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Stichwort: Filteraschefraktionierung Az. 654
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Anlage zur automatischen Kontrolle der Förderung eines staubförmigen
Gutes mit Hilfe der kapazitiven Erfassung der dielektrischen Eigenschaften des staubförmigen
Gutes Die Erfindung betrifft eine Anlage zur automatischen Kontrolle der Förderung
eines staubförmigen Gutes mit Hilfe der kapazitiven Erfassung einer Änderung der
dielektrischen Eigenschaften des staubförmigen Gutes mit mindestens einem Meßgeber
einschließlich eines Meßrohrs und diesem zugeordneten Meßelektroden.
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Aus der DE-OS 30 49 035 ist ein kapazitiver Meßgeber für Aerosolstromkennwerte
bekannt, der zur kontinuierlichen, kontaktlosen Messung von Durchsatzmengen einer
festen dispergierten Phase in der metallurgischen, chemischen, energetischen und
Nahrungsmittelindustrie verwendet wird, wo zerkleinerte Stoffe in Rohrleitungen
gefördert werden. Beim Betrieb der Anlage kann der Meßwertgeber einem automatischen
Regelungssystem aufgeschaltet sein.
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Aus der Praxis ist es bekannt, mit Hilfe eines kapazitiven Meßwertgebers
den Kohlenstoffgehalt (C-Gehalt) in Filterasche hinter den Filtern von Verbrennungsanlagen
kontinuierlich zu messen Die Bestimmung des C-Gehalts von Filterasche ist von äußerster
Wichtigkeit, da Flugasche mit einem Gehalt an Unverbranntem< 5 % als sog. "Prüfzeichenware"
als Baustoff verwertet werden kann. Die Kalibrierung des kapazitiven Meßwertgebers
und
der ihm nachgeschalteten Signalverarbeitungseinrichtung erfolgt durch Glühverlustbestimmung
an der aus dem Filter abgezogenen Filterasche Diese Eichung über Glühverlustbestimmung
ermöglicht die Berücksichtigung spezifischer Parameter der Feuerungsanlage und/oder
der eingesetzten Kohle, insbesondere Steinkohle. Bei der aus der Praxis bekannten
Anlage erfolgt die Messung im Bypass an einem Filterasche-Nebenstrom und die Eingangsmeßelektrode
wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung erregt. Die Signalverarbeitung erfolgt
analog.
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Bei dem Einsatz des aus der Praxis bekannten kapazitiven Meßwertgebers
ist eine direkte Aufschaltung der C-Gehaltsmeßsignale in eine Regelung nicht in
Betracht gezogen worden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von dem aus
der DE-OS 30 49 035 bekannten Stand der Technik eine Anlage zu schaffen, die eine
automatische Fraktionierung des staubförmigen Gutes ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anlage der
vorstehend genannten Art vorgeschlagen, daß zur automatischen Fraktionierung des
staubförmigen Gutes in mindestens zwei Fraktionen unterschiedlicher dielektrischer
Eigenschaften dem kapazitiven Meßwertgeber mindestens eine Einrichtung zur Aufteilung
des Förderstroms nachgeschaltet ist, die mit dem Meßwertgeber verbunden ist und
den Förderstrom in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal auf mindestens zwei Teilströme
aufteilt. Damit ist es im Falle der Filterasche möglich, den Filteraschestrom hinter
dem Elektrofilter in Abhängigkeit von dem C-Gehalt (# 5 % und >5 % Glühverlust)
automatisch in verschiedene Kammern eines Vorratssilos zu fördern.
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Es ist auch möglich, die Bereiche unterhalb bzw. oberhalb der mindestens
einen Fraktionierungsgrenze nochmals zu unterteilen. Im Falle der Filterasche kann
z. B.
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die Fraktion oberhalb 5 % noch bei 10 % C-Gehalt fraktioniert werden,
denn für manche Anwendungszwecke ist eine Filterasche mit einem C-Gehalt von mehr
als 10 96, wie sie bei bestimmten Kesselbetriebszuständen anfällt, wirtschaftlich
wertvoll einzusetzen, z. B. in der Zementindustrie. Andere Fraktionierungsgrenzen
sind selbstverständlich denkbar.
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Vorzugsweise sind mehrere Staubquellen über eine gemeinsame Leitung
oder getrennte Leitungen mit einem Zwischenbehälter verbunden, dem der kapazitive
Meßwertgeber nachgeschaltet ist. Durch die Förderung zum Zwischenbehälter hin kann
vielfach eine ausreichende Durchmischung der aus den einzelnen Staubquellen ausgetragenen
Stäube erreicht werden. Unter Umständen kann in dem Zwischenbehälter eine Mischeinrichtung
vorgesehen oder diesem Behälter eine Mischeinrichtung vor dem kapazitiven Meßwertgeber
nachgeschaltet sein. Diese Mischeinrichtung kann eine dynamische oder statische
sein.
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Bei Förderung von Filterasche aus Feuerungen kann dem Zwischenbehälter
ein Sichter vorgeschaltet sein, der eine Fraktion mit hohem Kohlenstoffgehalt an
dem kapazitiven Meßwertgeber vorbeileitet und dessen Sichterwirkung evtl. in Abhängigkeit
von dem Ausgangssignal des Meßwertgebers veränderbar ist.
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Die Anlage muß nicht unbedingt mit Zwischenbehälter betrieben werden,
es ist vielmehr auch möglich, daß das staubförmige Gut aus mehreren Staubquellen
über jeweils einen kapazitiven Meßwertgeber in eine gemeinsame Förderleitung gefördert
wird, die direkt zu der
Aufteileinrichtung führt. Hierbei ist es
möglich, daß aus den einzelnen Staubquellen nur Staub abgezogen wird, der der Stellung
der Aufteileinrichtung entspricht.
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Es ist aber auch möglich, aus verschiedenen Staubquellen Staub in
der Weise abzuziehen, daß das Gemisch in der Förderleitung gerade der vorgewählten
Fraktionsgrenze entspricht.
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Bei einer Anlage, bei der jeder Staubquelle ein kapazitiver Meßwertgeber
zugeordnet ist, kann der Staub über getrennte Förderleitungen oder eine gemeinsame
Förderleitung in einen Zwischenbehälter gefördert werden und aus diesem über einen
weiteren Meßwertgeber der Aufteileinrichtung zugeführt werden. Bei dieser Anordnung
wird das mit Hilfe der Meßwertgeber an den einzelnen Staubquellen eingestellte Gemisch
am Ende des Zwischenbehälters nochmals überprüft.
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Wie bei dem aus der Praxis bekannten kapazitiven Meßwertgeber für
die Ermittlung des C-Gehalts in Filterasche ist auch bei der vorliegenden Anlage
jedem kapazitiven Meßwertgeber eine Zuteileinrichtung nachgeschaltet, die den Abzug
von Staub über den Meßwertgeber steuert und somit für eine weitgehend gleichbleibende
Schüttdichte im Meßkondensator sorgt.
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Vorzugsweise wird der gesamte an der Einsatzstelle eines kapazitiven
Meßwertgebers zu fördernde Staubstrom durch das Meßrohr gefördert. Im Gegensatz
zu einer ebenfalls möglichen Teilstrommessung wird damit gewährleistet, daß Strähnenbildung
innerhalb des Staubstroms nicht zu einer Verfälschung der Meßergebnisse führt.
