DE3405212A1

DE3405212A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines dampferzeugers

Info

Publication number: DE3405212A1
Application number: DE19843405212
Authority: DE
Inventors: Jacques Arlesheim Nordmann
Original assignee: Condair AG
Current assignee: Condair AG
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1985-07-11
Anticipated expiration: 2004-02-15
Also published as: DE3405212C2; CH663458A5

Description

Fall 16

14. Februar 1984

CH-4142
Condair AG, Münchenstein (Schweiz)

Heiligholzstraße 6

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Dampferzeugers

6.2.84/HE/z

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Dampferzeugers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Regelung eines insbesondere zur Luftbefeuchtung eingesetzten Dampferzeugers, bei welchem mindestens ein in einen bis zu einem bestimmten Niveau mit Leitungswasser gefüllten Dampferzeugungsbehälter eingetauchtes Elektrodenpaar an Spannung gelegt und damit, unter Nutzung des Wassers als elektrischer Heizwiderstand, ein das Wasser erwärmender und verdampfender Heizstromkreis gebildet wird, dessen sich entsprechend der Wassertemperatur, der jeweiligen Wassermenge und der Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen während des Erwärmens und Verdampfens ergebender zeitlicher Stromverlauf zur Regulierung der Zufuhrmenge von Frischwasser zum Behälter sowie der gegebenenfalls erforderlichen Ablaßmenge von sich im Behälter befindlichem Wasser herangezogen wird, wobei zumindest der nach Verdampfungsbeginn bei geschlossenem Wasserzu- und -ablauf von einem sollwertbezogenen ersten Strompegel aus sinkende Stromverlauf erfaßt und in einem unterhalb dieses ersten Strompegels liegenden Meßintervall, das durch einen oberen und einen unteren Strorapegel sowie eine vorgegebene optimale Zeitspanne

relativer Verdampfungszeit begrenzt ist, mit dem durch dieses Meßintervall bestimmten Idealverlauf eines sinkenden Stromes verglichen wird, um die besagte Regulierung entsprechend den ermittelten Abweichungen durchzuführen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der vorgenannten Art ist aus der CH-PS 563 000 bekannt. Die dieses.Verfahren realisierende Vorrichtung hat sich hinsichtlich ihres Dampferzeugungsprinzips als insgesamt vorteilhaft und betrieblich äußerst zuverlässig erwiesen. Insbesondere macht eine automatisch erfolgende Anpassung an jede auf der Welt natürlicherweise vorkommende Wassersorte durch "Eindicken" von leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen während des laufenden Dampferzeugungsvorgangs auf einen optimalen Betriebswert, die bekannte Vorrichtung praktisch überall problemlos einsatzfähig. Die Dampferzeugungsbehälter, die bei der bekannten Vorrichtung verwendet werden, sind als Austauschteile konzipiert, sie besitzen fest eingebaute Elektroden und eine relativ lange Lebensdauer, bis sie infolge Mineralablagerurig nahezu vollständig ausgefüllt sind und ausgetauscht werden müssen.

Das bekannte Verfahren besitzt aber auch einige Nachteile, die sich hauptsächlich auf die bislang zur Anwendung kommenden Regelungsmaßnahmen beziehen, die während des laufenden Dampferzeugungsprozesses eine Frischwasserzufuhr je nach der gewünschten Verdampfungsleistung steuern oder einen Teil des im Verdampfungsbehälter befindlichen Wassers, beispielsweise zum Zwecke einer Dekonzentration ablassen sollen.

Es können nämlich während der Dampferzeugung nach dem bekannten Verfahren Betriebszustände auftreten, die von der bisher zum Einsatz kommenden Regelung nicht in der Weise beherrscht werden, daß jeweils nur der kleinstmögliche Energieaufwand zur Bewältigung der verschiedenen Betriebsaufgaben benötigt wird. Wenn beispielsweise nach Beginn des Dampferzeugungsprozesses bei der bekannten Vorrichtung der sinkende Stromverlauf am oberen Strompegel des Meßintervalls anlangt, setzt dieser Stromverlauf über einen Schwellenschalter ein Zeitglied in Gang, das auf eine relative Verdampfungszeit eingestellt ist. Diese relative Verdampfungszeit wird so gewählt, daß sie einem höheren als dem höchsten zu erwartenden Leitwert bei natürlicherweise vorkommendem Wasser entspricht. In der Anfangsphase des Dampferzeugungsprozesses dauert das Sinken des Stromverlaufs innerhalb des Intervalls stets länger als die am Zeitglied eingestellte relative Verdampfungszeit. Mit zunehmender Erhöhung der Leitfähigkeit des während des Verdampfens im Behälter verbliebenen Wassers sinkt der Stromverlauf immer schneller ab. Sobald die gewählte relative Verdampfungszeit unterschritten wird, muß eine Dekonzentration des Wassers im Behälter stattfinden, um den Dampferzeugungsvorgang relativ wirkungsgradgünstig weiterbetreiben zu können. Die bekannte Regelung ist nun derart konzipiert, daß immer nur dann, wenn der sinkende Stromverlauf einen der beiden, den oberen oder den unteren Schwellenwert erreicht, ein Schaltvorgang ausgeführt wird. So erfolgt dann, wenn der sinkende Stromverlauf zeitlich nach Ablauf der gewählten relativen Verdampfungszeit oder gleichzeitig mit diesem Ablauf am unteren Schwellenwert anlangt, ein Öffnen des Frischwasserzu-

laufs oder dann, wenn der Stromverlauf vor Ablauf der relativen Verdampfungszeit am unteren Schwellenwert anlangt, für die Dauer der Zeitdifferenz ein Ablassen des Wassers aus dem Behälter mit anschließendem oder gleichzeitigem Zulauf von Frischwasser.

Ersichtlicherweise richtet sich die Regelung des Wasserzulaufs bei dem bekannten Verfahren stets nach einem Absinken des Stromverlaufs auf den unteren Schwellenwert, was ihr eine gewisse nachteilige Trägheit verleiht und eine flexiblere Dosierung einer wirtschaftlich optimalen Wasserzufuhr- bzw. -ablaßmenge nicht zuläßt. Auch ist es von Nachteil, daß die Ablaßzeit, welche aus der Differenz zwischen der eingestellten relativen Verdampfungszeit und einer diesbezüglich kürzeren Absinkdauer des Stromverlaufs innerhalb des Meßintervalls gebildet wird, auf die genannten Zusammenhänge der Differenzbildung beschränkt ist und daher nicht zur Steuerung von Betriebsabläufen herangezogen werden kann, für welche von den üblichen Regelungsvorgängen stark abweichende Ablaßmengen gesteuert werden sollen. Diese Beschränkungen des bekannten Verfahrens beeinträchtigen vor allem seine Wirtschaftlichkeit bzw. den Wirkungsgrad des Gesamtprozesses. Wenn beispielsweise von dem im Behälter befindlichen Wasser, das auf Betriebstemperatur erwärmt wurde, unnötig viel Wasser abgelassen wird, muß der entsprechend bei der Frischwasserzufuhr nachzufüllende Mengenanteil wieder auf Betriebstemperatur erwärmt werden bis es wieder zur Dampferzeugung kommt, wozu vor allem bei großen Behältern ein beträchtlicher Energieaufwand nötig ist. Ein solches unnötiges Ablassen von bereits erwärmtem Wasser im Behälter kann sich bei der Regelung nach dem bekann-

