DE3208856C2 - Automatisches Temperaturregelungssystem für ein Brennstoff-Luft-Gemisch am Ausgang einer Einrichtung zur Gemischaufbereitung - Google Patents

Abstract

Das automatische Temperaturregelungssystem für ein Brennstoff-Luft-Gemisch am Ausgang einer Einrichtung zur Gemischaufbereitung enthält einen Regelkreis für den Brennstoffverbrauch, einen Regelkreis für die Gemischtemperatur und einen Regelkreis für den Heißluftverbrauch. Der Kreis zur Temperaturregelung des Brennstoff-Luft-Gemisches enthält ein nichtlineares Element (6), das eingangsseitig an einen Temperaturgeber (4) des Brennstoff-Luft-Gemisches und ausgangsseitig an einen Temperaturregler (8) angeschlossen ist. Der Kreis enthält weiter einen Integrator (11), dessen Eingang an den Regler (8) und dessen Ausgang an einen Verbrauchsregler (13) für die Heißluft angeschlossen ist. Ein Integraleinsteller (14) für den Verbrauch an Brennstoff-Luft-Gemisch ist ebenfalls an den Verbrauchsregler (13) der Heißluft angeschlossen.

Description

2. Temperaturregelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

— der Temperaturregelkreis eine zwischen den Integrator (11) und den Brennstoff-Mengenregler (1) eingeschaltete Differenziereinheit (19), sowie einen Geber (22) der Beschickung der Aufbereitungseinrichtung (3) mit Brennstoff enthält, der ebenfalls an den Brennstoff-Mengenregler (1) angeschlossen ist.

3. Temperaturregelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenziereinheit (24) zwischen einen Durchflußmesser (17) für die Luft, und den Brennstoff-Mengenregler (1) eingeschaltet ist.

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Die Erfindung betrifft ein automatisches Temperaturregelungs.system für das Brennstoff-Luft-Gemisch am Ausgang einer Einrichtung zur Gemischaufbereitung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Automatische Temperaturregelungssysteme sind ein Teil des gesamten automatischen Regelsystems des Brennprozesses und der Wärmebelastung eines Dampferzeugers. Die Menge des Brennstoff-Luft-Gemisches, die in die Feuerung des Dampferzeugers gelangt, muß Änderungen seiner Wärmebelastung folgen können.

Ferner muß die Temperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches in sämtlichen Arbeitsbereichen der Anlagen in vorgegebenen Grenzen bleiben, die durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Brennstoffs bestimmt werden. Zum Beispiel wird bei zufälligen Feuchtigkeitsänderungen des Rohbrennstoffes, bei Änderung seiner qualitativen Zusammensetzung, bei Temperaturänderung des Trockenmittels — der Heißluft — sowie beim Übergang von einer Brennstoffart zur anderen die Temperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang der Aufbereitungseinrichtung verändert, was einen operativen Eingriff in den Prozeß erfordert. Die bestehenden automatischen Temperaturregelungssysteme des Brennstoff-Luft-Gemisches erfüllen diese Forderungen nur unvollständig.

Bekannt ist ein automatisches Temperaturregelungssystem für Brennstoff-Luft-Gemische (siehe z. B. Khazmalyan D. M, Kagan Ya. A. »Verbrennungstheorie und Feuerungsanlagen«, »Energiya«, 1976, S. 326), welches einen Temperaturgeber am Ausgang der Aufbereitungseinrichtung enthält, der an einen Tempera-

auf einen Schieber, der in einer Rohrleitung für die Kaltluftzufuhr sitzt Bei Temperaturanstieg des Brennstoff-Luft-Gemisches erzeugt der Regler ein Signal zur Steigerung der Kaltluftzufuhr in die Aufbereitungseinrichtung. Dabei ändert sich der Verbrauch an Primärluft, d. h. an Kalt-Heißluiigemisch, was zur unkontrollierbaren Leistungsänderung der Aufbereitungseinrichtung und damit zur unkontrollierbaren Änderung der Wärmebelastung des Dampferzeugers führt Gleichzeitig beginnt das abgekühlte Brennstoff-Luft-Gemisch in die Feuerung des Dampferzeugers zu gelangen, was eine geringere Wirtschaftlichkeit des Brennprozesses ergibt

