DE3013019C2

DE3013019C2 - Verfahren zur Überprüfung einer Flüssigkeitsmangelanzeige und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3013019C2
Application number: DE3013019A
Authority: DE
Inventors: Paul Ing. Kottingbrunn Niederösterreich Silberbauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1984-08-16
Also published as: CH658117A5; DE3013019A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Flüssigkeitsmangelanzeige für Druckbehälter, insbes. Dampfkessel, die von einer Elektrode Gebrauch macht, die bis auf die Höhe des minimal zulässigen Flüssigkeitsstandes in die im Druckbehälter befindliche Flüssigkeit eintaucht und im eingetauchten Zustand einen elektrischen Kontrolikreis schließt, bei welchem Verfahren der Normalflüssigkeitsstand bis unter den minimal zulässigen Stand abgesenkt wird.

Es wurden bereits Prüfeinrichtungen bekannt (US-PS 84 547, DE-AS 25 06 225), bei welchen die Funktionsprüfung der Meldeeinrichtung für das Erreichen des Niedrigstflüssigkeitsstandes durch Absenken des Flüssigkeitsniveaus in einem vom eigentlichen Druckgefäß getrennten Behälter erfolgt, der nach Art eines kommunizierenden Gefäßes mit dem Druckbehälter in Verbindung steht. Derartige Einrichtungen haben vor allem den Nachteil, daß die Verbindungsleitungen durch Kesselsteinablagerungen sich verstopfen können und dadurch keinerlei Funktionssicherheit der Überwachungseinrichtung gegeben ist Abgesehen davon bedarf es f ür das Absenken des Flüssigkeitsspiegels in einem gesonderten Behälter zusätzlicher Einrichtungen. Im Falle des Vorschlages in der DE-AS 25 06 225 sind zwei Ventile in den Verbindungsleitungen zwischen Kessel und dem gesonderten Behälter vorgesehen sowie ein drittes Ventil in einer Ablaßleitung aus dem gesonderten Behälter, in welcher Leitung zusätzlich noch zwischen dem Ventil und dem Behälter eine regelbare Drossel eingebaut ist Darüberhinaus ist die bekannte Überwachungseinrichtung schwimmergesteuert, wodurch weitere Nachteile entstehen. Der Schwimmer muß entsprechend gleitbar geführt werden und im Falle eines Klemmens der Gleitführung verliert die Überwachungseinrichtung überhaupt ihre Funktion, weil der Schwimmer an einer bestimmten Stelle hängen bleibt und nicht mehr auf ein Sinken des Flüssigkeitsstandes reagieren kann.
Im Falle der Einrichtung gemäß der US-PS 40 84 547 ist in einer Verbindungsleitung zwischen dem vom Kessel getrennten Gefäß und dem Kessel eine Drossel eingebaut, um die Flüssigkeit aus dem getrennten Behälter zu Prüfzwecken ablassen zu können, ohne den Behälter, in dem sich die Prüfelektrode befindet, gänzlich vom Druckgefäß trennen zu müssen. Diese Drossel ist gegen Ablagerungen besonders empfindlich, so daß die Verstopfungsgefahr bei der aus der US-PS 40 84 547 bekanntgewordene Einrichtung besonders groß ist
Es wurde darüberhinaus auch schon bekannt (DE-AS 22 12469), die Prüfung nicht durch Absenken des Flüssigkeitsstandes in dem vom eigentlichen Kessel getrennten Behälter vorzunehmen, sondern mittels eines Solenoids den Schwimmer gewaltsam in die Flüssigkeit zu tauchen, um solcherart einen Zustand zu simulieren, als ob der Flüssigkeitsstand tatsächlich abgesenkt wäre. Diese Vorrichtung ist in ihrem Aufbau sehr kompliziert und bedarf eines eigenen Elektromagneten sowie zusätzlicher Steuereinrichtungen für diesen Magneten.
Aus der DE-OS 19 09 088 wurde weiters eine Prüfeinrichtung für elektrodengesteuerte Wassermangelanzeigeeinrichtungen bekannt Um die Funktionstüchtigkeit dieser bekannten Einrichtung zu prüfen, ist die Elektrode verschiebbar angeordnet und kann zu Prüfzwecken so weit hochgezogen werden, daß sie ihren Kontakt mit der Flüssigkeit im Kessel verliert. Diese Anordnung ist vor allem wegen der Abdichtschwierigkeit im Bereich der Elektrodeneinführung problematisch, abgesehen davon, daß Gleitführungen zum Klemmen neigen können und damit eine Prüfung überhaupt verhindern.