■/Μ.

ten Verfahren beispielsweise bei einer Sollwerterhöhung ergeben, und zwar wenn diese bei laufendem Zeitglied vorgenommen wird. Die bei einer Sollwerterhöhung zwangsläufig stattfindende Verschiebung der relativen oberen und unteren Strompegel des Meßintervalls führt dazu, daß der untere Strompegel den sinkenden Stromverlauf schneidet. Wenn dies nach einer Zeit erfolgt, die kürzer ist als die am Zeitglied eingestellte relative Ver- ■ dampfungszeit, hat dies ein Öffnen des Ablaßventils bis zum Ablauf der voreingestellten Zeit zur Folge, und aus dem Behälter wird betriebswarmes Wasser abgelassen. Dieser Vorgang ist höchst unerwünscht, da bei einer SoH-werterhöhung auch das Gesamtniveau des im Behälter befindlichen Wassers steigen und somit eigentlich Wasser zugeführt werden sollte. Nun muß nach dem bekannten Verfahren die zuvor abgelassene Wassermenge durch Frischwasser ersetzt und auf Betriebstemperatur erwärmt werden. Auch geht durch einen derartigen unnötigen Wasserablaß die Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen des Wassers zurück, was auch wieder ausgeglichen werden muß.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß vor dem Beginn der Verdampfung einer Leitwertänderung während des Erwärmens des Wassers im Verdampfungsbehälter auf Betriebstemperatur nicht in wirtschaftlich optimaler Weise Rechnung getragen werden kann. Wenn beispielsweise ein mit kaltem Wasser teilweise angefüllter Behälter nach dem bekannten Verfahren in Betrieb genommen wird, findet eine Messung des über die Elektroden fließenden Stroms statt, der infolge des verminderten Leitwerts kalten Wassers niedrig ist. Nun wird nach einer gewissen Zeit .der Wassereinlaß geöffnet,

damit das Wasserniveau steigt und damit auch der Strom,da die bekannte Regelung den gewählten Sollwert anstrebt. Infolge der fortschreitenden Erwärmung und Erhöhung der Leitfähigkeit des Wassers steigt aber der Strom über den Sollwert an und kann einen Sicherheitspegel erreichen. Bei diesem Pegel erfolgt nun ein Öffnen des Ablaßventils, damit das Wasserniveau wieder gesenkt und dadurch der Strom reduziert wird. Nachteilig ist hierbei, daß bereits etwas erwärmtes und sogar fast betriebswarmes Wasser abgelassen wird, für dessen Erwärmung vorher Energie zugeführt werden mußte.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur kontinuierlichen Regelung eines Dampferzeugers zu schaffen, welches unter Vermeidung der Nachteile des Bekannten bei optimal geringem Energieaufwand einen wirkungsgradgünstigen Betrieb gestattet, das■an unterschiedliche Betriebsbedingungen auf einfache Weise anpaßbar ist und unter allen Bedingungen einen störungssicheren Regelungsablauf gewährleistet, welches ferner mit kostengünstigen Bauelementen realisiert werden kann und eine insgesamt einfach zu bedienende und zu wartende betriebssichere Vorrichtung ergibt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem eingangs definierten Verfahren in den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen; die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Patentanspruch 9 dargestellt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren setzt der sinkende Stromverlauf beim Erreichen des oberen Strompegels des Meßintervalls eine Zeitzählung in Gang, welche eine

vorgegebene Zeitspanne, bezogen auf eine optimale relative Verdampfungszeit, dauert. Dabei ist es erfindungsgemäß bedeutsam, daß der sinkende Stromverlauf nicht vom oberen Strompegel bis zum unteren Strompegel des Meßintervalls abzusinken braucht, bis eine Regelungsfunktion vollzogen wird, sondern daß dann, wenn innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne der sinkende Stromverlauf den unteren Strompegel nicht erreicht, bereits am Ende der Zeitspanne der Wasserzulauf geöffnet und solange offengehalten wird, bis der Strom wieder auf den sollwertbezogenen ersten Strompegel angestiegen ist. Das zufließende Wasser wird gemeinsam mit dem im Behälter verbliebenen Wasser auf die Verdampfungstemperatur erwärmt und der Dampferzeugungsprozeß bei geschlossenem Wasserzu- und -ablauf fortgesetzt, so daß der Stromverlauf erneut sinkt. Es erfolgt kein Ablassen des Wassers aus dem Behälter, solange der sinkende Stromverlauf nicht vor Ablauf der jeweils gezählten Zeitspanne am unteren Strompegel des Meßintervalls eintrifft. Mit Fortschreiten des Verdampfungsprozesses erhöht sich die Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen in dem im Behälter befindlichen Wasser bis der zwischen den Strompegeln sinkende Stromverlauf diese in einer kürzeren Zeit durchquert als die vorgegebene Zeitspanne dauert. Die Restzeit bis zum Ende der Zeitspanne wird nach der Erfindung mit einem vorgegebenen Wasserablaß-Koeffizienten in Beziehung gesetzt und daraus eine Ablaßzeit errechnet, für deren Dauer der Wasserablaß geöffnet wird. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, unterschiedliche Wasserablaßmengen je nach Wahl des Wasserablaß-Koeffizienten vorsehen zu können und ferner, daß der Wasser-

ablaß während einer exakt bemessenen Zeitspanne vorgenommen werden kann, damit gerade so wenig betriebswarmes Wasser, wie unbedingt erforderlich, aus dem Behälter abgelassen wird. Am Ende der Ablaßzeit wird der Wasserzulauf geöffnet und solange offengehalten, bis der Stromverlauf wieder auf den ersten Strompegel angestiegen ist. Nun wird der Dampferzeugungsprozeß fortgesetzt.

Die erfindungsgemäße exakte Bestimmung der Wasserablaßzeit, und die damit verbundene genaue Dosierung der Ablaßmenge wirkt· sich auch besonders vorteilhaft aus, wenn, beispielsweise beim Umstellen von einer hohen auf eine niedrige Betriebsleistung des Dampferzeugers, eine große Menge des im Behälter' befindlichen Wassers hoher Konzentration abgelassen werden muß, so daß die Elektroden aus dem Wasserniveau austauchen könnten. Gemäß einer vorteilhaften Maßnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der jeweilige Stromwert des sinkenden Stromverlaufs bei Beginn eines Wasserablasses, d.h. am unteren Strompegel des Meßintervalls, gespeichert,und dieser Stromwert wird mit einem vorgegebenen Austauch-Sicherheitsfaktor multipliziert, der je nach dem Aufbau des Dampferzeugungsbehälters so gewählt wird, daß sich ein Austauch-Sicherheitsstromwert errechnen läßt, der oberhalb des bei einem Austauchen des Elektrodenpaars aus dem Wasserniveau fließenden Stromes liegt. Falls nun der über die Elektroden fließende Strom beim Wasserablaß diesen Austauch-Sicherheitsstromwert erreicht bzw. unter diesen Wert absinkt, wird der Heizströmkreis unterbrochen. Zudem wird die Zeit zwischen dieser Unterbrechung und dem Ende des Wasserablasses erfaßt, gespeichert und mit einem weiteren kon-

stanten Faktor multipliziert. Der am Ende des Wasserablasses geöffnete Wasserzulauf läßt bei ausgeschaltetem Heizstromkreis solange Wasser ein, bis die um den vorgenannten Faktor multiplizierte Zeit abgelaufen ist.

