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Vorrichtung zur Überwachung und Regelung der Wirtschaftlichkeit einer
Feuerung.-Zur Betriebsüberwachung der Feuerungen dienen Zugmesser, Druckmesser,
Verbundzugmesser, die gleichzeitig mehrere Zugstärken, Zugstärken und Drucke, Zugunterschiede
messen und auf gleichen oder verschiedenen Skalen registrieren. Es wird beispielsweise
die Zugstärke im Feuerraum und am Zugschieber oder bei Unterwindfeuerungen der Überdruck
im Aschenfall, die Zugstärken an verschiedenen Stellen usw. gemessen- und aus der
Differenz beider ein bestimmter Schluß gezogen. In allen Fällen ist ein Vergleich
verschiedener Messungen für die Beurteilung der Vorgänge in der Feuerung maßgebend.
Die Luftzufuhr zur Feuerung wird dadurch geregelt, daß die Öffnung des Rauchschiebers
als Funktion der Zeit oder .des Dampfdruckes geändert wird. Im ersten Falle wird
der Schieber nach Neuauflegen von Brennmaterial in bestimmter Zeit langsam geschlossen,
während im zweiten Falle bei fallendem Dampfdruck der Schieber sich entsprechend
öffnet und in derselben Weise bei steigendem Dampfdruck schließt.
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Die Stellung des Zugschiebers wird der Bedienung durch feste Marken
gezeigt, welche die Zeigerstellung für- -volle Beanspruchung der Feuerung festlegen.
Es ist auch bekannt, daß auf die Unterschiede in der Zeigerstellung zweier Zugmesser
zu achten öder bei Differenzzugmessung und Doppelzugmes.sung anzustreben ist, daß
ein bestimmter Betrag weder unter- noch überschritten werde. Die zweckmäßigste Zeigerstellung
wird mit Hilfe eines Rauchgasprüfers ausprobiert, ein umständliches Verfahren, das
nur durch eine Reihe von Überlegungen dem Spezialisten Winke zur Erhaltung eines
wirtschaftlichen Betriebes geben kann, für den Heizer -oder Meister aber unbrauchbar
bleibt. Zur Überwachung des Verlaufs von Drucken, Unterdrucken an verschiedenen
Stellen, Druckunterschieden, die in Beziehungen zueinander stehen, werden zum Vergleich
eine Anzahl Manometer, Vakuummeter u. dgl. benutzt. Die Beurteilung eines günstigen
Verhältnisses wird bei wechselnden Drucken aber sehr schwierig oder gar unmöglich.
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Zur Sicherung eines wirtschaftlichen Feuerungsbetriebes für Dampfkessel,
Generatoren u. dgl. oder des Betriebes einer Dampfanlage dienen alle diese bekannten
Vorrichtungen, auch wenn sie auf gleicher Stelle anzeigen, nur als bedingte Hilfsmittel,
die erst unter Zuhilfenahme verwickelter Berechnungen und Überlegungen einen beschränkten
Überblick über die notwendige Einstellung ider Feuerungs- oder sonstiger Arbeitsorgane
geben. Handelt es sich aber um Überwachung mehrerer Drucke, Druckunterschiede oder
Zugunterschiede u. dgL, die zur Sicherung eines wirtschaftlichen Betriebes in Einklang
zu halten sind, so versagen die Einrichtungen überhaupt, da sie dem Beobachtenden
nicht rasch und klar genug weisen, wie beim Wechseln in den Anzeigen der Apparate
die Vorbedingungen des wirtschaftlichen Betriebes verletzt sind.