so Durch die DE-OS 22 61 787 und die DE-OS 23 41 010 v-'-urden Prüfungseinrichtungen für Druckschaltgeräte bekannt. Hierbei erfolgt die Prüfung durch Ausüben eines Druckes auf das Prüfgerät. Der Druck wird hierbei jeweils von einem gasförmigen Medium geliefert, das anstelle des ebenfalls gasförmigen vom Druckwächter zu überwachenden Mediums über gesonderte Leitungen den Druckwächtern zugeführt wird. Im Gegensatz dazu kommt es bei der Prüfung der Funktionsfähigkeit einer Wassermangelsicherung nicht darauf an, irgendwo einen Druck zu erhöhen, sondern vielmehr einen Flüssigkeitsspiegel abzusenken.

Durch die DE-PS 5 49 889 wurde eine Flüssigkeitsstandanzeige bekannt, bei der Druckluft als Übertragungsmedium angewendet wird, um den Luftdruck möglichst an den Wasserdruck anzupassen, damit eine kontinuierliche Niveauanzeige möglich wird. Bei der Erfindung handelt es sich jedoch nicht um Maßnahmen zur Anzeige eines Flüssigkeitsstandes, sondern um Maß-

nahmen zur Oberprüfung einer Wassermangelsicherung, wobei getrachtet wird, den Zustand, der dem auftretenden Wassermangel entspricht, zu simulieren.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auf einfache Weise und damit funktionssicher, die Überprüfung des Ansprechens der Überwachungselektrode erlaubt, ohne daß der gesamte Flüssigkeitsstand im Behälter abgesenkt werden muß oder komplizierte Vorkehrungen für ein Simulieren der Flüssigkeitsabsoakung erforderlich wären.

Erreicht wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung, wenn gemäß der Erfindung in den Bereich der Elektrode ain gasförmiges Medium unter einem den Druck im Behälter übersteigenden Druck zugeführt und hierdurch bis zur Beendigung der Zufuhr des Mediums der Flüssigkeitsstand nur im Bereich der Elektrode unter den minimal zulässigen Flüssigkeitsstand abgesenkt wird.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung wird die Situation, wie sie sich bei Unterschreiten des Niedrigstflüssigkeitsstandes einstellt, möglichst wirklichkeitsgetreu simuliert. Nach dem erfindungsgernäßen Verfahren wird lokal die Flüssigkeit verdrSsgt, u. zw. um die Elektrode, so daß im Bereich dieser Elektrode während der Prüfzeit jener Zustand erreicht wird, wie er sich einstellen würde, wenn der Flüssigkeitsstand im Kessel tatsächlich absinken würde. Als Druckmedium wird bevorzugt Stickstoff verwendet Für eine Prüfung wird ca. 1 Liter Druckgas benötigt, so daß mit einer 40 Liter Vorratsflasche ca. 400 Prüfungen vorgenommen werden können. Der in den Kessel gelangende Stickstoff wird kontinuierlich mit dem Dampf abgeleitet und gelangt über das Kondensatsystem ins Freie.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zufuhr des gasförmigen Prüfmediums nach einem vorgegebenen Zyklus automatisch erfolgt Hierdurch ist es möglich, eine Selbstüberwachung zu erreichen, bei der die Überprüfung der Funktionstüchtigkeit, der einen etwaigen Flüssigkeitsmangel im Druckbehälter anzeigenden Einrichtung, ohne Mitwirkung einer Aufsichtsperson erfolgt Dadurch sind auch die Technischen Richtlinien für Dampfkessel (TRD) für den Betrieb von Hochdruckdampfkesseln ohne Beaufsichtigung (BOB-Betrieb) erfüllt, die den Einsatz von Wasserstandsbegrenzern zur Bedingung machen, welche periodisch auf Funktionstüchtigkeit prüfbar bzw. selbstüberwachend sein müssen, ohne daß dabei der Wasserstand im Kessel unter die Niedrigstwasserstandsmarke abgesenkt zu werden braucht