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Bei einem Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage an einem Kraftwerk
muß zur Fraktionierung der im Kraftwerk anfallenden Filterasche sichergestellt sein,
daß der
Staubabzug aus den Feldsilos der einzelnen Abscheidefelder
der Elektrofilter durch die Fraktionierung nicht gestört wird. Es muß also dafür
Sorge getragen werden, daß der Füllzustand der Feldsilos oder der Zwischenbehälter
bei der Fraktionierung berücksichtigt wird. Daher ist vorgesehen, daß zur Erfassung
des Staubpegels oberhalb des Meßrohrs mehrere Niveaumeßeinrichtungen angeordnet
sind, deren Ausgangssignale zusammen mit den Ausgangssignalen der kapazitiven Meßwertgeber
die Förderung von Staub durch das Meßrohr steuern. Auch in anderen Anwendungsfällen
ist eine Niveauerfassung sinnvoll.
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Die Signalverarbeitungseinrichtung des kapazitiven Meßwertgebers beaufschlagt
die Eingangselektrode des Meßwertgebers vorzugsweise mit einer aus einer quarzstabilisierten
Schwingung abgeleiteten nicht-sinusförmigen Wechselspannung und leitet aus dem Ausgangssignal
der Ausgangsmeßelektrode des kapazitiven Meßwertgebers ein in seiner Frequenz den
dielektrischen Eigenschaften entsprechendes Impulssignal ab, das in einer nachgeschalteten
Prozeßsteuerung in Ansteuersignale für die Aufteileinrichtung und/oder die zugeordnete
Zuteileinrichtung umgewandelt wird.
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Die Ausgangssignale der Niveaumeßeinrichtungen können der Prozeßsteuerung
direkt zugeführt werden; da die Niveaumeßeinrichtungen aber räumlich dem Meßwertgeber
zuzuordnen sind, ist es von Vorteil, wenn die Ausgangssignale der Niveaumeßeinrichtungen
der Signalverarbeitungseinrichtung der kapazitiven Meßwertgeber zugeführt werden
und die Signalverarbeitungseinrichtung von den dielektrischen Eigenschaften abhängige
Impulsfrequenzsignale und von den jeweiligen Niveaus abgeleitete Impulssignale seriell
der Prozeßsteuerung zuführt. Als Niveaumeßeinrichtungen können ebenfalls kapazitiv
arbeitende Meßwertgeber eingesetzt werden. Andere Möglich-
keiten
sind die Erfassung des Pegels durch Messung radioaktiver Strahlung oder durch mechanische
Erfassung des Pegels in den Staubquellen oder den Zwischenbehältern, z. B. durch
Taster.
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Gerade bei der Gesamtstrommessung des zu fraktionierenden Staubes
an der einzelnen Meßstelle ist es von Vorteil, wenn den Meßelektroden des kapazitiven
Meßwertgebers außen liegende Guardelektroden zugeordnet sind, die jeweils mit von
der Eingangs- bzw. Ausgangsspannung der Meßelektroden abhängigen Guardspannungen
beaufschlagt sind.
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Eine besonders einfache Datenverarbeitung in der Prozeßsteuerung wird
dadurch erreicht, daß die Prozeßsteuerung Decoder für die von den einzelnen Meßwertgebern
seriell einlaufenden Impulssignale aufweist, die die Niveauimpulse von den Impulsen
trennen, die den dielektrischen Eigenschaften zugeordnet sind, und daß die decodierten
Impulse in einer Rechenanordnung mit Bus"Datentransfer verarbeitet werden, die vorzugsweise
eine Zentraleinheit und eine arithmetische Einheit und jeweils mindestens ein ROM-Modul
und ein RAM-Modul aufweist.
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Die Datenverbindungen zwischen der Signalverarbeitungseinrichtung
und der Prozeßsteuerung sind vorzugsweise mittels Lichtleiter hergestellt, um einen
störungssicheren Informationstransport auf den Verbindungsleitungen sicherzustellen.
Insbesondere in Kraftwerken können leicht elektrische Störungen auftreten.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren genauer erläutert
werden. Es zeigt:
Figur 1 ein Schema zur rläuterun der Aufgabenstellung,
Figur 2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage,
Figur 3 eine vergrößerte Teildarstellung der Anordnung eines kapazitiven Meßwertgebers
zur Gesamtstrommessung, Figur 4 einen Schnitt durch den kapazitiven Meßwertgeber
mit Guardelektroden, Figur 5 das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinrichtung
für einen kapazitiven Meßwertgeber, Figur 6 ein Blockschaltbild zur näheren Erläuterung
der in der Figur 5 gezeigten Datenübertragungs-Multiplex-Logik, Figur 7 das Blockschaltbild
einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, Figur 8 das Blockschaltbild
einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, Figur 9 das elektrische
Blockschaltbild einer Prozeßsteuerung für eine Anlage gemäß Figur 8,
Figur
10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Einbaulage verschiedener Niveaumeßeinrichtungen
bzw. Füllstands geber, Figur 11a ein Impulszeitdiagramm zur Erläuterung der Änderung
der Impulsfrequenz in Abhängigkeit von dem C-Gehalt in der von den beschriebenen
Anlagen zu fraktionierenden Elektrofilterasche, Figur 11b ein Impulszeitdiagramm
zur Erläuterung der Niveau-Zyklusimpulse nach einem C-Gehaltsimpuls und Figur 11c
eine der Figur 11b entsprechende Impuls-Zeitfunktionsdarstellung in vergrößertem
Maßstab und Figur 12 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage.
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Im nachfolgenden werden erfindungsgemäße Anlagen im Zusammenhang mit
der Fraktionierung von Filterasche aus Feuerungen, insbesondere Steinkohlenfilterasche,
beschrieben. Wie auch aus der DE-OS 30 49 035 hervorgeht, lassen sich kapazitive
Meßwertgeber auch für die Erfassung von Änderungen dielektrischer Eigenschaften
anderer staubförmiger oder zerkleinerter Produkte einsetzen. In der vorliegenden
Beschreibung und in den Ansprüchen ist der Begriff "staubförmig" nicht eng auszulegen.
Das zu fraktionierende Material muß so weit zerkleinert sein, daß eine eindeutige
kapazitive Messung in dem Meßrohr gewährleistet ist. Die sichere Meßmöglichkeit
hat eine größere Priorität als die in den nachfolgend beschriebenen Anlagen als
bevorzugt herausgestellte pneumatische Fördermöglichkeit des zu fraktionierenden
Gutes. Der Begriff "Förderleitung" deckt
neben pneumatischer Förderleitung
auch andere Förderlinien, wie z. B. mechanische Trogkettenförderer, ab.
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Anhand der Figur 1 soll zunächst die Aufgabenstellung der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht werden. In Feldsilos I, II, III und IV (oder mehr oder
weniger) eines Elektrofilters E, das einer nicht gezeigten Feuerungsanlage nachgeschaltet
ist, fällt Filterasche an.
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Prozeßbedingt enthält die Filterasche noch einen Rest Kohlenstoffgehalt.
Für verschiedene Anwendungsgebiete darf der Kohlenstoffgehalt 5 % nicht übersteigen.
Eine weitere Fraktionierung der Filterasche im Kohlenstoffbereich 5 % erscheint
bei einigen Anwendungsfällen ebenfalls sinnvoll. Zum Beispiel wäre es sinnvoll,
die in den Feldsilos I - IV anfallende Flugasche auf drei Fraktionen F1 mit einem
C-Gehalt 5 , F2 mit einem C-Gehalt> 5 % und t 10 % und F3 mit einem C-Gehalt
> 10 % zu unterteilen.
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Wenn z. B. die Flugasche F1 am wirtschaftlichsten zu verwerten ist
und für Flugasche F2 die geringsten wirtschaftlichen Verwertungsmöglichkeiten bestehen
bzw.
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für deren Beseitigung Aufwendungen entstehen, muß die Fraktionierung
der aus den Feldsilos I - IV abgezogenen Filterasche F so erfolgen, daß so viel
wie möglich an Flugasche F1 und so wenig wie möglich an Flugasche F2 anfällt. Der
Anfall von Flugasche F3 hängt somit von diesen beiden Prioritäten ab. Andere Prioritäten
können ebenfalls vorgegeben werden.