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Vorliegende Erfindung gibt ohne weitere Überlegung unmittelbar einen
Überblick über die Vorgänge in der Feuerungs- oder Dampfanlage. Zur Erlangung der
Wirtschaftlichkeit einer solchen -stehen die- einzelnen Arbeitsorgane
in
einem bestimmten Verhältnis zueinander. Bei verschiedenen Belastungen der Feuerung
z. B. wechselt wohl das Verhältnis, aber nur so wenig, daß es im allgemeinen praktisch
einflußlos bleibt. Die Erfindung gibt aber auch die Möglichkeit, durch entsprechende
Verstellungen das je-
weilige Verhältnis regeln zu können, das der verlangten
Belastung entspricht. Die an sich bekannten oder auch neuen Anzeigeeinrichtungen
für Drucke, Druckunterschiede, Züge, Zugunterschiede, Gaszusammensetzung, Temperaturen
usw. arbeiten nicht mehr für sich allein, sondern in bestimmten oder regelbaren
Verhältnissen mit Hilfe geeigneter Übersetzungen auf eine Signal- oder Anzeige-
oder Registriervorrichtung, derart, daß nur bei Störung des angenommenen Verhältnisses
die Aufmerksamkeit der überwachenden Personen in Anspruch genommen wird. Damit wird
zunächst der Vorteil erreicht, daß bei allen Änderungen, die für die Erhaltung der
Wirtschaftlichkeit ohne Belang sind, vom Überwachenden keine Abhilfe verlangt und
dessen .Arbeitskraft seltener benötigt wird, wodurch seine Aufmerksamkeit weniger
erlahmt. Es können j a _in einer Feuerung oder einer Dämpfanlage sehr oft verschiedene
Änderungen im Zug oder im Druck oder in den Temperaturen an verschiedenen Stellen
eintreten, die sich gegenseitig in ihren Wirkungen in bezug auf die Wirtschaftlichkeit
der Anlage aufheben, so daß solche Änderungen ohne Beachtung bleiben dürfen. Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine einzige Stelle zu beobachten
ist, die sofort Aufschluß darüber gibt, ob etwas und an. welcher Stelle etwas zu
geschehen hat. Auch das Maß der verlangten Änderung zur Wiederherstellung des erforderlichen
Verhältnisses ist erkennbar und damit die Möglichkeit gegeben, unverzüglich das
normale Verhältnis zu erlangen, so daß die Arbeitsu>eise der Anlage dem theoretischen
Ideal -sehr nahe gebracht werden kann.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. z einen Dampfkessel in Verbindung mit zwei Zugmessern,
die auf eine gemeinsame Anzeigevorrichtung wirken, Fig.2 zwei Differenzzugmesser,
die auf einen gemeinsamen Anzeiger wirken, Fig.3 zwei Zugmesser und einen Druckmesser
auf einen gemeinsamen Anzeiger wirkend, Fig. ¢ drei Druckmesser, die auf einen gemeinsamen
Anzeiger arbeiten, und Fig. 5 eine Einrichtung zum unmittelbaren Anzeigen der Arbeit
für den Heizer.
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Vom Feuerraum a des Dampfkessels- b
führt eine Leitung
c zu einem Zugmesser d, der die Zugstärke im Feuerraum anzeigt. Vom Schornstein
e aus geht eine Leitung f
zu einem Zugmesser g, welcher die Zugstärke
am Zugschieber h angibt. Ändert sich nun die Zugstärke an einer Meßstelle, so wird
die Wirtschaftlichkeit der. Anlage nicht gestört, sobald sich auch an der zweiten
Meßstelle die Stärke entsprechend geändert hat. Es sei z. B. als ein günstiges Verhältnis
erkannt, wenn die Zugstärke am Zugschieber zur Zugstärke im Feuerraum sich verhält,
-wie 2,5 zu z.