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Überprüfungsvi-'rfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Medium über eine öffnuüg in einem die Elektrode in an sich bekannter Weise haltenden Verschlußdeckel zuführbar ist, der in an sich bekannter Weise ein die Elektrode umschließendes und die Behälterwand durchsetzendes Rohr behälterwandseitig verschließt, welches in an sich bekannter Weise die Elektrode in axialer Richtung mit seinem offenen Ende überragt und bevorzugt an diesem Ende eingezogen ist. Diese Anordnung läßt sich auf besonders einfache Weise sowohl beim Neubau von Flüssigkeitsbehältern als auch beim nachträglichen Einbau verwirklichen. Das Rohr schützt gleichzeitig im Betrieb die Elektrode vor Wellenschlägen des Kesselwasserstandes.

Etwaige Mänge! der Isolation im Bereich der Durchführung der Elektrode können bei Durchführung der Prüfung frühzeitig erkao Jt werden, wenn bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens die Elektrode im Steuerkreis eines Relais angeordnet ist das einen im Brennersicherheitskreis angeordneten Kontakt betätigt wobei in diesen Steuerkreis ein Widerstand bei Betätigen einer Prüftaste im Versorgungskreis eines die Zufuhr des Mediums in den Bereich der Elektrode steuernden Magnetventiles zuschaltbar ist Der zuschaltbare Widerstand wird hierbei bevorzugt so dimensioniert daß durch sein Zuschalten ein 50prozentiger Isolationsfehler simuliert wird. Die Prüfung kann dann nur vollzogen werden, wenn der Isolatorfehler 50 Prozent noch nicht erreicht hat Das Prüfsystem erfaßt insgesamt alle möglichen Fehler ab der Elektrodenspitze und weist außerdem auf ein Schadhaftwerden des Elektrodenisolators zu einem Zeitpunkt hin, wo für die Sicherheit noch keine Gefahr besteht

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert Fs zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen FEQssigkeitsbehälter, bevorzugt eine Dampftrommel, bei der die Funktionsprüfung der Elektrode unter Apv/endung des erfindungsgemäßer. Verfahrens erfolgt,

Fig.2 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer elektrischen Prüfschaltung und

F i g. 3 ein Schaltbild des elektrischen Sicherheiiskreises eines Brenners eines Kessels.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Flüssigkeitsbehälter bezeichnet bevorzugt handelt es sich dabei um die Dampftrommel eines Dampfkessels. Zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes im Behälter ί ist eine Elektrode 2 vorgesehen, die bis auf die Höhe des minimal zulässigen Flüssigkeitsstandes 9 in die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit eintaucht Im eingetauchten Zustand schließt die Elektrode 2 einen elektrischen Kontrollkreis für ein Niveaurelais R^. Der Betriebsflüssigkeitsstand ist in der Zeichnung mit 10 bezeichnet. In den Bereich der Elektrode 2 ist ein gasförmiges Medium 3 (bevorzugt Stickstoff) aus einer Druckflasche 11 über eine Leitung 12 zuführbar, in welche ein Magnetventil 8 eingebaut ist. Die Leitung 12 wird mit dem gasförmigen Medium 3 über ein Druckminderventil 13 versorgt, das den Dr.xk des Mediums auf einen Wert begrenzt, der um ,2 bar höher ist als der Druck im Flüssigkeitsbehälter 1.
Die Leitung 12 mündet in einen Deckel 4, der die Elektrode 2 hält. Der Elektrodenhalter 14 weist eine druck- und temperaturfeste Kunststoiiisolieruag, bevorzugt aus Polytetrafluoräthylen, auf und ist in den Deckel 4 eingeschraubt. Der Deckel 4 verschließt ein die Elektrode 2 umschließendes Rohr 6. Dieses Rohr durchsetzt die Wand 5 des Behälters 1 druckdicht und überragt die Elektrode 2 mit seinem offenen Ende 7 in axialer Richtung. Am freien Ende ist das Rohr 6 eingezogen. Im Bereich der Behälterwand 5 ist das Rohr mit einer Bohrung 15 versehen, über welche nach Aufhören der Zufuhr des Druckmediums 3 ein Druckausgleich mit dem Inneren des Behälters 1 erfolgt.