Jetzt wird der Heizstromkreis wieder eingeschaltet, da nun sichergestellt ist, daß die Elektroden in das Wasserniveau eingetaucht sind. Mit dem Abschalten der Elektroden in ausgetauchtem Zustand bzw. schon während des Austauchvorgangs wird vorteilhafterweise verhindert, daß zwischen dem Wasserniveau und den Elektrodenenden ein Funkenüberschlag stattfindet, der vor allem bei größeren Strömen zu erheblicher Materialzerstörung führen kann.

Bei einer Änderung der Dampferzeugungsleistung wird die jeweils im Behälter befindliche, einer bestimmten Leistung entsprechende Wassermenge vermehrt oder verringert, damit über das Elektrodenpaar ein entsprechend größerer oder kleinerer Strom fließen kann. Bei einer Erhöhung des Strom-Sollwerts werden die das Meßintervall begrenzenden Strompegel mit angehoben, während der sinkende Stromverlauf, der dem Strom-Sollwert vor der Erhöhung entspricht, zunächst unverändert bleibt Wird nun die Sollwertänderung zu einem Zeitpunkt vorgenommen, in dem eine die besagte Zeitspanne dauernde Zeitzählung bereits begonnen hat, wird bei einer Verschiebung des gesamten Meßintervalls auf einen erhöhten, dem neuen Sollwert entsprechenden Wert auch der untere Strompegel, der vom sinkenden Stromverlauf noch nicht erreicht wurde, mit angehoben und kreuzt während des Anhebens den sinkenden Stromverlauf. Ein Auftreffen des sinkenden Stromverlaufs auf den unteren Strompegel des Meßintervalls vor Ablauf der die Zeitspanne dauernden Zeitzählung iniziiert im normalen Betriebsfall ein

Ablassen eines Teils des im Behälter befindlichen Wassers. Da aber eigentlich eine Leistungserhöhung und damit verbunden eine Vermehrung des Wassers im Behälter erreicht werden soll, muß ein unter den beschriebenen Umständen erfolgender Wasserablaß auf jeden Fall vermieden werden, zumal das Wasser sowohl Betriebstemperatur besitzen als auch eine bereits günstige Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen enthalten könnte. Mit dem erf.indungsgemäßen Verfahren werden unter allen Betriebszuständen diesbezüglich eindeutige Verhältnisse geschaffen, indem vorteilhafterweise eine nach Beginn einer die besagte Zeitspanne dauernden Zeitzählung erfolgende Sollwertänderung zumindest bis zum Ablauf der eingeleiteten Zeitzählung nicht ausgeführt sondern gespeichert wird und die zu Beginn der Zeitzählung das Meßintervall begrenzenden Strompegel fixiert werden ,und ferner das sich jeweils einstellende Ergebnis am Ende der Zeitzählung nicht ausgeführt und die Sollwertänderung nach Ablauf der Zeitzählung vorgenommen wird.

Sollten nacheinander mehrere verschiedene Sollwertanderungen, die beispielsweise über mehrere ansteigende und abfallende Sollwertstufen führen, ausgeführt werden, kann der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Dampferzeuger die einzelnen Sollwertstufen sowie die jeweilige Änderungsrichtung speichern und der Reihe nach ausführen, so daß auch unter wechselnden Betriebszuständen stets ein wirkungsgradmäßig optimaler Betrieb sichergestellt ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden auch die bei der Erwärmung des Wassers vor dem Verdampfungsbeginn ablaufenden Vorgänge in die Optimierung des Gesamtwirkungsgrads einbezogen. Um bei nicht verdampfungsbereit erwärmtem Wasser im Behälter ein einleitend beschriebenes Überfüllen mit anschließendem Ablassen auszuschließen, wird erfindungsgemäß vor Verdampfungsbeginn der während des Erwärmens des Wassers ansteigende Stromverlauf erfaßt, und zwar vorteilhafterweise über eine in kurzen Intervallen stattfindende Strom-Differenzmessung, bis eine den Verdampfungsbeginn anzeigende Richtungsänderung des Stromverlaufs festgestellt wird. Falls nun der bei Richtungsänderung gemessene Stromwert vom sollwertbezogenen ersten Strompegel abweichen sollte, wird der Wasserzulauf geöffnet und die noch erforderliche Wassermenge ergänzt. Sobald sich das im Behälter befindliche Wasser auf Betriebstemperatur befindet, kann die während des Verdampfens stattfindende meßintervallbezogene Regelung angeschlossen werden.

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Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren /~>\ möglich, beispielsweise bei einem Austausch eines durch Mineralienablagerung unbrauchbar gewordenen Dampferzeugungsbehälters den Betrieb des Dampferzeugers unverzüglich aufzunehmen, indem eine bei leerem Dampferzeugungsbehälter gemessene Stromunterbrechung zwischen den Elektroden eine rasche Öffnung des Wasserzulaufs zur Folge hat, wobei ab einem bestimmten Wasserniveau, bei dem das Elektrodenpaar eingetaucht ist, die vorstehend beschriebene Strom-Differenzmessung während des Erwärmens des Wassers durchgeführt werden kann.

* Xl β W

Im Betrieb eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Dampferzeugers können Störungen verschiedener Art auftreten, die sowohl mit dem Dampferzeuger selbst als auch mit den mit ihm verbundenen Einrichtungen zusammenhängen können. Beispielsweise kann die Betriebsspannung ausfallen, der Wasserdruck zu niedrig oder zu hoch sein, der Wassereinlaß- oder -auslaß kann verstopft sein oder es kann der Behälter aufgrund einer langen Betriebsdauer durch Mineralablagerungen unbrauchbar geworden sein.und muß ersetzt werden. Damit derartige abnormale Betriebszustände möglichst rasch erfaßt und behoben werden können, werden vorteilhafterweise einige typische Funktionen des Dampferzeugers in bestimmten Zeitintervallen überprüft, und beim Feststellen einer Funktionsstörung wird diese in ein die Art eines abnormalen Betriebszustandes kennzeichnendes Signal umgesetzt und zur Anzeige gebracht. Mit Hilfe dieser vorteilhaften Verfahrensmaßnahme lassen sich eventuell auftretende Störungen rasch' und gezielt auf ihre Ursachen zurückführen und die betriebliche Wartung erheblich vereinfachen.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht der Einsatz eines Mikroprozessors in der Regelungseinrichtung,die vielgestaltigen geschilderten Regelungsabläufe mit einem minimalen Aufwand an Bauelementen zu realisieren. Auch lassen sich eine ganze Reihe weiterer, hier nicht erwähnter Funktionssequenzen zusätzlich zum Normalbetrieb der Vorrichtung allein durch Programmieren des Mikroprozessors vorbereiten. So könnte beispielsweise eine über mehrere Stunden oder Tage abgestuft verlangte Verdampfungsleistung ohne weiteres programmiert werden.

Auch wäre es möglich, eine Reglerfunktion und das Zeitverhalten eines Reglers, welcher den Sollwert der Vorrichtung vorgibt, in den Mikroprozessor zu integrieren, wodurch ein externer Regler entfallen könnte.