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Beide 'Zugmesser wirken nun auf die Anzeigevorrichtung derart, daß
der Zugmesser g die Registriertrommel verschiebt, während vom Zugmesser d aus der
Zeiger k bewegt wird. Zu diesem Zwecke wirken die Zugmesser auf die Registriertrommel
oder den Zeiger mittels Hebel, die so geteilt sind, daß bei gleichbleibendem Verhältnis
der Zeiger k stets auf der Nullinie der Registriertrommel verharrt. Das Hebelverhältnis
am Rauchzugmesser ist
und dasj enige am Feuerzugmesser ist
Es verhalten sich:
Eine Abweichung des Zeigers k von der Nullinie an der Registriertrommel erfolgt
also nur dann, wenn dieses Verhältnis geändert wird. Ändern sich dagegen die Stärken
an beiden Meßstellen entsprechend, so erfolgt keine Anzeige. Tritt der Zeiger k
über die Nullinie, so bedeutet dies für den Heizer, daß er Kohlen aufzulegen hat,
tritt er unter die Nullinie, so ist abzuschlacken. An Stelle der Registriertrommel
kann auch eine sonstige Anzeige erfolgen durch Signale, Tafeln usw.
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Fig.2 stellt eine Vorrichtung dar, bei welcher ein Differenzzugmesser
p den Druckunterschied zwischen dem Aschenraum unter dem Rost einer Feuerung und
dem Feuerraum anzeigt, während Zugmesser r den Zugunterschied zwischen Feuerraum
und Zugschieber angibt. Es hat sich nun z. B. als wirtschaftlich herausgestellt,
daß die Zugunterschiede p zu y sich verhalten wie 5 zu r. Dementsprechend ist auch.hier
wieder das Verhältnis der Hebelarme des Apparates p zu denen des Apparates r wie
5 zu z zu wählen, so daß die Registriertrommel und der Zeiger so lange gleichförmige
Bewegungen ausführen, wie dieses Verhältnis zwischen beiden Unterschieden ungeändert
bleibt. Eine Verschiebung der Registriertrommel gegen den Zeiger findet erst dann
statt,
wenn dieses Verhältnis gestört ist. Auch hier muß Entschlacken stattfinden, wenn
der Zeiger s über die Nullinie der Registriertrommel tritt, während Kohlen aufzulegen
sind, wenn er unter diese geht.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird die Registriertrommel u durch
ein Manometer v, welches den Dampfdruck im Kessel anzeigt, verschoben, während die
beiden Zugmesser w und x die Zeiger y und z bewegen.
Sobald der Dampfdruck sich ändert, verschiebt sich die Registriertrommel, während
die Zeiger zusammen so lange in derselben Höhe bleiben, wie das gewünschte Verhältnis
zwischen den Zugstärken besteht. Sie folgen der Nullinie der Trommel aber erst dadurch,
daß unter Innehaltung des .gewünschten Verhältnisses zwischen beiden der gewünschte
Einklang mit dem Dampfdruck geschaffen ist. Sinken beide Zeiger unter die Nullinie,
so ist der Rauchschieber zu öffnen, sinkt der Zeiger z unter die Nullinie, so sind
Kohlen aufzulegen usw.
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In Fig.4 ist als Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung angenommen,
bei welcher zwei Überdrucke und ein Unterdruck durch Plattenfedermanometer gemessen
werden sollen. Es wurde dabei angenommen, daß die mit den Manometern io, i i und
12 zu messenden Drucke sich zueinander verhalten sollen wie + i :-2: -f-
2.
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Manometer io verschiebt durch Vermittlung eines Hebels 13 eine Registriertrommel
14, während i i und 12 Zeiger 15 und 16 bewegen, wobei die freien Hebelarme der
drei Manometer, deren Endpunkte die anzeigenden Organe bewegen, entsprechend dem
gewünschten Verhältnis -f- i : - 2,: + 2 bemessen sind, so daß bei Vorhandensein
dieses Verhältnisses unter den drei Drucken Registriertrommel und Schreibstifte
gleichmäßige Bewegungen ausführen. Stört aber ein Druck das gewünschte Verhältnis,
so tritt ein Verschieben zwischen Trommel und Zeigern bzw. zwischen den Zeigern
selbst ein, wodurch eine von der Nullinie abweichende Anzeige erfolgt.