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Selbstverständlich fällt auch eine Anordnung unter die vorliegende
Erfindung, bei der Flugasche aus einer einzigen Quelle - es muß nicht unbedingt
direkt die Asche am Ausgang des E-Filters erfaßt werden - durch Messung des C-Gehalts
und Ansteuerung mindestens einer Verzweigung VZ auf mindestens zwei Fraktionen verteilt
wird.
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In der Figur 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage dargestellt. Aus drei Filterzitzen 1 wird Flugasche F über eine mit einem
Absperrschieber, einer Pendelklappe und einer Eingriffsluke ausgerüstete Leitung
1a einer pneumatischen Förderleitung 2 aufgegeben. Anstelle eier pneumatischen Förderung
kann auch eine mechanische Förderung, wie z. B. ein Trogkettenförderer, eingesetzt
werden. Die aus den Filterzitzen abgezogene Flugasche F wird in einen Meßvorlagebehälter
3 gefördert. Obwohl während der Förderung in der Förderleitung 2 bereits eine Durchmischung
der abgezogenen Filterascheteilmengen erfolgt, ist zur Homogenisierung der Filterasche
vor der nachfolgenden Bestimmung des C-Gehalts in dem Meßvorlagebehälter 3, der
mit mehreren übereinander angeordneten Füllstandssensoren 3a versehen ist, eine
mischende Fördereinrichtung 3b, wie z. B. ein Schneckenförderer, angeordnet. Die
Fördereinrichtung 3b wird von einem Motor 3c angetrieben.
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Die aus dem Meßvorlagebehälter 3 austretende Flugasche wird durch
ein Meßkondensatorsystem 4 geführt, dem eine Signalverarbeitungseinrichtung 5 nachgeschaltet
ist.
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Aus dem Meßkondensatorsystem 4 wird die Filterasche über eine Zuteileinrichtung
6, z. B. eine Zellenradschleuse, abgezogen, und einem den drei Fraktionssilos SF1,
SF2, SF3 zugeordneten Verzweigungssystem 7 zugeführt und in diesem mittels zweier
ansteuerbarer Klappen 8/1 und 8/2 auf die Fraktionssilos verteilt.
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Der Motor 3c, die Signalverarbeitungseinrichtung 5, der Motor 6a und
die ansteuerbaren Klappen 8/1 und 8/2 sind mit einem Prozeßrechner 9 verbunden,
der seinerseits mit einem Anzeige- und Eingabefeld 10 verbunden ist.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen mechanische Einzelheiten der Anordnung
von Meßkondensatorsystem 4 und Signalverarbeitungsschaltung 5 in einem Filterascheförderstrang.
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Meßkondensatorsystem 4 und Signalverarbeitungseinrichtung 5 sind zusammen
in einem Gehäuse 11 angeordnet, das
mittels Kompensatoren (z. B.
Faltenbalgkompensatoren) 12 zwischen Silo oder Zitzenende und Fördereinrichtung
6 eingeschaltet ist. Zur weiteren Homogenisierung der in das Meßkondensatorsystem
4 eingeführten Filterasche kann es zweckmäßig sein, dem Meßkondensatorsystem ein
schematisch in der Figur 3 dargestelltes statisches Mischersystem 13 vorzuschalten,
das auch bei anderen in vorliegender Anmeldung beschriebenen Meßanordnungen dem
Meßkondensatorsystem vorgeschaltet sein kann.
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Wie aus der Figur 4 hervorgeht, ist es zweckmäßig, beim Meßkondensatorsystem
4 den eigentlichen Meßelektroden 4a sog. Guardelektroden 4b zuzuordnen.
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Ehe nun die Beaufschlagung des Meßkondensatorsystems 4 und der Signalverarbeitungseinrichtung
5 beschrieben wird, soll noch darauf hingewiesen werden, daß - wie in der Figur
2 gestrichelt gezeichnet - zwischen der Förderleitung 2 und dem Behälter 3 ein Sichter
14, vorzugsweise-ein Windsichter, eingeschaltet sein kanal.
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Dieser trennt die groben Filteraschenanteile, die erfahrungsgemäß
einen sehr hohen C-Gehalt haben, von den Feinanteilen ab und führt diese groben
Anteile direkt dem entsprechenden Silo SF3 der Silobatterie zu.
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Weiterhin soll noch darauf aufmerksam gemacht werden, daß bei den
Figuren 2 - 4 die gesamte anfallende Filterasche als Gesamtstrom durch das Meßkondensatorsystem
4 geführt wird. Es ist auch möglich, das Fraktionierungssystem zu betreiben, indem
ein Teilstrom der anfallenden Filterasche im Bypass durch das entsprechend enger
ausgelegte Meßkondensatorsystem 4 geführt wird. Die Messung am Gesamtstrom wird
jedoch bevorzugt, da Einflüsse einer nicht homogenen Mischung der Flugasche, z.
B. Strähnenbildung, das Ergebnis bei Teilstrommessung stärker verfälschen können.
Auch ist es schwierig, bei einer Nebenstrommessung die Schüttdichte in der Filteraschesäule
konstant zu halten. Schwankungen in der Schüttdichte
verfälschen
das Meßergebnis erheblich.
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Wie aus der Figur 4 ersichtlich ist, liegen die Meßelektroden 4a an
der Außenfläche eines Meßrohrs 4c an, das aus einem die dielektrische Messung ermöglichenden
Material hergestellt ist. Selbstverständlich ist das Meßkondensatorsystem nicht
auf ein Meßrohr mit kreisförmigen Querschnitt beschränkt; es können auch andere
Querschnitte , wie z. B. quadratische, verwendet werden.
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Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, liegen die Eingangsmeßelektrode
4a', die Ausgangsmeßelektrode 4a'' an der Oberfläche des Meßrohres 4c an und werden
durch entsprechende Guardelektroden 4b' und 4b'' abgeschirmt. Zu den Elektroden
4a' und 4b' führt ein Koaxialkabel 15 und von den Elektroden 4a" und 4b" führt ein
Koaxialkabel 16 fort. Mit dem Außenleiter des Koaxialkabels 15 ist ein erster Guardspannungsgenerator
17 und mit dem Außenleiter des Koaxialkabels 16 ein weiterer Guardspannungsgenerator
18 verbunden. Die Spannungsversorgung der in der Figur 5 gezeigten Schaltung erfolgt
über ein Mehrfachnetzteil 19, dem ggf. ein Netzentstörfilter vorgeschaltet ist.
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Ein quarzgesteuerter Oszillator 20 erzeugt eine stabile Rechteckspannung
von 24,576 MHz (andere Frequenzen sind möglich). Diese Spannung wird auf den Takteingang
eines Aufwärts-Abwärts-Zählers 21 mit nachgeschalteter Zähllogik 22 geführt. Die
Zähllogik veranlaßt das Umschalten beim Zählerstand 64 auf Abwärtszahlen und beim
Erreichen des Zählerstandes 0 auf Aufwärtszählen Die damit erreichte Pendelfrequenz
des Zählers beträgt 192 kHz.
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Bestandteil der Zähllogik 22 ist ein Frequenzteiler, der die Pendelfrequenz
auf eine Frequenz von 96 kHz mit einem Rechteck-Tastverhältnis von 1 : 1 herunterteilt.
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Eine Bezugsspannungsquelle 23 ist einem 8-bit-D/A-Wandler 24 vorgeschaltet,
auf dessen bit-Eingängen 2 - 8 die Ausgänge 1 - 7 des Zählers 21 gcliiihrt sind.
Das Eingangs-bit 1 des D/A-Wandlers 24 liegt fest an Masse.