Bekannt ist auch ein automatisches Temperaturregelungssystem für das Brennstoff-Luft-Gemisch am Ausgang einer Aufbereitungseinrichtung, welches einen Regelkreis für den Brennstoffverbrauch mit einem auf einen Speiser für den Rohbrennstoff einwirkenden Regler, sowie einen Regelkreis zur Temperaturregelung des Brennstoff-Luft-Gemisches enthält, in dem ein am Ausgang der Aufbereitungseinrichtung angeordneter Temperaturgeber mit einem Temperaturregler elektrisch gekoppelt ist, der über einen Schieber die Kaltluftzufuhr in die Aufbereitungseinrichtung dosiert und der mit einem Regelkreis für den Heißluftverbrauch elektrisch gekoppelt ist, der einen Integraleinsteller für den Verbrauch an Brennstoff-Luft-Gemisch enthält und in dem der Verbrauchsgeber für die Heißluft am Eingang in die Aufbereitungseinrichtung aufgestellt und an den Durchflußregler der Heißluft angeschlossen ist, welcher über einen Schieber die Heißluftzufuhr in die Einrichtung dosiert (siehe Khazmalyan D. M, Kagan Ya. A. »Verbrennungstheorie und Feuerungsanlagen«, »Energiya«, 1976, S. 325-326).

In diesem System ist der Integraleinsteller für den Verbrauch an Brennstoff-Luft-Gemisch an den Brennstoffmengenregler angeschlossen, der Durchflußregler für die Heißluft aber ist mit einem Positionsgeber des Rohbrennstoff-Speisers verbunden. Bei Temperaturänderung des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang aus der Einrichtung erzeugt der Regler ein Signal zur Änderung des Verbrauchs an Kalt- und Heißluft. Dabei ändert sich der Verbrauch an Primärluft, was zu entsprechenden Leistungsänderungen der Einrichtung und zu den Änderungen in der Wärmebelastung des Dampferzeugers führt. Die Temperaturschwankungen tragen gewöhnlich einen nichtlinearen Charakter und hängen

von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Brennstoffs ab. Das genannte System bildet keine Möglichkeit, den Prozeß der automatischen Regelung durch die Kanäle der Heiß- und Kaltluft mit getrennten Abstimmungen zu führen. s

Da der Integraleinsteller des Brennstoffverbrauchs an den Eingang des Verbrauchsreglers des Brennstoffs angeschlossen ist, der über eine große Trägheit verfügt, ist eine effektive Nutzung des in der Einrichtung zur Aufbereitung des Gemisches gespeicherten fertigen Kohlenstaubs nicht möglich. Die große Trägheit des Reglers wird durch die Besonderheit des Prozesses der Brennstoffmahlung bestimmt, welcher einen bestimmten Zeitaufwand erfordert Die Verbindung des Schnellverbrauchsreglers für die Heißluft mit dem Positionsgeber des Rohbrennstoff-Speisers sichert ebenfalls keine genügend vollständige Nutzung des gespeicherten Kohlenstaubs. Da die Beschickung der Einrichtung zur Aufbereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches sich ständig ändert, schwankt auch die Temperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang der Einrichtung, dabei ist sie aber keine Größe, die sich in bestimmten vorgegebenen Grenzen ändert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit des Systems sowie die Genauigkeit der Temperatur- und Mengenregelung des Brennstoff-Luft-Gemisches zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einem System der im Oberbegriff angegebenen Art durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Das Vorhandensein des nichtlinearen Elements im automatischen Temperaturregeisystem gibt die Möglichkeit, den Bereich der Temperaturschwankungen des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang der Aufbereitungseinrichtung vorzugeben, wobei beim Übersteigen dieses Bereiches am Eingang des Temperaturreglers des Brennstoff-Luft-Gemisches ein linear veränderliches Signal ankommt. Der Integrator ermöglicht die Integrationskonstante vorzugeben, durch die die Geschwindigkeit der Änderui.g des Verbrauchs an Heißluft, die in die Aufbereitungseinrichtung eingeführt wird, vorgegeben wird und die den Variationen der Kaltluftzufuhr entspricht. Der Anschluß des Integraleinstellers des Verbrauchs an Brennstoff-Luft-Gemisch an den Eingang des Verbrauchsreglers der Heißluft ermöglicht eine effektive Nutzung des in der Einrichtung gespeicherten fertigen Kohlenstaubs, was eine praktisch trägheitslose Änderung des Verbrauchs an Brennstoff-Luft-Gemisch direkt proportional dem Verbrauch an Primärluft, die in die Einrichtung zur Aufbereitung des Gemisches eingeführt wird.