Die bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafte Verwendung von Kodierschaltern erlaubt z.B. eine Kodierung der Dampferzeugerleistung je nach vorliegender Netzspannung, entsprechendem Strom und der Anzahl der im Dampferzeugungsbehälter vorgesehenen Elektroden: Außerdem können unterschiedliche Zeiten, welche die beschriebene Zeitspanne relativer Verdampfungszeit bestimmen, je nach Betriebsanforderungen über die Schalter kodiert werden; auch können unterschiedliche Ablaßkoeffizienten, mit welchen die besagte Zeitspanne in Beziehung gesetzt wird, über Kodierschalter eingestellt werden. Da über die Kodierschalter unterschiedliche Steuerparameter für den jeweils optimalen Betrieb einer Vorrichtung eingegeben werden können, kann die Regelungseinrichtung selbst aus einem Grundtyp bestehen und entsprechend kodiert für Vorrichtungen unterschiedlicher Betriebseigenschaften verwendet werden. Dadurch werden der Produktionsund Lagerhaltungsaufwand erheblich vereinfacht und verbilligt.

Nachstehend wird anhand von Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen erläutert und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Dampferzeugung nach den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Stromverlaufs bei verschiedenen Betriebszuständen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 2a einen Ausschnitt aus dem in Fig. 2 gezeigten Stromverlauf,

Fig. 3 ein vereinfachtes Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise einer Regelungseinrichtung, wie sie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 Verwendung findet.

In Fig. 1 ist ein Dampferzeugungsbehälter 1 .schematisch in Längsschnittdarstellung abgebildet, der bis zu einem angedeuteten Niveau mit Wasser gefüllt ist. In das Wasser ist ein Elektrodenpaar 3 teilweise eingetaucht, welches über aus dem Behälter herausgeführte Leitungen und einen Schütz 2 an Netzspannung gelegt werden kann. Je nach der gewünschten Dampferzeugungsleistung und der zur Verfügung stehenden Netzspannung können im Behälter zwei, drei oder sechs Elektroden untergebracht sein. Ein von der oberen Begrenzungswandung des Dampferzeugungsbehälters 1 in seinen Innenraum hineinragender Wasservollstand-Sensor 4 wird betätigt, wenn das Wasserniveau bis an das Sensorelement angestiegen ist. An der gemäß Fig. 1 unteren Abschlußwandung des Dampferzeugungsbehälters 1 befindet sich eine kombinierte Einlaß- und Ablaß-Ventilanordnung. Diese umfaßt einen Frischwasserzulauf 5, der direkt an ein Was-

30·serleitungsnetz angeschlossen sein kann und ein Einlaßventil 6, welches den Frischwasserzulauf öffnet und schließt. Das über den Frischwasserzulauf 5 und das Einlaßventil 6 in den Dampferzeugungsbehälter 1 einströmen-

de Wasser tritt durch ein am unteren Ende des Behälterbodens vorgesehenes Sieb 14 hindurch. Ferner weist die kombinierte Einlaß- und Ablaßventilanordnung einen Wasserablaß 7 und ein Ablaßventil 8 auf. Der Wasserablaß 7 kann direkt an ein Abflußrohrsystem angeschlossen sein oder in ein beliebiges Ablaßreservoir einmünden. Das Ablaßventil 8 schließt und öffnet den Wasserablaß 7. In der oberen Begrenzungswandung des Dampferzeugungsbehälters 1 befindet sich ein Dampfauslaß 9, über den der erzeugte Dampf direkt oder über eine Leitdüsenanordnung in einen zu befeuchtenden Raum hinein austreten kann; an den Dampfauslaß 9 kann auch eine Leitung angeschlossen sein, über welche der Dampf beispielsweise einer Klimatisierungsanlage zugeführt werden kann.

Die Dampferzeugung geschieht auf sehr einfache Weise : Wenn das im Dampferzeugungsbehälter 1 befindliche Leitungswasser das Elektrodenpaar 3 umgibt und dieses an Netzspannung gelegt wird, bildet sich unter Nutzung des Wassers als elektrischer Heizwiderstand ein Heizstromkreis, welcher das Wasser rasch erwärmt und, sobald es eine Verdampfungstemperatur erreicht hat, Dampf erzeugt, der aus dem Dampfauslaß 9 austritt. Sobald die Dampferzeugung begonnen hat und der Dampf austreten kann, sinkt das im Behälter 1 befindliche Wasserniveau, wodurch das Elektrodenpaar 3 immer weiter aus dem Wasserniveau austaucht. Eine Zufuhr von Frischwasser über den Frischwasserzulauf 5 und das Einlaßventil 6 läßt das Wasserniveau wieder ansteigen, das Frischwasser wird rasch auf Verdampfungstemperatur erwärmt und der Dampferzeugungsprozeß wird fortgesetzt. Ersichtlicherweise läßt sich der Frischwasserzulauf über das Einlaßventil 6 derart dosieren, daß praktisch keine Unterbrechung

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der Dampferzeugung aufzutreten braucht. Da mit dem aus dem Dampferzeugungsbehälter 1 austretenden Dampf die im Wasser enthaltenen leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteile nicht mitgenommen werden, sondern im Dampferzeugungsbehälter 1 zurückbleiben, steigt trotz periodischen Nachfüllens von Frischwasser die Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen an. Für die Einhaltung einer optimalen Dampferzeugungsleistung ist es notwendig, nach einer gewissen Betriebsdauer eine Dekonzentration des im Behälter befindlichen Wassers durch Ablassen vorzunehmen. Dazu wird das Ablaßventil 8 für eine bestimmte Ablaßzeit geöffnet, so daß konzentriertes, auf Betriebstemperatur erwärmtes Wasser über den Wasserablaß 7 abfließen kann. Ein anschließender Zulauf von Frischwasser nach Öffnen des Einlaßventils 6 hebt das im Behälter verbleibende Wasserniveau wieder an und verringert gleichzeitig die Gesamtkonzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen.

Aufgrund des während des Verdampfens kontinuierlich absinkenden Wasserniveaus und der sich ändernden Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen im Wasser verändert sich der über das Elektrodenpaar 3 fließende Strom. Dieser Strom sowie auch die sich während des Erwärmungsvorgangs des Wassers auf Verdampfungstemperatur ergebenden Stromänderungen werden über einen Meßwertgeber 10, der als Stromwandler ausgeführt sein kann, erfaßt und einer auto-adaptiven Regelungseinrichtung 11 zugeführt. Diese Regelungseinrichtung 11 steuert den Schütz 2, das Einlaßventil 6, das Ablaßventil 8 sowie eine Anzeigeanordnung 13·

Die auto-adaptive Regelungseinrichtung 11 ist mit einem Mikroprozessor versehen, der entsprechend programmiert ist, daß unterschiedlichste Betriebszustände bei optimalem Wirkungsgrad arbeiten, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren stets bei geringstem Energieaufwand eine hohe Dampferzeugungsleistung erbringt.