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Der Ausgang des D/A-Wandlers 24 führt eine Treppenspannung auf den
Eingang eines Kurzzeitintegrators 25. Die in dem Symbolkasten des Kurzzeitintegrators
25 dargestellte Treppenspannung im Rhythmus der Pendelfrequenz 192 kHz hat eine
sehr hohe Frequenzstabilität, da sie nur von den Eigenschaften des Quarzes im Quarzoszillator
20 abhängig ist. Weiterhin weist die Treppenspannung eine konstante Amplitude auf,
da diese nur von den Eigenschaften der Bezugsspannungsquelle 23 und des D/A-Wandlers
24 abhängig ist. Die Kurvenform als solche bleibt konstant, da sie nur von den Monotonitäts-
und Linearitätseigenschaften des D/Å-Wandlers abhängig ist.
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Der als Summenbildner ausgelegte Kurzzeitintegrator, auf dessen zweiten
Summandeneingang die Bezugs spannung liegt, bildet aus der Treppenfunktion die ebenfalls
in dem Schaltkästchen rechts dargestellte Dreiecksspannung aus. Die Bezugsspannung
besitzt zur Treppenspannung umgekehrte Polarität und einen halb so hohen Eingangsstrompegel,
so daß die Dreiecksausgangsspannung symmetrisch bipolar um das Massebezugspotential
oszilliert.
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Das Ausgangssignal des Kurzzeitintegrators wird über einen Treiberverstärker
zum einen dem zur Eingangselektrode 4a' führenden Koaxialkabel und zum anderen dem
Guardspannungsgenerator 17 aufgeschaltet. Der Guardspannungsgenerator erzeugt ein
niederohmiges Signal, welches dem Meßsignal entspricht und doch hochohmig von dem
Meßsignal getrennt ist.
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Die Ausgänge der Guardspannungsgeneratoren 17 und 18 sind über kurze
Anschlußleitungen 27 bzw. 28 mit den Außenleitern der Koaxialkabel 15 bzw. 16 und
hierüber mit den Guardelektroden verbunden. Die Guardschaltung am Meßkondensatorsystem
ist von besonderem Vorteil bei Verwendung von großen Meßröhren, insbesondere bei
Gesamtstrommessung. Das Metallgehäuse 11 braucht dann keine großen Abstände von
den Meßelektroden 4a' und 4a'' aufzuweisen. Das Koaxialkabel 16 führt das Meßausgangssignal
auf den Guardspannungsgenerator 18 und auf den Eingang eines invertierend beschalteten
Empfangsverstärkers 29, in dessen Rückkopplungsweg ein in seiner Kapazität der maximal
zu erwartenden Kapazität des Meßkondensatorsystems 4 angepaßter Referenzkondensator
liegt. Die Amplitude des Ausgangssignals des Empfangsverstärkers 29 hängt von dem
Verhältnis der Referenzkapazität zur Meßkapazität ab, wobei sich letztere analog
der Dielektrizitätskonstanten der Filterasche F und damit analog des C-Gehalts ändert.
Das mit der C-Gehaltsänderung niederfrequent amplitudenmodulierte Aus" gangssignal
des Empfangsverstärkers wird in einem Zweiweg-Präzisionsgleichrichter 30 mit Kurzzeitintegrator
demoduliert, der z. B. eine Integrationskonstante von ca. 0,2 s aufweist. Das sich
mit der Kapazität im Meßkondensator 4a' - 4a'' verändernde Ausgangssignal, welches
gegenüber dem Null-Potential negativ ist, wird auf einen invertierenden Summenbildner
32 geführt, auf dessen anderen Eingang eine von der positiven Referenzspannung abhängige
und über einen Spannungsteiler 31 zugeführte positive Spannung geführt wird. Dieser
Referenzspannungsanteil ist ungefähr so groß, daß er dem durch die Grundkapazität
des Meßsystems hervorgerufenen Meß spannungs anteil entspricht und wird bei der
Inbetriebnahme des Meßsystems durch Vergleich mit den C-Gehalten aus einer Glühverlustanalyse
der entsprechenden Filterascheproben empirisch bestimmt. Auf diese Weise
können
Unterschiedc in der Feuerung und im Brennstoff berücksichtigt werden.
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Das Ausgangssignal des Summenbildners 32, das proportional dem C-Gehalt
der Filterasche ist, wird über ein Anpaßpotentiometer 33 auf einen Spannungsfrequenzwandler
34 geführt. Die Anpassung bewirkt, daß die gewünschte Skala des C-Gehalts von 0
- F bC einem Ausgangssignal max von o - 100 % entspricht. Die Ausgangs impulse des
Spannungs-Frequenzwandlers 34 haben eine konstante Impulsdauer von z. B. 500 ps.
Die Ausgangsfrequenz ändert sich gemäß dem C-Signal, beispielsweise von 0 - 1 kHz.
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Die Ausgangs impulse werden über eine Datenübertragungs-Multiplexlogik
35, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird, direkt auf einen Digital-/Optowandler
36 geführt und von diesem über eine Lichtleiterschnittstelle A dem Prozeßrechner
9 zugeführt. In der Figur 11a ist eine Impulsfolge für C-Gehaltsinformation dargestellt
Selbstverständlich muß die Übertragung nicht unbedingt über Lichtleiter erfolgen,
jedoch bietet die Verwendung von Lichtleitern eine erhebliche Sicherheit, da in
Kraftwerken ein-hoher elektrischer Störpegel herrscht.
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Das Ausgangssignal des Anpaßpotentiometers 33 kann zusätzlich über
einen Langzeitintegrator 37, dessen Integrationskonstante im Bereich von Sekunden
bis Minuten liegt, und einen Spannungs-/Stromwandler 38 auf ein Strommeßgerät 39
geführt werden, dessen Skala proportional zum C-Gehalt ausgebildet ist. Wie in der
Figur 5 durch die strichpunktierte Linie 40 angedeutet ist, sollten die von ihr
umschlossenen Komponenten vorzugsweise in einer temperaturstabilen Zone des Gehäuses
11 angeordnet sein. Dieser kann ggf. eine nicht näher erläuterte und zum Stand der
Technik gehörige Wärme-Kälte-Anlage
zugescilaltet scin.
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Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Füllstandsmesser 3a kapazitive
Füllstandsmesser, wie sie z. B. von der Firma Manger Elektronik, Freiburg, mit Modell
M 768 vertrieben werden.
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Die logische Information 1 am Ausgang eines der Grenzwertgeber besagt,
daß der betreffende Füllstandsmesser mit Filterasche F bedeckt ist, d. h. das Niveau
erreicht, während eine logische 0 am Ausgang besagt, daß das betreffende Filterascheniveau
noch nicht erreicht ist. Der untere Füllstandsmesser 3aa ist dem Auspegel, der darauffolgende
3ab einem ersten Zwischenpegel, der Füllstandsmesser 3ac einem zweiten Zwischenpegel
und der Füllstandsmesser 3ad einem Maximalpegel zugeordnet.
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Die Ausgänge der Grenzwertgeber 41 -- 44, die den Niveausensoren 3aa
- 3ad zugeordnet sind, sind ebenfalls mit der Datenübertragungs-Mult iplexiog ik
35 verbunden, in der aus den statischen Informationen der Füllstandsmesser dynamische
serielle Informationen gebildet werden.
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Die Figur 6 veranschaulicht an Funk-tionsblöcken die Funktion der
Logik 35: In der Logik 35 werden die Ausgangsimpulse des Spannungs- Frequenzwandlers
34 auf den D-Eingang eines D-Flip-Flops 35a gegeben. Der von der Zählerlogik 22
abgeleitete Arbeitstakt mit einer Frequenz von 96 kHz und einer Impulsdauer von
rd. 5,2 ps wird auf den Clock-Eingang eines Frequenzteilers 35b, der die Frequenz
z. B. um 105 herunterteilt, und den Eingang einer Ablaufsteuerung 35c geführt. Auch
die C-Gehaltsimpulse werden auf einen Eingang der Ablaufsteuerung 35c geführt. Das
heruntergeteilte Signal des Frequenzteilers 35b wird ebenfalls der Ablaufsteuerung
35c zugeleitet.