Die elektrische Schaltung wird nachstehend anhand der F i g. 2 und 3 näher erläutert. Hierbei sind mit Großbuchstaben jeweils Relais bezeichnet. Die zugehörigen Schaltkontakte siud mit korrespondierenden Kleinbuchstaben in die Zeichnung eingetragen. Die Stellung der Schaltkontakte in den F i g. 2 und 3 entspricht dabei dem Betriebszustand des Behälters 1 (Dainpfkesseltrommel). Die Überwachungselektrode 2 ist dabei an

die Klemme Ol (Fig.2) und der Masseanschluß ist an die Klemme Ü2 in K^: g. 2 gelegt. Das Magnetventil 8 ist an die Klemmen M1 und M 2 in F i g. 2 angeschlossen. In Fig. 1 sind die Klemmen Ü\ und Ü2 bzw. M\ und

M 2 in gleicher Bezeichnung eingetragen.

Das Niveaurelais Rn liegt ständig an Spannung (etwa 220 V) und hält den zugehörigen Kontakt r_N in der in F i g. 2 gezeichneten Lage, in der der Brenner über die Brennersicherheitskette (F i g. 3) mit Spannung versorgt wird. Parallel zum Kontakt r_N liegt in der Brennersicherheitskette (F i g. 3) ein Kontakt r₂, dessen Steuerrelais R 2 über den vom Niveaurelais Rn gesteuerten Kontakt r/v bei normalem Betrieb ständig an Spannung liegt. Die Steuerspannung (z. B. 8 Volt} erhält das Niveaurelais R_n to über die Klemmen 01 und Ü2 von der Elektrode 2. Die Steuerspannung für das Niveaurelais Rn fällt aus, sobald der Wasserstand unter den Niedrigstwasserstand 9 sinkt. Das Niveaurelais Rn fällt dann ab, öffnet den Kontakt r„ in der Brennersicherheitskette (Fig.3), in der gleichzeitig auch der Kontakt rj geöffnet wird, weil das öffnen des Kontaktes γν einen Abfall des Steuerrelais R 2 für den Kontakt r₂ bewirkt. Sobald die Kontakte r, und Γ2 geöffnet sind, ist die Stromversorgung in der Brennersicherheitskette unterbrochen und der Brenner fällt aus.

Zwecks Überprüfung der Elektrode 2 ist ein Prüftaster 7"vorgesehen, der mit dem Kontakt ft in Serie liegt. Der Steuerkreis des Magnetventiles 8 wird bei Betätigung der Prüftaste Tgeschlossen, wodurch das Magnetventil 8 geöffnet wird und das unter Druck stehende Medium 3 im Dampfkessel (nur) im Elektrodenbereich den Flüssigkeitsspiegel absenkt. Bei Betätigen der Prüftaste Twird ein Relais R\ und ein Zeitrelais ÄZan Spannung gelegt. Das Relais R\ schließt hierbei einen Kontakt η, über den ein Widerstand W in den Steuerkreis der Elektrode 2 eingeschaltet wird, der so dimensioniert ist, daß er einen 50prozentigen Fehler der Isolation des Halters 14 der Elektrode 2 simuliert.

