32 nicht an.

Bei normalen Betriebsverhähnissen muß das Verhältnis der Wassermenge zur abgegebenen Dampfmenge = 1 sein. Hierzu wird die in einer Meßblende 20 gemessene Dampfmenge über Klemme 40 im Meßumformer 21 iti ein druck- und tempcraturkorrigiertcs Meßwertsignal umgewandelt und an einen Eingang des Ouotientenbildners 21 gegeben, an dessen anderem Eingang das Signal der Gesamtspeisewassermenge Ομι-ν,,,,ι gegeben wird. Bei einer Störung des Mengenverhältnisses um nicht mehr als ±10"/o wird über das ODER-Glied 21 ein Signal an die Schalteinrichtung 32 gegeben, das diese verriegelt, solange das Mengenverhältnis im at,gegebenen Toleranzbereich bleibt.

Ein Auslösen der Schalteinrichtung 32 wird auch verhindert, wenn die Speisewassersehieber und der IID Schieber nicht geöffnet sind. Deren Stellung wird über die UND-Glieder 27, 2iS überwacht. Falls ein Schieber geschlossen ist oder alle Schieber geschlossen sind, wird die Sclialliingseinrichtung 32 an der Auslösung gehindert, die nachgeschaltete Meldeeinheit jedoch angeregt.

Wird der zulässige Differentialquotient dQ/dt des Speisewasserzufhisses in Abhängigkeit von dem in Klemme 35 eingegebenen Meßsignal der Dampfer-/eugerlast übe; schritten, so wird ebenfalls die Schal-Hilfseinrichtung 32 gespeirt, die Meldeeinheit jedoch angeregt.

Bei Schwaehlasliintersehreitung kann es im l'co zu Verdampfungsbildung kommen. Durch die Volumenvergrößerung bei Dampfbildung wird die in Meßblende 15 gemessene Wasscr-Daniplgcmischnienge größer als die zufließende Gesamispeisewassernienge C^···--¹""· Dadurch erhält die Schallungscinrichtung 32 ein Meßwertsignal Q₁.^,,,,,, < O (negativer Wert). In diesem Zustand wird über den Überwachungsbaustein 30 der Schaller 36 der Schaltungseinrichtung 32 außer ■-, Funktion gesei/i und die Mcldceinheit angeregt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung zur Überwachung eines Economizers in einem Dampferzeuger, wobei durch die Veränderung einer Betriebsgröße des Economizers eine Schalteinrichtung betätigbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Eintrittsmenge des Speisewassers in den Economizer gemessen und davon die gemessene Speisewassermenge am Economizeraustritt abgezogen wird und daß bei einer vorgebbaren positiven Differenz über den Wert 0 die Schalteinrichtung (32) zur Abschaltung des Dampferzeugers betätigbar ist.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, da- is durch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (32) beim Erreichen eines Leckmengen-Grenzwertes anspricht und die Kesselfeuerung über ein Zeitverzögerungsgüed (33) nach einer vorgebbaren Zeitspanne selbsttätig abschaltet.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung mit Schreiber vorgesehen ist, mittels der auch geringe Leckmengen fortlaufend angezeigt und registriert werden. 2ί

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßblendc (15) in nur einem Verbindungsrohr (7) jedes Zweiges angeordnet ist und daß zur Ermittlung der gesamten aus dem Eco austretenden Wasser- in mengen der erhaltene Meßwert mit der Anzahl der Verbindungsrohre (7) eines Zweiges in einem Multipliziergerät (18) multipliziert wird.