DE3101035A1

DE3101035A1 - "regelschaltung mit hilfsregelgroesse"

Info

Publication number: DE3101035A1
Application number: DE19813101035
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. ETH 9555 Tobel Herzog
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: ABB Management AG
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1981-01-15
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE3101035C2; US4447869A; CA1184994A; FR2494007B1; FR2494007A1

Description

P.5549 Stph

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, Schweiz

Regelschaltung mit Hilfsregelgrösse

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltung für die Regelung der Ausgangstemperatur des einen Wärmeübertrager durchströmenden Arbeitsmittels ist aus der CH-PS 369 780 bekannt. Die Verwendung einer Hilfsregelgrösse verbessert die Regelqualität erheblich; es hat sich jedoch gezeigt, dass - wenn der Regler für diese Schaltung optimal eingestellt ist - bei einem Ausfall des Signals der Ililfsregelgrösse gefährlich hohe Regelabweichungen auftreten können.

Während Regelgrössen in den meisten Fällen problemlos und mit geringer Ausfallwahrscheinlichkeit gemessen werden können, ist das Anbringen eines Signalgebers für eine Hilfsregelgrösse oft schwierig. So muss im bekannten Falle die Messstelle für eine Hilfsregelgrösse innerhalb des Gehäuses des Wärmeübertragers angeordnet sein. Für einen derart ungünstig plazierten Signalgeber ist die Ausfallwahrscheinlichkeit verhältnismässig hoch.

Es liegt nahe, dieser erhöhten Störanfälligkeit des Signalgebers dadurch zu begegnen, dass zusätzlich ein zweiter und gegebenenfalls ein dritter Signalgeber für die Hilfsregelgrösse angeordnet werden und dass die Signale dieser Signalgeber über eine der bekannten Redundanzschaltungen dem Regler eingegeben werden. Eine solche Lösung ist nicht nur kostspielig, sondern sie erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass eine Störung auftritt, die zu einer Reparatur und gegebenenfalls zu einem Abstellen der Anlage zwingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Regelschaltung mit bescheidenem Aufwand und durch Anwendung von Mitteln mit geringer Ausfallwahrscheinlichkeit so zu verbessern, dass bei Ausfall des Signals der Hilfsregelgrösse keine gefährlichen Regelabweichungen auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch werden die zuvor erwähnten Nachteile vermieden. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die zusätzlich benötigten Mittel in dem Regler selbst integriert werden können und somit keinerlei zusätzliche Verbindungsleitungen notwendig sind.

Die erfindungsgemässe Regelschaltung kann mit unterschiedlichen Reglern verwirklicht werden. Mit dem Regler nach Anspruch 2 ist die Regelschaltung besonders einfach. 30

Eine Regelschaltung mit dem zwei Regelglieder aufweisenden Regler gemäss Anspruch 3 bietet eine zusätzliche Einstellmöglichkeit, so dass sie besser optimiert werden kann.

Die Regelschaltung nach Anspruch 4 weist den Vorteil auf, dass keine Verblockungen gegen ein Weglaufen des Regler-

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ausgangssignals vorgesehen werden müssen. Ein Nachteil dieser Regelschaltung besteht darin, dass sie zu einer dauernden kleinen Regelabweichung führt. Um eine solche Abweichung zu vermeiden, kann in den Pfad der Regelabweichung ein PI-Glied eingeschaltet werden.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 Eine Regelschaltung nach der Erfindung,

angewendet auf eine Ueberhitzerregelung_/ und

Fig. 2 und 3 je eine Regelschaltung in stärker abstrahierter Form als in Fig. 1 und mit abgewandelten

Reglern.

Gemäss Fig. 1 ist eine überhitzten Dampf führende Verbindungsleitung 1, die eine Einspritzstelle 2 aufweist, an einen Verteiler 3 eines aus drei Rohrsträngen 4 bestehenden üeberhitzers 5 angeschlossen. Die Rohrstränge 4 münden in einen Sammler 6, an dem eine Austrittsleitung 7 angeschlossen ist. Die Dampf temperatur in der Austritts!oitung 7 wird mittels eines Messorgans 10 gemessen. Das Messignal wird über eine Leitung 12 einem Vergleichspunkt 13 zugeführt, in dem die Abweichung des Messwertes von einem über eine Leitung 14 zugeführten Sollwert gebildet wird. Diese Regelabweichung wird einem Regler 16 zugeführt, dessen Ausgang über eine Leitung 17 auf ein als Einspritzventil 20 ausgebildetes Stellorgan einwirkt. Dieses Ventil beeinflusst den Einspritzwasserstrom in einer Leitung 22, die zur Einspritzstelle 2 führt.