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Uber die Ablaufsteuerung 35c gelangen Impulse des Arbeitstaktes auf
den Clockeingang CL des Flip-Flops 35a. Somit wird die C-Gehaltsin format ion mit
dem Arbeitstakt abgetastet. Der Ausgang des Flip-Flops ändert seinen logischen Zustand
nicht bei Änderung der Eingangsinformation, sondern erst wenn am Clock-Eingang CL
eine vorgegebene Flanke des Arbeitstaktes erscheint. Wird durch die Ablaufsteuerung
35c der Arbeitstakt auf der Clock-Leitung abgeschaltet, kann der Ausgang des Flip-Flops
35a der Eingangsinformation nicht mehr folgen und behält seinen zuletzt angenommenen
logischen Zustand bei.
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Die Ablaufsteuerung 35c steuert einen Schrittzähler 35d an, der bei
der gezeigten Ausführungsform von 0 - 37 aufwärts zählt und bei Erreichen der 37
sich wieder auf 0 zurücksetzt. Die Ablaufsteuerung 35c beaufschlagt weiterhin den
Clock-Eingang CL einer Verknüpfungsschaltung 35e, der die nacheinander erscheinenden
Zählzeiten 1 - 36 des Schrittzählers 35d über eine 6-bit Leitung zugeführt werden.
Der Verknüpfungsschaltu.ilg 35e i.>cerde die Informationen der Grenzwertgeber
41, 42, 43 und 44 zugeführt.
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In der Verknüpfungsschaltung 35e, die z B. durch ein Gate-Array realisiert
werden kann, findet in Abhängigkeit der den Gattern zugeführten Ausgangsinformationen
der Grenzwertgeber 41 - 44 eine Verknüpfung des Arbeitstakts mit der jeweiligen
Zählzeit statt, so daß am Ausgang der Verknüpfungsschaltung aus den statischen Eingangsinformationen
dynamische serielle geworden sind. Diese Informationen werden auf einen Oder-Eingang
eines Informationsmischers 35f geführt, auf dessen anderen Oder-Eingang das Ausgangssignal
des D-Flip-Flops 35a geführt wird, das außerdem noch zur Ablaufsteuerung 35c zurück
geführt wird,
Da das Ausgangssignal des Frequenzteilers 35b, dessen
Zeitintervall ungefähr 1,04 Sekunden beträgt, auf die Ablaufsteuerung zurückgeführt
wird, ist sichergestellt, daß aus der Logik 35 auch dann ein vollständiger Niveau-Informationszyklus
ausgegeben wird, wenn nicht vor Ablauf der 1,04 Sekunden ein neuer C-Impuls erschienen
ist. Bei jedem entscheidenden C-Gehaltimpuls setzt die Ablaufsteuerung 35c den Teiler
35b wieder auf 0 zurück, so daß die Zeitspanne bis zur zwangsweisen Ausgabe der
Niveauinformation hierdurch verschoben wird. Im Normalfall dürfen aber die C-Gehaltsimpulse
mit einem Impulsabstand C 1 ,04 Sekunden einlaufen. Da der Arbeitstakt am Flip-Flop
35a anliegt, wird der eintreffende C-Impuls in den Informationsmischer 35f weitergegeben,
der im einfachsten Falle aus einem Oder-Gatter mit Treiberstufe besteht.
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Die abfallende Flanke des auch auf die Ablaufsteuerung zurückgeführten
Ausgangs impulses des Flip-Flop 35a führt zu einer gleichzeitigen Sperrung des Arbeitstaktes
zum Flip-Flop und zur Weiterleitung des Taktes in den Schrittzähler 35d und in die
Verknüpfungsschaltung 35e. Ein jetzt ebenfalls einlaufender C-Impuls wird somit
nicht vom Flip-Flop weitergegeben; vielmehr zählt der Schrittzähler 35d mit der
Frequenz des Arbeitstaktes von seiner Ausgangsstellung 0 aufwärts. Bei Erreichen
der "37" setzt er sich selber auf 0 zurück. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Ablaufsteuerung
35c den Arbeitstakt wieder um, so daß der Schrittzähler 35d bei 0 verbleibt und
auch die Verknüpfungsschaltung 35e keine Arbeitsimpulse mehr erhält, jedoch das
Flip-Flop wieder geöffnet wird.
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Es erscheinen somit am Ausgang des Informationsmischers 35f und damit
am Ausgang der Datenübertragungs-Multiplexlogik zeitlich hintereinanderfolgend ein
C-Gehaltsimpuls mit ca. 500 tjs Impulsbreitc und ein Niveau-Informationszyklus mit
ca. 380 ps Gesamtdauer. In der Figur 11b
ist eine entsprechende
Impulsfolge dargestellt.
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Die Datenübertragungslogik 35 kann auch auf andere Weise verwirklicht
werden. Es muß nur sichergestellt werden, daß die C-Gehaltsimpulse und die Niveauimpulse
seriell am Ausgang anstehen.
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Im folgenden soll nun ein Meßablauf erläutert werden: Es wird angenommen,
daß das Ausgangssignal des Grenzwertgebers 41 den logischen Zustand 1 einnimmt,
d. h. Filterasche überdeckt den unteren Füllstandsmesser. Diesem ist ein einziger
Adressierimpuls zugeordnet. Die Logik 35 sendet nach längstens 1,04 Sekunden aber
mit Abstand von 5,2 ps zu einem ggf. zuletzt gesendeten C-Impuls einen 5,2 ps langen
Adressimpuls. Sie wartet dann 9 mal die Impulsdauer von 5,2 ps ab und gibt danach
einen 5,2 ps langen Datenimpuls heraus. Mit dem einen Adressimpuls teilt die Logik
35 dem Prozeßrechner 9 Init r daß eine neue Information über den Füll.stand am Sensor
3aa folgt. Mit dem einen Datenimpuls wird mitgeteilt daß der Füllstand in diesem
Sensor überschritten wurde (falls eine Füllstandsunterschreitung am Sensor 3aa vorliegen
würde, hätte die Logik zwei Datenimpulse mit einer Impulspause von 5,2 ps zwischen
den beiden Impulsen gesendet).
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In der Reihenfolge: 3aa, 3ab, 3ac, 3ad, entsprechend den Grenzwertgebern
41, 42, 43, 44, fragt die Logik 35 die Zustände an den Niveausensoren ab. Zur Kennung
der Information des Sensors 3ad, entsprechend dem Grenzwertgeber 44, sendet die
Logik 35 z B. vier Adressimpulse mit Pausen von je 5,2 p.s und nach einer Pause
von 3 x 5,2 ps den/die entsprechenden Datenimpuls(e).
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Die Logik fragt somit an allen Füllstandsmessern 3aa -3ad den Zustand
jeweils laufend neu ab. Entweder nach jedem 500 ps langen C-Gehaltsimpuls oder,
falls innerhalb
von 1,04 Sekunden kein C-Impuls einläuft, automatisch
nach Ablauf dieser Zeitspanne. In der Figur llb ist ein Niveauimpulszyklus dargestellt,
der einer überdeckung des Füllstandsmessers 3ac, dem der Grenzwertgeber 43 zugeordnet
ist, entspricht.
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Der zeitliche Abstand zwischen zwei Niveauinformationen beträgt 20,8
ps, so daß die Gesamtzeit zur Übertragung eines Niveauzyklus 72 . 5,2 ps + 5,2 ps
für den Rücksetzschritt des Zählers 35d, d. h. insgesamt ca. 380 ps, beträgt. Da
jede Impulspause der C-Gehaltsinformation bei einer maximalen Impulsfrequenz von
1 kHz mindestens 500 ps beträgt, wird der komplette Niveauinformationszyklus ohne
Schwierigkeiten zwischen zwei C-Impulsen gemultiplext, wie dies aus der Figur llc
ersichtlich ist.