Die Aufstellung des Gebers zur Beschickung der Aufbereitungseinrichtung mit Brennstoff ermöglicht die Stabilisierung der Brennstoffmenge in der Aufbereitungseinrichtung. Die zusätzlich eingeführte Differenziereinheit, die das Signal der Geschwindigkeit der Änderung des Heißluftverbrauchs erzeugt, ermöglicht den Ausgleich der Änderung zur Beschickung der Aufbereitungseinrichtung mit Brennstoff bei der Änderung des Heißluftverbrauchs und dadurch die Erhöhung der Genauigkeit der Temperaturregelung beim Obergangsbetrieb. Die Differenziereinheit, welche an den Ausgang des Integrators angeschlossen ist und das Signal der Geschwindigkeit der Temperaturänderung des Brennstoff-Luft-Gemisches erzeugt, ermöglicht die Erhöhung der Effektivität der Arbeit des Verbrauchsreglers des Brennstoffs bei Störungen h?,w. Änderungen des Verhältnissen zwischen Brennstoff und Luft im Brennstoff-Luft-Gemisch, z. B. beim Obergang von Kohle zu Torf.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiei der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema des Temperaturregelungssystems für das in einer Aufbereitungseinrichtung erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch;

F i g. 2 ein Diagramm der Temperaturänderung des Brennstoff-Luft-Gemisches;

F i g. 3 ein Diagramm der Eingangsspannung des Temperaturreglers für das Brennstoff-Luft-Gemisch.

Das automatische Temperaturregelungssystem für ein Brennstoff-Luft-Gemisch enthält einen Mengenregler 1 für den Brennstoff, der an einen Brennstoffspeiser 2 angeschlossen ist und die in eine Einrichtung 3 zur Aufbereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches eingeführten Brennstoffmengen bemißt Ein Temperaturgeber 4 für das erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch ist am Ausgang der Einrichtung 3 angeordnet und mit seinem Ausgang an einen Eingang 5 eines nicMinearen EIem^ntc f\ t*Txtje>cnhlr\QCf>r\ llpr Aiictrpncr /Ίο»* ni^hth-r-i«->Qr<->n

...v..vw W Ut.^vOv.vwww... ~- w. . .UWQU..Q _vvv ^.W₁₁U₁₁₁VUI VII Elements 6 ist an einen Eingang 7 eines Temperaturreglers 8 für das Brennstoff-Luft-Gemisch angeschlossen, der auf einen Schieber 9 für Kaltluftzufuhr in die Einrichtung 3 einwirkt Ein weiterer Ausgang des Temperaturreglers 8 ist an einen Eingang 10 eines Integrators 11 angeschlossen, dessen einer Ausgang an den Eingang 12 eines Mengenreglers 13 für die Heißluft angeschlossen ist.

Das System enthält zur Regelung des Heißluftverbrauchs einen Integraleinsteller 14 für den Gemischverbrauch, der an einen Eingang 15 des Heißluft-Mengenreglers 13 angeschlossen ist. An den dritten Eingang 16 des Reglers 13 ist ein Durchflußmesser 17 für die Heißluft angeschlossen, der am Eingang der Aufbereitungseinrichtung 3 aufgebaut ist. Der Regler 13 wirkt auf einen Schieber 18 für die Heißluftzufuhr in die Einrichtung 3 ein.

Der Regelkreis zur Temperaturregelung des Gemisches enthält weiter eine Differenziereinheit 19, deren Eingang 20 an den zweiten Ausgang des Integrators 11 und deren Ausgang an einen Eingang 21 des Brennstoff-Mengenreglers 1 angeschlossen ist. Ein Geber 2?. erfaßt die Beschickung der Einrichtung 3 mit Brennstoff und ist an einen zweiten Eingang 23 des Brennstoff-Mengenyeglers 1 angeschlossen. Eine Differenziereinheit 24 ist zwischen den Heißluft-Durchflußmesser und einen Eingang 25 des Brennstoff-Mengenreglers 1 eingeschaltet.

Das Brennstoff-Luft-Gemisch gelangt aus der Einrichtung 3 in einen Dampferzeuger 26 zur Verbrennung.

In F i g. 2 ist die Temporaturänderung des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang der Einrichtung 3 über der Brennstoffeuchte Wdargesteilt.

In l· i g. 3 ist die Ausgangsspannung L^ auf der Abszisse des nichtlinearen Elements 6 und seine Eingar.gsspannung Ui auf der Ordinate aufgetragen.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Temperaturregelungssystems des Brennstoff-Luft-Gemisches ist folgende:

Bei der Temperaturänderung des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang der Aufbereitungseinrichtung, die durch Änderung des Verhältnisses zwischen dem Brennstoff und der Heißluft oder der Feuchtigkeit des Brennstoffes oder der Brennstoffart zustandegekommen ist, erscheint am Einsang 5 (Fig. I) des nichtlinearen Elements 6 ein Signal vom Temperaturgeber 4. Wenn dieses Signal die Aufbereitungsgrenzen Au