Dem Regler 16 ist zusätzlich ein von einem Signalgeber kommendes Signal als Hilfsregelgrösse aufgeschaltet. Der Signalgeber 26 ist an einem der Stränge 4 angebracht und

über eine Verbindungsleitung 28 mit dem einen Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden Umschaltorgans 30 verbunden, dessen Ausgang an den Regler 16 angeschlossen ist. Der andere Eingang des Umschaltorgans 30 ist mit einem Funktionsgeber 3 2 verbunden, der seinerseits an die Leitung 17 angeschlossen ist. Das Umschaltorgan 30 wird von einem Störungsmelder 34 beeinflusst, der das Signal des Signalgebers 26 mit einem unteren und einem oberen Schwellenwert vergleicht; die Schwellenwerte werden über Leitungen 35 und 36 eingegeben oder sind fest eingestellt. Uebersteigt das Signal des Signalgebers 26 den oberen Schwellenwert oder unterschreitet es den unteren Schwellenwert, so wird das Umschaltorgan 30, das den Signalgeber 26 normalerweise mit dem Regler 16 verbindet, auf den Funktionsgeber 32 umgeschaltet. Der Funktionsgeber 32 ist so eingestellt, dass er etwa denselben Verstärkungsfaktor aufweist wie der vom Ausgang des Reglers 16 bis zum Ausgang des Signalgebers 26 reichende Abschnitt des Regelkreises.

Der Regler 16 enthält ein eingangsseitig mit dem Vergleichspunkt 13 verbundenes PI-Glied 40 sowie ein eingangsseitig mit dem Umschaltorgan 30 verbundenes P-Glied 42. Die Ausgänge der beiden Glieder werden im Punkt 43 subtrahiert und das dabei gebildete Differenzsignal wird über die Leitung 17 zum Stellorgan 20 geleitet.

Im Normalbetrieb arbeitet die Regelschaltung wie folgt: Steigt die Temperatur des Dampfes in der Austrittsleitung 7,so wird über das PI-Glied 40 die Wasserzufuhr an der Einspritzstelle 2 erhöht. Steigt die Temperatur des in den Ueberhitzer 5 eindringenden Wassers, so wird dies rasch vom Signalgeber 26 festgestellt und ein entsprechendes Signal nach Art einer Störgrössenaufschaltung dem Regler 16 zugeführt/ was über das P-Glied 42 und das Stellorgan 20 zu einer raschen Korrektur der Einspritzwassermenge

führt. Tritt am Signalgeber 26 ein Kurzschluss oder ein Drahtbruch auf, so überschreitet sein Signal den einen oder anderen der beiden Schwellenwerte des Störungsmelders 34. Das ümschaltorgan 30 wird somit auf den Funktionsgeber 32 umgeschaltet. Da der Ausgang des Funktionsgebers 32 nicht exakt mit dem Ausgang des Signalgebers 26 übereinstimmt, ist mit dieser Umschaltung eine momentane Störung verbunden. Diese ist aber klein verglichen mit dem Einfluss, den der Ausfall des Hilfsregelkreises auf das Regelverhalten des gesamten Regelsystems hätte, wenn keine Rückführung über den Funktionsgeber 32 erfolgte. Die neue Regelschaltung ergibt somit im Störfall eine wesentliche Verbesserung der Regelqualität.

Ein Vorteil der Regelschaltung liegt darin, dass der Störungsmelder 34, der Umschalter 30 und der Funktionsgeber 32 ohne weiteres im Gehäuse des Reglers 16 untergebracht werden können. Die einer erhöhten Betriebssicherheit dienende Regelschaltung führt daher nicht zu einem vermehrten Auftreten von Störungen.