Nachstehend wird anhand der Fig. 2 und 2a der

^ 10 Ablauf der dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Regelung erläutert. Auf der Ordinate des in Fig. 2 gezeigten Diagramms sind die der Dampferzeugungsleistung entsprechenden Stromwerte, bezogen auf einen angenommenen Sollwert, der mit 100% gekennzeichnet ist, dargestellt. Bei 112% befindet sich ein erster Strompegel I₁, der den Verdampfungsbeginn bei geschlossenem Frischwasserzulauf 5 und ebenfalls geschlossenem Wasserablaß 7 angibt. Eine Frischwasserzufuhr über das Einlaßventil 6 erfolgt somit, bis der Heizstrom an diesem ersten Strompegel I- angelangt ist, dessen Größe nach verfahrenspraktischen Kriterien auf den angegebenen Wert festgelegt wurde. Unterhalb des ersten '^r~^y' Strompegels I₁ und unterhalb des Sollwerts befindet sich zwischen einem oberen Strompegel I_Q und einem unteren Strompegel I„ ein Meßintervall, welches, bezogen auf den Sollwert, bei 95% bzw. 90% liegt. Dieses Meßintervall ist in Fig.2a vergrößert dargestellt. Eine Austauch-Sicherheitsschwelle ist bei 40% des Sollwerts eingezeichnet und repräsentiert einen Strom I., der kurz vor einem Austauchen der Elektroden aus dem Wasserniveau, beispielsweise bei geöffnetem Ablaßventil 8, über das Elektrodenpaar 3 fließt. Bei 140% des Sollwerts ist ein überstrompegel I„ erreicht, bei dem der. Schütz 2 das Elektrodenpaar vom Netz abschaltet.

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■ Für die Erläuterung des in der linken Hälfte von Fig. 2 dargestellten Stromverlaufs wird vorausgesetzt, daß der in Fig. 1 gezeigte Dampferzeugungsbehälter 1 bis zu einem Niveau mit Wasser gefüllt ist, welches dem in Fig. 2 eingetragenen Sollwert entspricht.

In der Darstellung ist der Stromverlauf durch gerade Linien wiedergegeben, was eine Vereinfachung darstellt, da das Absinken des Stroms in Wirklichkeit nach einer Exponentialfunktion stattfindet. Für die hier angestellten Betrachtungen wird dieses physikalische Grundprinzip durch einen geraden S'tromverlauf vereinfacht.

Wenn ein Strom über das Elektrodenpaar 3 fließt und das im Behälter befindliche Wasser erwärmt, steigt infolge des temperaturabhängig ansteigenden Leitwerts der Stromverlauf an und erreicht am Siedepunkt des Wassers den ersten Strompegel I- bei 1,12% des Sollwerts. Das Wasser beginnt zu verdampfen, so daß (bei geschlossenem Einlaß- und Ablaßventil 6,8)' der Wasserspiegel im Behälter 1 sinkt und sich die Eintauchtiefe des Elektrodenpaars 3 entsprechend verringert; der über das Elektrodenpaar fließende Strom sinkt ebenfalls. Dem Meßintervall ist eine bestimmte Zeitspanne T zugeordnet, die zwischen den beiden Strompegeln I_Q und I„ eine optimale Zeitspanne relativer Verdampfungszeit vorgibt, über die auto-adaptive Regelungseinrichtung 11 wird die Zeitzählung dieser Zeitspanne jedesmal dann in Gang gesetzt, wenn ein sinkender Stromverlauf den oberen Pegel I_Q erreicht. Es können nun zwei für die Regelung typische Zustände auftreten. Wenn die Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen im Wasser

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geringer ist als die für den Betrieb als optimal angesehene Konzentration, ist der sinkende Stromverlauf insgesamt flacher und erreicht, wie es bei dem ersten sinkenden Stromverlauf in Fig. 2 gezeigt ist, während der festgesetzten Zeitspanne T nicht den unteren Pegel Irj. Sobald dies bei Ablauf der Zeitspanne von der Regelungseinrichtung 11 festgestellt wird, betätigt diese das Einlaßventil 6, so daß über den Frischwasserzulauf Wasser in den Behälter 1 einströmt; dadurch steigt das ^ 10 Wasserniveau, bis bei der dem ersten Strompegel I₁ entsprechenden Menge¹ das Einlaßventil 6 wieder geschlossen wird. Der Dampferzeugungsprozeß wird bei geschlossenen Einlaß- und Ablaßventilen fortgesetzt, und der Stromverlauf sinkt erneut ab. Bei dem zweiten sinkenden Stromverlauf in Fig. 2 ist ein Betriebszustand eingezeichnet, bei dem die Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen optimal ist, d.h. daß der Stromverlauf während der Zeitspanne T das Meßintervall durchquert und am unteren Pegel I„ das Einlaßventil 6 wieder durch die Regelungseinrichtung 11 betätigt wird und sich der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten dritten Kurve des sinkenden Stromverlaufs wird vorausgesetzt, daß die Konzentration an leitfähigkeitsbestimmenden Bestandteilen so groß geworden ist, daß es für einen weiteren Betrieb bei optimalen Bedingungen notwendig wäre, einen gewissen Teil des im Behälter befindlichen Wassers abzulassen, um eine Dekonzentration vorzunehmen. Die Regelungsvorgänge im Zusammenhang mit dem Ablassen von Wasser werden anhand der Darstellung in Fig. 2a erläutert, die eine Vergrößerung des umrahmten Abschnitts in Fig. 2 darstellt. Der sinkende Stromverlauf erreicht auch in

diesem Fall den oberen Strompegel I_Q, wodurch die Zeitzählung für die Dauer der Zeitspanne T in Gang gesetzt wird. Sobald der das Meßintervall durchquerende sinkende Stromverlauf, der infolge der hohen Leitfähigkeit des Wassers relativ steil geneigt ist, am unteren Strompegel I^anlangt, wird festgestellt, wie groß die bis zum Ablauf der Zeitspanne T dauernde Restzeit T_R ist. Aus dieser Restzeit und einem in der Regelungseinrichtung gespeicherten Ablaßkoeffizienten K wird eine Ablaßzeit T_T, errechnet, und für die Dauer dieser Ablaßzeit T„

Λ. Λ.

steuert die Regelungseinrichtung 11 das Ablaßventil 8 an, welches öffnet und die entsprechende Menge Wasser aus dem Behälter 1 ausströmen läßt. Am Ende der Ablaßzeit T„ wird das Ablaßventil 8 geschlossen, und über die Regelungseinrichtung 11 das Einlaßventil 6 geöffnet; die nun folgende Frischwasserzufuhr hält an, bis das dem Sollwert entsprechende Wasserniveau erreicht ist und der Stromverlauf wieder auf den ersten Strompegel I-ansteigen kann. Der sich nun anschließende Regelungszyklus kann beispielsweise dem des ersten sinkenden Stromverlaufs in Fig. 2 entsprechen.

Die genaue Bestimmung der Wasserablaßmenge ist, wie vorstehend erläutert, für eine wirkungsgradgünstige Funktion von großer Wichtigkeit. Der Einsatz eines Mikroprozessors in der auto-adaptiven Regelungseinrichtung ermöglicht eine praktisch sofortige Ermittlung der jeweils erforderlichen Ablaßzeit T„.