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Es könnte geschehen, daß die Logik 35 1,04 Sekunden gewartet hat,
ohne daß ein C-Impuls vom Spannungs-Frequenzwandler-34 abgegeben wird Es.kann nun
bei der Herausgabe der Niveauinformationen vorkommen, daß zwischenzeitlich ein C-Impuls
vom Spannungs-Frequenzwandler 34 her einiäuft. In diesem Falle wird die Logik 35
ausnahmsweise den C-Impuls unterdrücken. Dies führt zu einem Meßfehler im C-Gehalt
von 0,1 % des Meßbereichendwerts. Dieser Fehler würde bei einem Meßbereich von O
- 30 % C absolut nur 0,03 % C-Gehalt in der Filterasche ausmachen. Durch die Unterdrückung
wird sichergestellt, daß am Ausgang des Flip-Flop 35a kein C-Impuls erscheint, der
kürzer als 500 ps ist. Ein solcher Impuls könnte von dem weiter unten beschriebenen
Informationsdecoder des Prozeßrechners nicht richtig erkannt werden und würde zlA
einer fehlerhaften Datenverarbeitung führen. Damit dies nicht geschieht, wird, wie
aus der Figur 6 hervorgeht, von der Ablaufsteuerung die Eingangs-
information
in das Flip-Flop 35a hinein ebenfalls beobachtet und der Clock-Takt für das Flip-Flop
35a nur freigegeben, wenn die Information am D-Eingang den logischen Wert 0 hat.
Dadurch wird ggf. ein kompletter C-Impuls unterdrückt. Die Aufeinanderfolge eines
C-Impulses und eines Niveauinformationszyklus ist der Normalfall.
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Wenn zwischen zwei C-Impulsen aber eine Zeitspanne von mehr als 1,04
Sekunden liegt, so veranlaßt, wie vorstehend erwähnt, die Ablaufsteuerung die zwangsweise
Ausgabe eines Niveauinformationszyklus alle 1,04 s.
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In diesem Sonderfall erscheinen mehrere Niveauinformationszyklen hintereinander.
Eine Ausführungsform des Prozeßrechners wird im Zusammenhang mit einem anderen Beispiel
der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben.
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Die Ausführungsform gemäß Figur 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß Figur 2 dadurch, daß anstelle der einen Fördereinrichtung 2 jede Zitze 1 mit
einer eigenen pneumatischen Förderleitung 2a, 2b bzw. 2c mit einem Zwischensilo
45 verbunden si.iid. Derartige Konfigurationen sind in vielen Kraftwerken vorhanden.
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Ein solches Zwischensilo könnte auch in neu zu bauenden Kraftwerken
wünschenswert sein, da eine Zwischenbunkerung zur räumlichen und in gewissen Grenzen
auch zeitlichen Homogenisierung der Flugasche führt. Unter dieser Voraussetzung
kann ein Meßvorlagebehälter in Fortfall kommen. Bei dem Zwischensilo ist aber eine
Auflockerungseinrichtung 46 wünschenswert, die ebenfalls von dem Prozeßrechner oder
der Prozeßsteuerung 9 angesteuert werden kann, falls die Niveausignale der Füllstandsmesser
3a, die im Auslaufbereich des Zwischensilos angeordnet sind, zeigen, daß keine Kohlenstaubförderung
im unteren Silobereich stattfindet. Selbstverständlich kann auch eine pneumatische
Fördereinrichtung den Zitzen zugeordnet sein und die Filterasche zum Zwischensilo
45 fördern.
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Während bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 2 und 7 ein einziges
Meßkondensatorsystem 4 einer Zitze nachgeschaltet war, ist es auch möglich, den
einzelnen Zitzen 1 jeweils ein Meßkondensatorsystem 4 mit Meßwertauswerteeinrichtung
5 und Zuteileinrichtung 6 zuzuordnen.
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Da dann nicht fortlaufend aus der einzelnen Zitze abgezogen wird,
wäre jeder der Zitzen 1 eine Auflockerungseinrichtung 46 (Vibrationsauflockerer)
zuzuordnen. Es soll hier nochmals darauf hingewiesen werden, daß es unter Umständen
auch sinnvoll ist, nicht der einzelnen Zitze eine Meßanordnung zuzuordnen, sondern
Filterfelder in ein Filterfeldsammelsilo zu entsorgen. Während bei den bisher beschriebenen
Ausführungsformen die Flugasche fortlaufend ausgetragen wird, ermöglicht die Anordnung
gemäß Figur 8 eine dosierte Mischung der aus den einzelnen Zitzen 1 austretenden
Filterascheteilmengen, so daß in die allen Zitzen gemeinsame Förderleitung 2 Flugasche
mit gewünschtem C-Gehalt eingegeben werden kann.
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In der Figur 8 sind drei Filterzitzen dargestellt, selbstverständlich
können es auch mehr, z Bo vier -- wie in der Figur 1 dargestellt -, sein. Im folgenden
soll der für diese Ausführungsform vorgesehene Prozeßrechner 9 näher erläutert werden.
Für die anderen Ausführungsformen gemäß Figuren 2 und 7 ist eine gegenüber der nun
zu beschreibenden Ausführungsform abgemagerte Ausführungsform einsetzbar. Die von
den einzelnen Signalverarbeitungseinrichtungen 5 herangeführten C-Gehalts-und Füllstandsinformationen
werden über Lichtleiteranschlüsse A direkt auf einen Opto-/Digital-Wandler 51a eines
Informationsdecoders 51 geführt. Der Opto-/Digital-Wandler 51a gibt die digitalen
Spannungsimpulse auf eine Separierschaltung 51b, welche die einlaufenden Impulse
nach ihrer Impulsdauer unterscheidet. Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform
sind die C-Geha ltsimpulse von 500 ps-Dauer von den Niveauinformationsimpulsen von
5,2 s- Dauer zu unterscheiden. Die C-Gehaltsimpulse werden von der Separierschaltung
direkt auf den Eingang eines Parallel-Input-Output-Moduls, kurz
I/O-Modul
52, geführt. Diese Module werden in ausreichend kurzen Zeitabständen von einer Zentraleinheit
53 abgefragt. Neben der Zentraleinheit, die z. B. ein 8- oder 16-bit-Microprozessor
sein kann, ist eine Arithmetikeinheit 54 vorgesehen, die z. B. ein 16- oder 32-bit-Arithmetikprozessor
sein kann. Die Betriebs-Software für die Zentraleinheit 53 und die Arithmetikeinheit
54 sind in einem ROM-Modul 55 gespeichert. Die ständig aktualisierten C-Gehaltswerte
werden von der Zentraleinheit 53 in einem RAM-Modul 56 abgelegt. Die Impulse des
Niveauzyklus (vgl. Figur 1lb) unterteilen sich in Adressimpulse und in Datenimpulse.
Um sie voneinander zu trennen, ist der Kurzimpulsausgang der Separierschaltung 51b
mit dem Eingang einer Adress-/ Datenlogik 51c verbunden. Nach der Unterscheidung
steht die Adresse in einem Adressdecoder 51d und die Zustands information liegt
direkt an einem RS-Latch 51e an. Der Verbindungspfeil zwischen Adressdecoder ld
und RS-Latches le deutet an, daß die vom Adressdecoder ld decodierte Adresse bestimmt,
welches Iat,ch aus. der Latc-hgruppe Sie d e Zustands information zu übernehmen
und zu halten hat.