(F i g. 2) und z/f2 der zufälligen Temperaturschwankungen übertrifft, die durch die Abstimmung des nichtlinearen Elements 6 (F i g. 1) vorgegeben werden, so kommt am Eingang 7 des Temperaturreglers 8 ein Signal an, das die Temperaturabweichung von der Grenze des vorgegebenen Bereichs kennzeichnet. Dabei haben die Zweige A, B (Fig.3) der Kennlinie des nichtlinearen Elements 6 einen unterschiedlichen Verstärkungskoeffizient bei der Temperaturerhöhung bzw. Verminderung. Infolge des Ansprechens des Temperaturreglers 8 andert sich der Verbrauch an Kaltluft, die in die Aufbereitungseinrichtung 3 eingeführt wird. Gleichzeitig ändert sich das Signal am Ausgang des Integrators 11, das ein Ansprechen des Heißluftreglers 13 bewirkt. Dabei dient ein von dem Durchflußmesser 17 kommendes Signal iur Rückkopplung.

Der Integrator 11 ist so abgestimmt, daß die Förderkapazität für das Trockenmittel — der Primärluft — unverändert bleibt, wobei dieser Wert durch ein Signal vom Integraleinsteller 14 für den Gemischverbrauch bestimmt wird.

Bei scharfen Temperaturänderungen des Gemisches am Ausgang der Einrichtung 3, z. B. wenn Kohle gegen Torf ersetzt wird, kommt das Signal vom Ausgang des Integrators 11 am Eingang 20 der Differenziereinheit 19 an, in der ein Signal für die Geschwindigkeit der Temperaturänderung des Gemisches erzeugt wird. Von der Einheit 19 gelangt dieses Signal zum Eingang 21 des Brennstoff-Mengenreglers 1, der die Drehzahl des Speisers 2 für den Rohstoff ändert. In diesem Fall dient als Rückkopplungssignal ein Signal vom Geber 22 in der Einrichtung. Als Geber 22 der Beschickung wurde ein Wirkleistungsgeber auf der Motorwelle der Einrichtung 3 zur Aufbereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches verwendet. Bei Änderung der Wärniebelastung des Dampferzeugers 26 ist es notwendig, den Verbrauch an Brennstoff-Luft-Gemisch bei Erhaltung der vorgegebenen GemiäCnicfttpcfäiiif Zu ändern. HicfZU gibi der JiHegraleinsteiler 14 ein Signal zum Eingang 15 des Reglers 13, der die in die Einrichtung 3 eingeführte Heißluftmenge erhöht. Dabei erfolgt eine praktisch trägheitslose Verstellung der der Feuerung zugeführten Menge Gemisch durch Austragung des in der Einrichtung 3 gespeicherten fertigen Kohlenstaubs. Gleichzeitig kommt am Brennstoff-Mengenregler 1 ein Signal aus der Differenziereinheit 24 an, das die Geschwindigkeit der Änderung des Heißluftverbrauchs kennzeichnet, der das Ansprechen des Reglers 1 bewirkt. Dadurch wird der Abgleichfehler des Verhältnisses zwischen dem Brennstoff und der Luft im Strom des Brennstoff-Luft-Gemisches im dynamischen Betrieb des Systems beseitigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Automatisches Temperaturregelungssystem für ein Brennstoff-Luft-Gemisch am Ausgang einer Einrichtung zur Gemischaufbersitung, bestehend aus

— einem Regelkreis für den Brennstoffverbrauch mit einem Brennstoff-Mengenregler, der an einen Speiser des Rohbrennstoffes angeschlossen ist,

— einem Regelkreis zur Temperaturregelung des Brennstoff-Luft-Gemisches, in dem ein Temperaturgeber am Ausgang der Aufbereitungseinrichtung mit einem Temperaturregler elektrisch gekoppelt ist, der über einen Schieber die Kaltluftzufuhr in die Einrichtung dosiert,

— einem Regelkreis für den Heißluftverbrauch, der mit dem Temperaturregelkreis elektrisch gekoppelt ist und einen Integraleinstellet· für den Verbrauch an Brennstoff-Luft-Gemisch sowio aii-j^n Durchflüßinesser für die Heißluft enthält, der an einen Mengenregler für die Heißluft angeschlossen ist, welcher über einen Schieber die Heißluftzufuhr in die Einrichtung dosiert, dadurch gekennzeichnet, daß

— der Temperaturregelkreis für das Brennstoff-Luft-Gemisch ein eingangsseitig an den Temperaturgeber (4) und ausgangsseitig an den Temperaturregler (8) angeschlossenes nichtlineares Element (6), sowie einen Integrator (11) enthält, der zwischen den Temperaturregler (8) und den Heißluft-Mengenregler (13) eingeschaltet ist,

— und daß der Integraleins^eller (14) für den Verbrauch an Brennstoff-Luft-Gemisch an einen Eingang des Heißluft-Merifesnreglers (13) angeschlossen ist