In der rechten Hälfte von Fig. 2 ist ein Stromverlauf dargestellt, der sich ergeben kann, wenn beispielsweise aufgrund einer starken Sollwertänderung derart viel Wasser aus dem Verdampfungsbehälter 1 ab-

Ir *

gelassen werden muß, daß es zu einem Austauchen des Elektrodenpaars 3 aus dem Wasserniveau kommen kann. Bei einem solchen Austauchen wird der über das Wasser gebildete Heizstromkreis unterbrochen, und es kann zwischen dem absinkenden Wasserniveau und den Elektroden während des Austauchens zu einer heftigen Funkenbildung kommen. Um dies auszuschließen, ist eine Austauch-Sicherheitsschwelle vorgesehen, welche beim dar- · gestellten Ausführungsbeispiel 40% des Sollwerts beträgt. Bei dieser Schwelle fließt ein Strom I. über die noch in das Wasser eingetauchten Elektroden. Die Regelungseinrichtung 11 speichert zu Beginn eines Wasserablasses (unterer Strompegel I„ gemäß Fig. 2a) den entsprechend des eingestellten Betriebszustandes fließenden Strom und multipliziert diesen Stromwert mit einem vorgegebenen Austauch-Sicherheitsfaktor. Wenn nun beim weiteren Ablassen des Wassers der über das Elektrodenpaar fließende Strom den Austauch-Sicherheitsstromwert erreicht, betätigt die auto-adaptive Regelungseinrichtung 11 den Schütz 2, und dieser schaltet das Elektrodenpaar 3 vom Netz ab. Der Ablaßvorgang des Wassers wird weitergeführt, bis die errechnete Ablaßzeit T^ abgelaufen ist. Dann wird das Ablaßventil 8 geschlossen und das Einlaßventil 6 geöffnet, so daß Frischwasser zulaufen kann. Das Wasserniveau steigt an und benetzt nun wieder das Elektrodenpaar 3. Die Zeit zwischen der Abschaltung vom Netz und dem Ende des Wasserablasses wurde von der Regelungseinrichtung 11 ebenfalls erfaßt und gespeichert und wird gemäß einer bevorzugten Verfahrensmaßnahme mit dem Faktor 3 multipliziert. Wenn somit eine Zeit von 3T nach Beginn des sich ,an den Wasserablaß anschließenden Wasserzulaufs vergangen ist,

steuert die Regelungseinrichtung 11 den Schütz 2 an, damit dieser das Elektrodenpaar 3 wieder an das Netz schaltet und das Wasser auf Betriebstemperatur erwärmt und anschließend verdampft werden kann. Nach einem solchen Ablassen einer großen Wassermenge aus dem Behälter 1 schließt sich die erläuterte Regelung innerhalb des Meßintervalls nach den durch den neuen . Sollwert festgelegten Kriterien an.

In Fig. 1 ist die kombinierte Einlaß- und Ablaßventilanordnung durch ein Sieb 14 abgedeckt. Dieses Sieb verhindert, daß Mineralablagerungen in die Ventile gelangen, die deren Betrieb stören könnten. Um ein Verstopfen des Siebs 14 zu verhindern, kann es von Zeit zu Zeit hilfreich sein, den Wasserzulauf bereits vor dem Ende des Wasserablaufs zu öffnen, so daß eine Art Gegenspülwirkung in der Einlaß- und Ablaßventilanordnung erzeugt wird, welche die Bildung von Ablagerungen zumindest erschwert.

Bei der bisherigen Beschreibung der in den Fig.2 bzw. 2a dargestellten Stromverläufe wurde stets davon ausgegangen, daß die das Meßintervall begrenzenden oberen und unteren Strompegel I_Q und Iy während der Meßvorgänge festliegen. Bei jeder Änderung des Sollwerts ändert sich entsprechend die Lage des Meßintervalls, d.h. es verschiebt sich in dem dargestellten Koordina-.tensystem nach oben oder nach unten. Würde nun eine solche Sollwertänderung vorgenommen werden, wenn ein sinkender Stromverlauf den oberen Pegel I_Q des Meßintervalls bereits erreicht hat und eine Zeitzählung für die Zeitspanne T in Gang gesetzt wurde, könnte der Fall, beispielsweise bei einer Erhöhung des Sollwerts,

eintreten, daß der in der Darstellung nach oben verschobene untere Strompegel I.. den sinkenden Stromverlauf schneidet, bevor die innerhalb der Zeitspanne T vorzunehmende Erfassung des Stromverlaufs zu Ende geführt werden konnte. Die Regelungseinrichtung 11 würde beim Auftreffen des unteren Pegels Iy auf den Stromverlauf vor deren Ende der Zeitspanne T so reagieren, wie vorstehend für den Ablaßvorgang beschrieben. Um derartige, die aüto-adaptive Regelungseinrichtung 14 "täuschende" Änderungen der relativen Lage des Meßintervalls auszuschließen, ist vorgesehen, eine nach Beginn einer die besagte Zeitspanne T dauernden Zeitzählung erfolgende Sollwertänderung nicht auszuführen, sondern in der Regelungseinrichtung 11 zu speichern, so daß die zu Beginn der Zeitzählung das Meßintervall begrenzenden Strompegel I₀ und I,, noch so lange fixiert bleiben, bis die auf die Zeitspanne T bezogene Erfassung des Stromverlaufs beendet ist. Vorzugsweise wird bei einer während einer laufenden Zeitzählung erfolgenden Sollwertänderung das Ergebnis der gleichzeitig laufenden Erfassung des Stromverlaufs nicht ausgeführt sondern abgewartet, welche Regelungskriterien sich nach den neuen Sollwertbedingungen ergeben.

Wenn Sollwertänderungen beispielsweise in Form einer über längere Zeiträume vorprogrammierten Betriebs abfolge,über mehrere ansteigende und abfallende Sollwertstufen vorgenommen werden sollen, können die Sollwertstufen und auch die jeweilige Inderungsrichtung von der Regelungseinrichtung 11 gespeichert und in der gewünschten Reihenfolge ausgeführt werden.

Solange vor Verdampfungsbeginn das Wasser noch nicht die Betriebstemperatur erreicht hat, steigt der

Leitwert des Wassers mit zunehmender Temperatur. Von der Regelungseinrichtung 11 wird der während des Erwärmens des Wassers ansteigende Stromverlauf (vgl. Fig. 2) erfaßt, indem in kurzen Intervallen von beispielsweise 15 see Strom-Differenzmessungen vorgenommen werden, die anzeigen, ob der Stromverlauf immer noch steigt, oder ober bereits sinkt, wodurch der Verdampfungs beginri angezeigt werden würde. Auf diese Weise wird zunächst die jeweils im Behälter befindliche Menge Wasser auf Betriebstemperatur erwärmt.. Sobald über die Strom-Differenzmessungen eine Richtungsänderung festgestellt wird, und der dabei gemessene Stromwert von dem des sollwertbezogenen ersten Strompegels I- abweicht, erfolgt eine entsprechende Nachregulierung, beim geschilderten Beispiel durch Öffnen des Einlaßventils, bis im Behälter der dem eingestellten Sollwert entsprechende Wasserstand erzielt ist.