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Jeder Latchausgang der Latchschaltung 51e ist mit einem bestimmten
Eingang des zugeordneten I/O-Moduls 52 verbunden. Auf diese Weise kann die Zentraleinheit
53 in Zeitabständen, die wesentlich länger sind als die Zeitabstände zur C-Gehaltsabfrage,
den aktuellen Füllstand in der zugeordneten Zitze abfragen und ebenfalls in dem
RAM-Modul 56 ablegen. Durch die Vorschaltung der beschriebenen Informationsdecoder
vor die I/O-Module 52 kann die Zentraleinheit 53 wegen der verringerten Abfragefrequenz
wesentlich entlastet werden. Bei dem bisher beschriebenen Beispiel ist die maximale
Abfragefrequenz definiert durch 2 . 103 . Anzahl der angeschlossenen Meßsysteme.
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Die Arithmetikeinheit 54 berechnet laufend aus der Zeitfunktion der
Füllstände den Flugascheanfall der zugeordneten Zitze. Weiterhin führt sie laufend
die Berechnung der Filterascheteilstromverhältnisse durch, um auch bei ständiger
Veränderung des C-Gehalts in den aus den einzelnen Zitzen abgezogenen Teilströmen
der Filterasche den gewünschten C-Gehalt der Förderleitung 2 aufrechtzuerhalten.
Dabei holt sich die Arithmetikeinheit 54 die Berechnungsparameter aus dem RAM-Modul
56 und gibt alle so berechneten Daten in das RAM-Modul 56 zurück, dadurch wird das
RAN-Modul zur Schnittstelle zwischen der Zentraleinheit (CPU) 53 und der arithmetischen
Einheit (APU) 54. Die nicht von den Meßsystemen bereitgestellten Daten werden über
das Anzeige- und Eingabefeld 10 eingegeben und die bestimmten Daten können dort
angezeigt werden.
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Zu diesem Zwecke ist ein Serial-Communications-Controler 57 vorgesehen,
der die parallel vorliegenden Daten zur Datenübertragung in serielle Informationen
und umgekehrt die seriell übertragenen Informationen in parallel weiter'-zuverarbei.tende
Daten itwandel'L Das .Atlxj.gefeld kann sich z. B. in der Kraftwerks- Warte befinden.
Der Controler 57 gibt die Daten an einen Digital-/Opto-Wandler 58 weiter, der sie
an die Lichtleiterschnittstelle E weitergibt. Wie in der Figur 9 angedeutet, sind
Controler 57 und Digital-/Opto-Wandler 58 bidirektional arbeitende Baugruppen. über
den Controler-57 kann das System auch mit einer zusätzlichen seriellen Schnittstelle
59, wie z. B. RS 232 C, verbunden sein. Über diese Schnittstelle kann ein externes
Testsysteln, ein tragbares Terminal oder ein anderes datenverarbeitendes System
an die Prozeßsteuerung angekoppelt werden.
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Zur Ansteuerung der Klappen 8/1 und 8/2 gibt die Zentraleinheit 53
über Parallel/I/O-Module 60 Steuerbefehle an Leistungsschaltgruppen 62, die über
Ausgänge D mit den Betätigungseinrichtungen für die Klappen verbunden sind. Als
Schaltsymbole für die Leistungsschaltgruppen sind Relais dargestellt; es kommen
aber auch
elektronische Schaltelemente in Frage. In nicht näher
gezeigten Betätigungseinrichtungen der Klappen 8/1 und 8/2 sind Stellungsmelder,
z. B. Endschalter, zugeordnet, die Stellungsrückmeldungen auslösen. Diese kommen
über weitere Anschlüsse der Schnittstelle D zurück und werden auf Eingänge der I/O-Module
52 geführt. Ihre Pegel werden von der Zentraleinheit zu Kontrollzwecken abgefragt.
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Die Auflockerungseinrichtungen 46 erhalten ihre Steuersignale ebenfalls
über Leistungsschaltgruppen 62 und die Anschlüsse C. Für die Auflockerung ist keine
Rückmeldung erforderlich.
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Für die Ansteuerung der Zuteileinrichtungen 6 werden die digitalen
Befehlsdaten der Zentraleinheit 53 über Mehrkanal-/Digital-/Analog-Wandler in analoge
Signale umgewandelt und diese steuern die Frequenzumrichter 63 an, die ihrerseits
über Ausgänge B die Antriebsmotoren 6a der Zuteiler durch Frequenzänderung regeln.
Die spannungsgesteuerten Frequenzumrichter 63 sind räumlich von der übrigen Steuereinheit
abgeschirmt und der Drei-Phasen-Leistungseingang über ein nicht gezeigtes Netzentstörfilter
gegen Rückwirkungen der Frequenzumrichtung entstört.
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Die Spannungsversorgung für die Leistungsschaltgruppen 62 und die
anderen Bestandteile besorgt ein Mehrfachnetzteil 64. Das Mehrfachnetzteil ist ebenfalls
durch ein nicht gezeigtes Netzentstörfilter gegen störende Überlagerungen des Versorgungsnetzes
entkoppelt.
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Der Datentransfer zwischen der Zentraleinheit 53 und den anderen an
der Datenverarbeitung beteiligten Elementen der vorstehend beschriebenen Schaltung
wird über einen Systembus 65 bewerkstelligt.
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Bei Beginn der Fraktionierung stellt der Rechner 9 zunächst fest,
welche der Zitzen 1 zum Niveau 3ab und höher mit Filterasche gefüllt sind und welche
C-Gehalte zugeordnet sind. Er berechnet dann, wie er die Fördermengen aus diesen
Zitzen miteinander kombinieren muß, um möglichst Filterasche der Qualität F1 zu
erhalten, schaltet dann die Klappe 8/1 in Richtung auf das Silo SF1 und regelt die
Drehzahlen der'Zuteiler 6 so ein, daß er eine möglichst große Filteraschegesamtmenge
mit einem C-Gehalt 5 % erhält und diese Gesamtmenge so rasch wie möglich in das
Silo SF1 gefördert wird. Hält er anhand der fortlaufend gemessenen C-Gehalte fest,
daß er aus den anfallenden Filteraschen nicht mehr die Klasse F1 fraktionieren kann,
schaltet er kurzzeitig alle Dosiereinrichtungen ab, so daß auf der ständig weiterfördernden
Fördereinrichtung 2 eine ein sicheres Trennen verschiedener Fraktionen ermöglichende
Leerzone entsteht. D. h. es ist nicht erforderlich, das Fördersystem vollständig
zu entleeren. Danach versucht der Rechner 9 Filterasche der K]asse F3-aus den gegebenen
Teilmengen zu fraktionieren. Dabei prüft er zwischen zeitlich, ob die Verhältnisse
sich bereits so geändert haben, daß er wieder die Klasse F1 fraktionieren kann.
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Falls eine Fraktionierung der Klassen F1 und F3 nicht möglich ist,
wird er die Förderung der nunmehr vorliegenden Klasse F2 in das Silo SF2 einschalten.
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Spricht der Füllstandsmesser 3ad an, der dem zulässigen Maximum zugeordnet
ist, sorgt der Prozeßrechner 9 dafür, daß eine Verbindung zu dem Silo SF aufgebaut
wird, das dem bei der Max-überschreitung festgestellten Kohlenstoffgehalt entspricht
und fördert aus der Zitze mit größtmöglicher Geschwindigkeit bis zum Erreichen des
den Füllstandsmesser 3ac zugeordneten Niveaus. Die Verhinderung eines Filteraschestaus
in einer der Zitzen bzw.
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einem der Feldsilos hat somit absolute Priorität vor der optimalen
Fraktionierung.
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In der Regel kann dieser Fall jedoch nur kurz nach dem Start des Fraktionierungsprozesses
geschehen und später nicht mehr, solange keine plötzliche Kesselstörung vorliegt.