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Wo es sich um .die Überwachung mehrerer Drucke handelt, die zwar wechseln,
aber in gleichbleibendem Verhältnis zueinander verlaufen sollen, ist die Anordnung
der Manometer zueinander feststehend, während sie in denjenigen Fällen, wo sich
das Verhältnis der Drucke untereinander in bestimmter Weise ändern soll, veränderlich
ist, und zwar in der Weise, daß das Übersetzungsverhältnis der einzelnen Manometer,
sei es durch Hebel bewirkt oder - durch sonstige geeignete Mittel, entsprechend
den gewünschten Änderungen im Verlauf des Verhältnisses der Drucke zueinander, verändert
wird. Hierbei müssen stets Trommel und Zeiger so lange gleichmäßige Bewegungen ausführen,
wie die zu überwachenden Drucke in dem gewünschten Verhältnis zueinander verlaufen.
Gleichzeitig mit der Anzeige des Verhältnisses der Drucke unter sich, kann auch
die Messung und Aufzeichnung der einzelnen Drucke, Unterdrucke und Druckunterschiede
durch die einzelnen Meßvorrichtungen erfolgen.
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Bei Fig. 5 wird an einem mit natürlichem Zug arbeitenden Dampfkessel
durch einen Mehrfach-, Zug» und Druckmesser 17 der Dampfdruck im Kessel,
die Zugstärke im Feuerraum und die Zugstärke am Kesselende, d. h. vor dem Zugschieber,
beobachtet. Die einzelnen Meßgeräte mögen, wie bisher, die einzelnen Drucke und
Unterdrucke messen und anzeigen. Gleichzeitig müssen sie aber auch, wenn sie unmittelbare
Weisungen bezüglich der auszuführenden Eingriffe zwecks Sicherung höchster Wirtschaftlichkeit
erteilen sollen, ihre Messungen auf Grund der geforderten Bedingungen umwerten,
derart, daß sie hauptsächlich anzeigen, ob die Forderung des bestimmten Verhältnisses
zwischen den beobachteten Zug- und Druckstärken erfüllt ist und weiter, wenn sie
nicht erfüllt ist. welcher Art der Eingriff sein muß, um sie unverzüglich zu erfüllen.
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Die möglichen Eingriffe bestehen dabei einerseits in der Regelung
der Luftzufuhr, anderseits in der Regelung der Brennmaterialzufuhr und der Rostentschlackung.
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Man habe nun ermittelt, daß bei Vollbelastung des Kessels ein günstiger
Wirkungsgrad dann erzielt werde, wenn die Zugstärke im Feuerraum 8 mm W. S. betrage
und die Zugstärke am Zugschieber gleichzeitig 2o mm W. S. Dabei leiste der Kessel
die von ihm verlangte Höchstdampfmenge von z. B. 3o kg für das_ Quadratmeter in
der Stunde, und der notwendige Dampfdruck von z. B. 145 Atm. könne also gehalten'
werden. Die Toleranz für den Dampfdruck bewege sich zwischen 11,5 und 12 Atm. Der
Hub der Registriertrommel 18 wird nun so gewählt, daß er für 0,5 Atm. mit
dem Hub des Zeigers i9 des die Zugstärke beim Zugschieber messenden Zugmessers übereinstimmt.
Die Länge des -die Zugstärke im Feuerraum messenden Zugmessers, des den Zeiger 2o
tragenden Hebelarmes, wird so gewählt, daß der Hub des Zeigers dieses Zugmessers
bei 8 mm W. S. ebenfalls gleich ist dem Hub des andern Zeigers bei 2o mm W. S.,
also beide gleich dem Hub der Registriertrommel, den diese zwischen 11,5 und 12
Alm. ausführt.