Wenn z.B. nach einem Austausch eines durch Mineralablagerung betriebsunfähig gewordenen Dampferzeugungsbehälters 1 noch kein Wasser eingelassen wurde, stellt die auto-adaptive Regelungseinrichtung 11 nach kurzer Einschaltdauer fest, daß über das Elektrodenpaar 3 kein Strom fließt und öffnet das Einlaßventil 6, so daß der Wasserzulauf rasch eingeleitet wird. Ab einem bestimmten Wasserniveau wird bei eingetauchtem Elektrodenpaar 3 die vorstehend beschriebene Strom-Differenzmessung während des Erwärmens des Wassers durchgeführt.
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Nach einer längeren Betriebsdauer lagern sich im Dampferzeugungsbehälter 1 Mineralien ab und sein wasseraufnehmender Querschnitt verringert sich,·bis

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die zur Verfügung stehende Wassermenge nicht mehr ausreicht, eine bestimmte Verdampfungsleistung zu erbringen. Wenn der Vollstand-Sensor 4 durch das Wasserniveau erreicht wird, bevor bei auf Betriebstemperatur erwärmtem Wasser ein dem ersten Strompegel I- entsprechender Strom fließt, läßt sich die durch den Sollwert vorgegebene Verdampfungsleistung praktisch nicht mehr erreichen und der Dampferzeugungsbehälter muß ausgetauscht werden. Der vorgenannte Fall betrifft einen sogenannten abnormalen Betriebszustand des Dampferzeugers, der neben anderen, nachstehend anhand von Fig. 3 beschriebenen weiteren abnormalen Betriebszuständen, von der auto-adaptiven Regelungseinrichtung 11 erfaßt und über die Anzeigeanordnung 13 sichtbar oder akustisch vernehmbar gemacht wird.

Sämtliche beschriebenen und weitere vorgesehenen Verfahrensabläufe und Funktionen sind Bestandteile des Programms des Mikroprozessors, den die Regelungseinrichtung 11 aufweist. In Fig. 3 ist ein vereinfachtes Flußdiagramm der beschriebenen Regelung dargestellt. Sämtliche in diesem Flußdiagramm angegebenen Funktionen, wie das Abfragen von Störungen, von bestimmten Betriebszuständen usw. werden mit Hilfe des Mikroprozessors realisiert.

Für eine Eingabe mit unterschiedlichen Betriebsparametern ist die Regelungseinrichtung 11 mit Kodierschaltern 12 versehen, welche dieser bzw. dem Mikroprozessor die gewünschten Werte, wie die Dampferzeugerleistung, die Netzspannung, die Anzahl der Elektroden (ob zwei, drei oder sechs Elektroden), den gewünschten Wasserablaßkoeffizienten K und die Dauer der

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Zeitspanne T eingeben. Beispielsweise lassen sich vier ■ Zeiten mit 50, 60, 80 und 150 Sekunden durch zwei Kodierschalter einstellen, und mit zwei weiteren Kodierschaltern kann ein bestimmter Ablaßkoeffizient K aus vier Ablaßkoeffizienten ausgewählt werden, z.B. kann Κ=2,3,^ oder 5 sein. Somit sind über einfache Eingabemittel viele Kombinationen zwischen der Zeitspanne T und den Ablaßkoeffizienten möglich, beispielsweise T= 50 see mit K=4 usw. Die in Fig. 3 ferner eingetragenen Parameter "Option + 10%" und "gleitende Schwelle" stellen Beispiele für Parameter-Erweiterungen dar, um Verfahrensabläufe, die außerhalb des normalen Betriebsrahmens liegen, vorzusehen. An der in Fig. 3 rechten Seite der auto-adaptiven Regelungseinrichtung 11 sind die verschiedenen Betriebsdaten und gesteuerten Elemente angegeben, die in Fig. 1 dargestellt sind. Zusätzlich sind zwei Tasteneingänge mit "manueller Ablaß" und "Anzeige-Wahl" bezeichnet. Die zugehörigen Tasten zu diesen Eingängen befinden sich auf der Bedienungstafel der Vorrichtung."Manueller Ablaß" bedeutet ein von der Regelungseinrichtung 11 unabhängiges Ablassen des im Behälter befindlichen Wassers, beispielsweise zum Zwecke des Austauschens eines Dampferzeugungsbehälters. Der Eingang "Anzeige-Wahl" bezieht sich auf die Anzeigeanordnung 13- Diese ist vorzugsweise mit einer dreistelligen Sieben-Segment-Anzeige versehen, und über eine (nicht gezeigte) Wahltaste lassen sich verschiedene aktuelle Betriebsdaten abrufen. Diese erscheinen dann auf der Sieben-Segment-Anzeige gemeinsam mit einer Anzeige für die Bezeichnung der jeweils abgerufenen Information auf einem Signalfeld.

Die in Fig. 3 dargestellten, über das Programm des Mikroprozessors der auto-adaptiven Regelungseinrichtung 11 ständig abgefragten und koordinierten Funktionen bedeuten im einzelnen:

a) Störung F1 "überstrom": Diese Störung liegt dann vor, wenn ein Heizstrom mit mindestens 140% des Sollwerts gemessen wird (vgl. Fig. 2). Die Vorrichtung wird bei dieser Störung über den Schütz 2 abgeschaltet und auf der Anzeigeanordnung 13 wird F1 angezeigt.

b) Störung F2 "Es fließt kein Strom bei maximalem Wasserspiegel": Wenn der Vollstand-Sensor 4 aufgrund des bis zu ihm angestiegenen Wasserniveaus aktiviert

15.wird und kein Strom über das Elektrodenpaar 3 fließt, wird die Störung F2 angezeigt und gleichzeitig das Einlaßventil 6 geschlossen.

c) Störung F3 "25 Min.-Einlaß": Wie beschrieben wird bei Betriebsbeginn und noch nicht erwärmtem Wasser im Dampferzeugungsbehälter 1 das Einlaßventil 6 geöffnet und Wasser einlaufen gelassen, bis entweder der Vollstand-Sensor 4 aktiviert ist oder der bei der Erwärmung des Wassers steigende Stromverlauf den ersten Strompegel I- erreicht. Normalerweise dauert es einige Minuten, bis einer dieser Zustände erreicht ist. Dann wird das Einlaßventil 6 geschlossen. Die Störung F3 meldet, daß das Einlaßventil länger als 25 Min. ununterbrochen geöffnet war, ohne daß einer der genannten Schaltfunktionen ausgeführt wurde. Auch bei dieser Störung wird das Einlaßventil geschlossen; die Vorrichtung bleibt in Betrieb.

d) Störung F4 "Zylinder verbraucht": Dieser Störungsfall wurde vorstehend beschrieben. Er wird in der Anzeigeanordnung 13 angezeigt; die Vorrichtung bleibt auch hier in Betrieb.

e) Störung F5 "Kein Heizstrom": Bei entleertem Dampferzeugungsbehälter 1 fließt über das Elektrodenpaar 3 kein Strom. Wird die Vorrichtung in Betrieb genommen, sollte das Einlaßventil 6 öffnen, und der Wasserzulauf in einer bestimmten Zeit die Elektroden eintauchen lassen. Die Störung F5 wird dann angezeigt, wenn nach bestimmten Zeiten noch kein Stromfluß über das Elektrodenpaar festgestellt'wird. Die Zeiten richten sich nach der Anzahl der Elektroden im Dampferzeugungsbehälter.

Sie betragen z.B. 5 Min. für Dampferzeugungsbehälter mit zwei Elektroden, 7 Min. bei Behältern mit drei Elektroden und 12 Min. bei Behältern mit sechs Elektroden.

f) Störung F6 "Strom steigt nicht": Diese Störung F6 wird angezeigt, wenn die gewünschte Steigerung der Dampfproduktion nicht erreicht wird.