Der Prozeßrechner 9 kann aus den Zeitfunktionen der Überdeckung oder Nichtüberdeckung
der Füllstandsmesser 3aa - 3ad den Ascheanfall bestimmen und so die Fraktionierung
steuern, daß ein Stau nicht mehr auftreten kann. Den Füllständen kommt folgende
Bedeutung zu: Bei Unterschreitung des Füllstands 3aa (AUS) wird die Förderung aus
dieser Zitze eingestellt.
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Bei Unterschreitung des Pegels 3ab (1. Zwischenpegel) wird die Drehzahl
aller fördernden Zuteiler im gleichen Verhältnis abgesenkt, bis in einer Zitze der
Füllstand 3ac (2. Zwischenpegel) erreicht wird.
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Bei Überschreitung des Pegels 3ab (1. Zwischenpegel) wird nur bei
Übereinstimmung der aktuellen Förderphase mit dem dort vorliegenden C-Gehalt die
Förderung aus der Zitze eingeschaltet.
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Wird von einer Zitze bzw. Feldsilo 1 der Pegel 3ac (2. Zwischenpegel)
erreicht, d. h. das oberste zugelassene Arbeitsniveau, und ist der zugehörige Zuteiler
6 noch in Betrieb, wird mit dem Prozeßrechner die Drehzahl aller zur Zeit fördernden
Zuteiler im gleichen Verhältnis gesteigert, um die gleiche qualitative Zusammensetzung
der Filterasche beizubehalten. Durch die Erhöhung der Fördergeschwindigkeit kann
in einem anderen Feldsilo der AUS-Pegel 3aa unterschritten werden, so daß die Förderung
aus diesem Silo abgeschaltet wird. Wenn mittels der weiterfördernden Zitzen bzw.
Feldsilos die bisherige Flugaschequalität,.z. B. Fl, nicht mehr erreicht werden
kann, prüft der Rechner, ob bei Aufrechterhaltung der Förderung aus dem Feldsilo,
an dem zuvor das Niveau 3ac (2. Betriebsniveau) erreicht worden war,
die
Qualität F3 anfällt. Ist dies der Fall, werden die Klappen 8/1 und 8/2 auf die Förderung
der Fraktion F3 in das Silo SF3 geschaltet. Ist jedoch eine F3-Qualität nicht mehr
erreichbar, wird auf F2 umgeschaltet, bis an dem Feldsilo, das das Erreichen des
Niveaus 3ac gemeldet hat, das Niveau 3ab erreicht ist. Bei Erreichen dieses Niveaus
prüft der Prozeßrechner erneut, ob wieder die Qualität F1 bzw. F3 an einem Feldsilo
oder als dosiertes Gemisch mehrerer Feldsilos anfällt.
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Aus den Zeitspannen vom Erreichen eines Pegels bis zum nächst höheren
kann der Rechner 9 den durchschnittlichen Filterascheanfall in einem Feldsilo erfassen.
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Sinkt der Füllstand trotz eingeschalteter Zuteileinrichtung 6 bei
einem Feldsilo nicht innerhalb einer vorproyrammierten Zeitspanne unter den Pegel
3ac (2 Betrieb pegel) ab, betätigt der Prozeßrechner die entsprechende Auflockerungseinrichtung
46. Dasselbe geschieht, wenn während der Förderung das Meßkonder-lsa-t:oxsyst-em
Werte unterhalb eines C-Mindestpegels, z. B. 0,5 %, anzeigt, weil des ein klares
Anzeichen für einen Förderabriß oberhalb des Meßsystems 4 ist. Nach Ablauf eines
bestimmten Zeitintervalls löst der Prozeßrechner über das Anzeigefeld 10 eine Störungsmeldung
aus, falls vorgenannter Zustand dann nicht behoben ist. Ändert sich innerhalb eines
vorgegebenen Zeitintervalls der angezeigte C-Pegel nicht um einen programmierten
Mindestbetrag, erfolgt ebenfalls eine Störungsmeldung über das Anzeigefeld 10, da
dies als Anzeichen für einen Förderabriß unterhalb des Meßsystems 4 zu betrachten
ist.
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Es ist auch möglich, mit mehr als vier Pegelstandsmessern 3a oder
auch mit weniger zu arbeiten. Zum Beispiel wäre auch eine Fraktionierung bei Zusammenfassung
der beiden Füllstandsmesser 3ab und 3ac zu einem möglich, jedoch würde dann die
Steuerung häufiger ansprechen.
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Bei der in der Figur 12 gezeigten Ausführungsform fördern die einzelnen
Feldsilos nicht in eine einzige Leitung 2, sondern wieder in getrennte Leitungen
2a,2b,2c, vergleichbar der Figur 7, in ein Zwischensilo 66 mit einer Mischeinrichtung
67. Dieser Mischeinrichtung ist ein weiteres Meßsystem mit den Elementen 4,5,6 nachgeschaltet,
mit dessen Hilfe der Prozeßrechner den von diesem nachgeschalteten System gemessenen
C-Gehalt-Ist-Wert der Filteraschegesamtmenge mit dem von ihm errechneten Wert ständig
kontrollierend vergleichen kann.
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Dadurch wird der Unsicherheitsbereich weiter reduziert, so daß der
Rechner 9 z. B. für die Fraktionierung von Filterasche der Klasse F1 Mischungsverhältnisse
berechnen kann, die einen C-Gehalt von z. B. 4,8 % erwarten lassen. Die Mischeinrichtung
67 ermöglicht, daß der Prozeßrechner nicht nur zur gleichen Zeit anfallende Filterascheteilmengen
im Zwischensilo 66 mischen kann, sondern auch in Abhängigkeit von der Zwi.schensilokapazität
zeitlich versetzt anfallende Teilmengen in das gewünschte Mischungsverhältnis einbeziehen
kann Eine Drehzahlregelung des Zuteilers 6 ist bei dieser Ausführungsform nicht
unbedingt erforderlich, so daß die Füllstandsmessung auch mit nur drei Füllstandsmessern
auskommen kann, wie dies in der Figur 10c dargestellt ist.
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Die Anordnung gemäß Figur 1Ob wurde im Zusammenhang mit der Figur
8 näher erläutert. Dieselbe Aufgabenstellung besitzen die vier Füllstandsmesser
bei der Ausführungsform gemäß Figur 7. Die Figur 10a dient der Erläuterung der Wirkung
der in der Figur 2 gezeigten Füllstandsmesser 3aa - 3ad auf die Drehzahl der dort
dem Vorlagebehälter 3 nachgeschalteten Zuteileinrichtung 6 und der im Vorlagebehälter
3 angeordneten Fördereinrichtung 3b.
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Die im Zusammenhang mit der Figur 8 anhand der Figur 9 beschriebene
Prozeßsteuerung 9 kann für die Ausführungsformen gemäß Figuren 2 und 7 in entsprechender
Weise vereinfacht werden, da nur ein Meßsystem 4,5,6 aufge-
schaltet
wird, während es für die Ausführungsform gemäß Figur 12 wegen der dem Zwischensilo
66 nachgeschalteten zusätzlichen Meßanordnung entsprechend erweitert werden muß.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 lag der vorzugsweisen Einschaltung
des Windsichters die Erkenntnis zugrunde, daß in der Filterasche die gröberen Bestandteile
den höheren C-Gehalt aufweisen und diese somit ohne kapazitive Messung direkt in
die zugehörige Fraktion ausgetragen werden können. Es erscheint sinnvoll, die Sichterklappenstellung
des Windsichters in Abhängigkeit von der kapazitiven Messung des C-Gehalts in der
dem kapazitiven Meßwertgeber zugeführten feinen Sichterfraktion zu verstellen, um
die Vorfraktionierungsgrenze des Windsichters verschieben zu können.
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- L e e r s e i t e -