Gemäss Fig. 2, in der die Regelstrecke vereinfacht als Block 5¹ dargestellt ist, enthält der Regler 16 zwei PI-Glieder 40 und 41 in Serie angeordnet, wobei der Integrator I des Gliedes 41 aus StabiIitätsgründen viel stärker ausgeschaltet ist als jener des Gliedes 40. Der Ausgang des Umschalters 30 ist am Subtraktionspunkt 43 angeschlossen, der in der Verbindungsleitung zwischen den beiden Gliedern 40 und 41 liegt. Die Regelschaltung nach Fig. 2 erlaubt eine bessere Optimierung als jene nach Fig. 1.

Gemäss Fig. 3, in der die Regelstrecke wiederum als Block 5¹ dargestellt ist, ist im Regler 16 ein P-Glied 60 und ein ein Verschwindsignal abgebendes D-Glied 62 angeordnet. Das D-Glied ist zwischen den Ausgang des Umschaltorgans und einem Subtraktionspunkt 61 geschaltet, dem ausser dem

-λγ -

Verschwindsignal die Regelabweichung über die Leitung 65 zugeführt wird. Dieses Ausführungsbeispiel des Reglers 16 hat den Vorteil, dass auf besondere Mittel zum Limitieren des Ausgangssignals des Reglers 16 infolge eines Weglaufens eines I-Gliedes verzichtet werden kann. Stört bei dieser Regelschaltung die bleibende Regelabweichung des P-Gliedes 60, so kann in der Leitung 65 ein PI-Glied angeordnet werden. Anstatt das Verschwindsignal der Subtraktionsstelle 61 zuzuführen, kann es auch dem Eingang des P-Gliedes 60 direkt negativ aufgeschaltet sein.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele. So können beispielsweise auch weitere Glieder, vor allem auch D-Glieder vorgesehen werden. 15

Der Störungsmelder 34 kann zusätzlich auf ein Störungstableau oder einen Alarmgeber wirken.

Claims

Gebrüder Sulzer AG p.5549 St ρ

Patentansprüche

Regelschaltung mit einem Regelkreis aus einer Regelstrecke, einem Messorgan für die Regelgrösse, einem Regler und einem Stellorgan sowie mit einem auf eine im Bereich des Eingangs der Regelstrecke anfallende Hilfsregelgrösse ansprechenden, zusätzlich auf den Regler einwirkenden Signalgeber, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungsverbindung vom Signalgeber auf den Regler über ein Umschaltorgan mit zwei Eingängen führt, dass am Reglerausgang ein Funktionsgeber angeschlossen ist, der auf den zweiten Eingang des Umschaltorgans wirkt, und dass mit dem Signalgeber ein auf das Umschaltorgan wirkender Störungsmelder verbunden ist, der das Umschaltorgan derart beeinflusst, dass - sobald das Ausgangasignal des Signalgebers einen am Störungsmelder anstehenden unteren Schwellenwert unterschreitet und/oder einen solchen oberen Schwellenwert überschreitet - der Regler statt vom Signalgeber vom Funktionsgeber beeinflusst wird.
2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler einen von der Abweichung der Regelgrösse beaufschlagten ersten Pfad mit mindestens.I-Charakter und einen vom Ausgang des Umschaltorgans beaufschlagten zweiten Pfad mit mindestens P-Charakter sowie eine an die Ausgänge der beiden Pfade angeschlossene Subtraktionsstelle aufweist, wobei der Ausgang der Subtraktionsstelle gleichzeitig den Ausgang des Reglers bildet.
3. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler ein erstes Glied mit mindestens I-Charakter aufweist, dem die Abweichung der Regelgrösse zugeführt ist, dass der Ausgang dieses ersten Gliedes mit

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einer Subtraktionsstelle verbunden ist, an deren anderem Eingang der Ausgang des Umschaltorgans angeschlossen ist, und dass der Ausgang der Subtraktionsstelle über ein zweites Glied, das ebenfalls mindestens I-Charakter aufweist, zum Ausgang des Reglers geführt ist.
4. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Regelabweichung aufnehmende Eingang des Reglers über ein P-Glied mit dem Ausgang des Reglers verbunden ist und dass der Ausgang des Umschaltorgans über ein ein Verschwindsignal abgebendes D-Glied negativ auf den Eingang des P-Gliedes aufgeschaltet ist.
5. Regelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eingang des Reglers ein die Regelabweichung aufnehmendes PI-Glied vorgeschaltet ist.