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Ist nun die Zugstärke im Feuerraum 8 mm W. S., diejenige vor dem Zugschieber
2o.mm
W. S. und der Druck 11,5 Atm., so steht -die Registriertrommel
auf dem tiefsten Punkt, während die Zeiger durch entsprechende Einstellung der Länge
der sie tragenden Führungsstangen in der Mitte der Registriertrommel anzeigen oder
als Schreibstifte schreiben. Bleibt dieses Verhältnis nun bestehen, so folgen die
Aufzeichnungen beider Schreibstifte der Nullinie. Wird nun die Dampfentnahme geringer,
so steigt der Druck, und die Registriertrommel senkt sich. Beide Schreibstifte schreiben
also in gleicher Höhe bleibend über der. Nullinie. Hieraus erkennt man, daß der
Zugschieber zu schließen ist, bis die Schreibstifte der Trommelsenkung so weit gefolgt
sind, daß sie wieder auf die Nullinie einspielen. Das Feuer wird also nun, da die
Zugstärke geringer wurde, weniger Luft erhalten und deshalb allmählich höher werden,
der Heizer mag auch -durch Unachtsamkeit zuviel aufgeworfen haben oder der Rost
verschlackt sein: All dies hat im Gefolge, daß der Widerstand der Feuerschicht zunimmt,
so daß nun der Unterdruck im Feuerraum im Verhältnis zum Unterdruck am Zugschieber
wächst. Dadurch senkt sich Schreibstift 2o des Zugmessers 21 weiter als die Trommel
und schreibt unterhalb der Nullinie, woraus man erkennt, daß die Feuerschicht dünner
werden muß. Dieses wird erreicht durch Kohlenzufuhr und Entschlacken. Nach Befolgung
dieser Weisung wird der Schreibstift sich heben, bis er wieder die Nullinie erreicht
hat. Es trete nun der Fall ein, daß die Feuerschicht im ganzen oder an einzelnen
Stellen ausbrennt. Dadurch wird der Unterdruck im Feuerraum geringer -im Verhältnis
zum -Unterdruck am Zugschieber, und der Schreibstift i9 des Zugmessers 22 senkt
sich unter die Nullinie, woraus man erkennt, daß das Feuer ausgeglichen oder, wenn
der Rost gleichmäßig bedeckt ist, etwas dicker gehalten werden muß.
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Die Feuerung verlangt also mehr Zug, wenn die beiden Schreibstifte
unterhalb der Nullinie schreiben, weniger - Zug, wenn sie darüber schreiben. Sie
verlangt weniger Kohlen, wenn Schreibstift 2o des Zugmessers 21 unter, Schreibstift
ig des Zugmessers 22 über der Nullinie schreibt. Sie verlangt mehr Kohle, wenn Schreibstift
ig unterhalb und 2o oberhalb der Nullinie schreibt.
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Durch Verbindung der beiden Zugmesser mit einem über eine Rolle 23
geführten Seilchen 24, bei der die Rolle mit einem um ihre Achse beweglichen Zeiger
25 versehen ist und das den Kesseldruck anzeigende Manometer 17 mit einer unter
dieser Rolle beweglichen Grundplatte 26 -verbunden ist, wird die ummittelbare Ablesung
der Weisungen erreicht. Die Rolle 23 trägt eine Deckplatte 27, die bei Höchstbelastung
der Feuerung und regelrechter Bedienung die Felder,, auf denen die Bemerkungen »Mehr
Zug« und »Weniger Zug« stehen, deckt. Der Zeiger an der drehbaren und auf und ab
beweglichen Rolle steht dabei senkrecht.
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Wächst nun z. B. der Druck ohne Störung des Verhältnisses der beiden
Zugstärken, so senkt sich die Grundplatte, wbdurch »Weniger Zug« lesbar wird. Wird
im weiteren Verlauf das Feuer zu dick oder verschlackt, so senkt sich Zugmesser
a1, während Zugmesser 22 sich hebt. Der- Zeiger 25 dreht sich dadurch nach rechts
und zeigt auf die Bemerkung »Weniger Kohle«. Brennt die Schicht aus, so hebt sich
die Glocke des Zugmessers 21, und die Glocke des Zugmessers 22 senkt sich, der Zeiger
dreht sich nach links und zeigt auf die Weisung »Mehr Kohle, Feuer höher, Feuer
ausgleichen«.