Die Anzeigeanordnung 13 kann auch als Fernanzeige ausgeführt und -damit vom Standort der Vorrichtung unabhängig, beispielsweise in einer Schaltzentrale untergebracht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Regelung eines insbesondere zur Luftbefeuchtung eingesetzten Dampferzeugers, bei welchem mindestens ein in einen bis zu einem bestimmten Niveau mit Leitungswasser gefüllten Dampferzeugungsbehälter eingetauchtes Elektrodenpaar an Spannung gelegt und damit, unter Nutzung des Wassers als elektrischer Heizwiderstand, ein das Wasser erwärmender und verdampfender Heizstromkreis gebildet wird, dessen sich entsprechend der Wassertemperatur, der jeweiligen Wassermenge und der Konzentration an leitfähigkeitsbestimraenden Bestandteilen während des Erwärmens und Verdampfens ergebender zeitlicher Stromverlauf zur Regulierung der Zufuhrmenge von Frischwasser zum Behälter sowie der gegebenenfalls erforderlichen Ablaßmenge von im Behälter befindlichem Wasser herangezogen wird, wobei zumindest der nach Verdampfungsbeginn bei geschlossenem Wasserzu- und -ablauf von einem sollwertbezogenen ersten Strompegel (I₁) aus sinkende Stromverlauf erfaßt und in einem unterhalb dieses ersten Strompegels liegenden Meßintervall, das durch einen oberen (I_Q) und einen unteren Strompegel (Irr) sowie eine vorgegebene optimale Zeitspanne (T) relativer Verdampfungszeit begrenzt ist, mit dem durch dieses Meßintervall bestimmten Idealverlauf eines sinkenden Stromes verglichen wird, um die besagte Regulierung entsprechend den ermittelten Abweichungen durchzuführen,

dadurch gekennzeichnet, daß, sobald der sinkende Stromverlauf am oberen Strompegel (I₀) des Meßintervalls anlangt, eine die besagte Zeitspanne (T) dauernde Zeitzählung in Gang gesetzt und -falls in dieser Zeitspanne der sinkende Stromverlauf den unteren Strom pegel (Itj) nicht erreicht- am Ende der Zeitspanne der Wasserzulauf (5) geöffnet und solange offengehalten wird, bis der Strom wieder auf den ersten Strompegel (I₁) angestiegen ist, daß -falls der sinkende Stromverlauf den unteren Strompegel (Itj) vor Ablauf der Zeitspanne (T) erreicht- die jeweilige Restzeit (T_R) mit einem vorgegebenen Wasserablaß-Koeffizienten (K) in Beziehung gesetzt, daraus eine Ablaßzeit (T.,) errechnet und für die Dauer dieser Zeit der Wasserablaß

(7) geöffnet wird und daß am Ende der Ablaßzeit der Wasserzulauf (5) geöffnet und wiederum bis zum Anstieg des Stromverlaufs auf den ersten Strompegel (I-) offengehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Stromwert des sinkenden Stromverlaufs zu Beginn eines Wasserablasses gespeichert wird, daß dieser Stromwert mit einem vorgegebenen Austauch-Sicherheitsfaktor multipliziert wird, der entsprechend gewählt wird, daß sich mit ihm ein Austauch-Sicherheitsstromwert errechnen läßt, der oberhalb des bei einem Austauchen des Elektrodenpaars aus dem Wasserniveau fließenden Stromes liegt, daß, im Falle des Sinkens des Stromverlaufs unter diesen Austauch-Sicherheitsstromwert, der Heizstromkreis unterbrochen und die Zeit zwischen der Unterbrechung und dem Ende des Wasserablasses erfaßt und gespeichert wird und daß

■3'

-Ganach dem sich an den Wasserablaß anschließenden Beginn des Wasserzulaufs der Heizstromkreis nach einem Mehrfachen der gespeicherten Unterbrechungszeit wieder
eingeschaltet wird.
5

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzulauf vor dem Ende des
Wasserablaufs geöffnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine nach Beginn einer die besagte
Zeitspanne (T) dauernden Zeitzählung erfolgende Sollwertänderung zumindest bis zum Ablauf der eingeleiteten Zeitzählung nicht ausgeführt sondern gespeichert

wird und die zu Beginn der Zeitzählung das Meßintervall begrenzenden Strompegel (I₀, I„) fixiert werden, daß das sich jeweils einstellende Ergebnis am Ende der Zeitzählung nicht ausgeführt wird und daß die Sollwertänderung nach Ablauf der Zeitzählung vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Sollwertänderungen über mehrere ansteigende und abfallende Sollwertstufen diese sowie die jeweilige Änderungsrichtung gespeichert und der Reihe nach ausgeführt werden.

6. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, wobei vor Verdampfungsbeginn der während des Erwärmens des
Wassers ansteigende Stromverlauf erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß über eine in kurzen Intervallen
stattfindende Strom-Differenzmessung eine den Verdampfungsbeginn anzeigende Richtungsänderung des Stromverlaufs festgestellt wird und daß -falls der bei

Richtungsänderung gemessene Stromwert von dem des sollwertbezogenen ersten Strompegels (I.) abweichteine entsprechende Nachregulierung der Wassermenge vorgenommen und danach die während des Verdampfens meßintervallbezogene Regelung angeschlossen wird.

7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Austauchen des Elektrodenpaars bedingte Stromkreisunterbrechung festgestellt, der Wasserzulauf geöffnet und ab einem bestimmten Wasserniveau die besagte Strom-Differenzmessung während des Erwärmens des Wassers durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden An-

Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche abnormale Betriebszustände des Dampferzeugers festgestellt, in ein die Art eines abnormalen Betriebszustand kennzeichnendes Signal umgesetzt und zur Anzeige gebracht werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Dampferzeugungsbehälter (1) mit mindestens einem über einen Schütz (2) an Spannung anschließbaren Elektrodenpaar (3), einen Wasservollstand-Sensor (4), einen Frischwasserzulauf (5) mit einem Einlaßventil (6),einen Wasserablaß (7) mit einem Ablaßventil (8) und einen Dampfauslaß (9), umfassend ferner einen Stromwandler (10) in einer Zuleitung mindestens einer Elektrode des Paars sowie eine insbesondere mit dem Schütz, dem Wasservollstand-Sensor, dem Einlaß- sowie dem Ablaßventil und dem Stromwandler in Verbindung stehende autoadaptive Regelungseinrichtung (11), .dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Regelungseinrichtung (11) einen Mikroprozessor aufweist, der entsprechend programmiert ist, um die genannten Verfahrensabläufe zu steuern, zu koordinieren und ständig zu überwachen, daß der Regelungseinrichtung für eine Eingabe unterschiedlicher Betriebswert-Parameter Kodierschalter (12) zugeordnet sind und daß eine mit der Regelungseinrichtung in Verbindung stehende Anzeigeanordnung (13) vorgesehen ist, welche die jeweiligen normalen oder abnormalen Betriebszustände visuell und gegebenenfalls akustisch anzeigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeanordnung (13) eine mehrstellige Sieben-Segment-Anzeige aufweist sowie eine Wahltaste zum Abrufen verschiedener aktueller Betriebsdaten, um diese jeweils auf der Sieben-Segment-Anzeige sichtbar zu machen.