Durch das simulierte Unterschreiten des Niedrigstflüssigkeitsniveaus 9 im Behälter 1 werden wie im Falle eines tatsächlichen Absinkens des Wasserstandes, die Kontakte /w und 15, wie zuvor beschrieben, durch den Abfall des Relais R_n und R 2 geöffnet. In dem die Elektrode 2 enthaltenden Steuerkreis fließt nach Absenken des Wasserstandes ein Strom, der sich aus einem etwaigen Leckstrom (bei fehlerhaftem Isolator in der Durchführung der Elektrode) und dem Strom, der durch den Prüfwiderstand W fließt, zusammensetzt Bei Unterschreiten des Ausschaltstromes des Niveaurelais Rn fällt dieses ab. Das öffnen der Kontakte /wund ο hätte dabei auch bei bloßem Prüfen der Elektrodenfunktion einen Brennerausfall zur Folge, der jedoch durch den Kontakt Γι in der Brennersicherheitskette vermieden wird, der vom Relais R 1 betätigt wird und parallel zu den Kontakten ov und Γ2 in der Brennersicherheitskette liegt In jener Stellung, in der der Kontakt r_N die Brennersicherheitskette öffnet, legt er eine Prüflampe ρ an Spannung, die hierdurch aufleuchtet Das öffnen des Kontaktes Γ2 bewirkt auch ein Öffnen des Versorgungskreises des Magnetventiles 8, so daß dieses schließt und die weitere Zufuhr von Prüfgas in den Kessel unterbindet Der Druckabbau im Rohr 6 kann nun über die Öffnung 15 in der Wand des Rohres in das Behälterinnere erfolgen. Dadurch steigt das Niveau der Flüssigkeit im Bereich der Prüfelektrode im Rohr 6 wieder an und das Niveaurelais Rn zieht wieder an, wodurch der Kontakt γν in die Ausgangsstellung zurückkehrt und die Prüflampe P erlischt Die Prüftaste T wird nun gelöst, das Relais R 1 fällt ab und öffnet die Kontakte η bzw. r·,'. Da im Prüffall die Kontakte γν und /2 durch den Kontakt /y überbrückt sind, somit ein Abfall des Wasserstandes im Kessel während der Prüfung zu keinem Abschalten des Brenners führen kann, ist ein Zeitrelais RZ vorgesehen, das bei Betätigung der Prüftaste T anläuft und nach einer bestimmten Zeitspanne einen Kontakt rz in der Brennersicherheitskettc öffnet, wodurch der Brenner ausfällt. Die gesamte Anlage kann selbstüberwachend arbeiten, wenn die Betätigung der Prüftaste Tuber ein Zeitrelais od. dgl. Impulsgeber automatisch erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

■1. Verfahren zur Überprüfung einer Flüssigkeitsmangelanzeige für Druckbehälter, insbes. Dampfkessel, die von einer Elektrode Gebrauch macht, die bis auf die Höhe des minimal zulässigen Flüssigkeitsstandes in die im Druckbehälter befindliche Flüssigkeit eintaucht und im eingetauchten Zustand einen elektrischen Kontrollkreis schließt, bei welchem Verfahren der Normalflüssigkeitsstand bis unter den minimal zulässigen Stand abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereich der Elektrode (2) ein gasförmiges Medium (3) unter einem den Druck im Behälter (1) übersteigenden Druck zugeführt und hierdurch bis zur Beendigung der Zufuhr des Mediums der Flüssigkeitsstand nur im Bereich der Elektrode (2) unter den minimal zulässigen Flüssigkeitsstand abgesenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des gasförmigen Prüfmediums nach eisern vorgegebenen Zyklus automatisch erfolgt
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Medium (3) über eine öffnung in einem die Elektrode (2) in an sich bekannter Weise haltenden Verschlußdeckel (4) zuführbar ist, der in an sich bekannter Weise ein die Elektrode (2) umschließendes und die Behälterwand (5) durchsetzendes Rohr (6) behälterwandseitig verschließt, welches in an sich bekannter Weise die Elektrode (2) in axialer Richiung mit seinem offenen Ende (7) überragt und bevorzugt aq diese/* _t Ende (7) eingezogen ist.
4. Vorrichtung zur Durchführup ; des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2) im Steuerkreis eines Relais (Rn) angeordnet ist, das einen im Brennersicherheitskreis angeordneten Kontakt (γν) betätigt, wobei in diesem Steuerkreis ein Widerstand (W) bei Betätigen einer Prüftaste (T) im Versorgungskreis eines die Zufuhr des Mediums (3) in den Bereich der Elektrode (2) steuernden Magnetventiles (8) zuschaltbar ist (F i g. 2).