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Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit
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eines Unterwasser-Schiebetransporters Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7
und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Geschwindigkeitsregelung
der Schleppkette eines Unterwasser-Schiebetransporters für am Boden abgelagerte
Asche in Abhängigkeit von der Aschenlast auf der Kette.
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Ein Unterwasser-Schiebetransporter für am Boden abgelagerte Asche
wird für den kontinuierlichen Abtransport von Asche aus einem wassergefüllten, unterhalb
eines Ofens angeordneten Troges verwendet. Der Unterwasser-Schiebetransporter wird
kontinuierlich betrieben, weil der wassergefüllte Trog eine verhältnismäßig kleine
Aufnahmekapazität im Vergleich zu einem herkömmlichen wassergefüllten Auffangbehälter
unterhalb eines Ofens besitzt. Die Asche, welche von dem Ofen herabfällt, wird durch
das Wasser gelöscht und setzt sich am Boden des Troges ab. Die Schleppkette des
Unterwasser-Schiebetransporters besteht aus zwischen zwei parallelen Kettenlängen
angeordneten Mitnehmern, welche entlang der Bodenfläche des wassergefüllten Troges
schaben und die abgesetzte Asche zu dedund über die Entwässerungsrampe am Ende des
Unterwasser-Schiebetransporters befördern. Am oberen Ende der Entwässerungsrampe
läuft die Schleppkette über ein Zahnrad, kehrt ihre Richtung um und läßt die geförderte
Asche in einen Abfallbehälter fallen. Die Schleppkette läuft durch einen Schacht
unterhalb des wassergefüllten Troges zu dem entgegengesetzten Ende des Schiebetransporters.
Dann läuft die Schleppkette wiederum über ein Zahnrad, welches ihre Richtung umkehrt,
um den Zyklus des Durchlaufs durch den wassergefüllten Trog und des Aschentransports
zu und auf die Entwässerungsrampe zu wiederholen.
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Die hydraulische Antriebseinheit mit regelbarer Geschwindigkeit für
den Unterwasser-Schiebetransporter dreht eine Hauptantriebswelle am oberen Ende
der Entwässerungsrampe, wo die Mitnehmer und die Kette um ein Zahnrad laufen und
die Richtung umkehren. Die Geschwindigkeit, mit der die Schleppkette und die Mitnehmer
des Unterwasser-Schiebetransporters laufen, erreicht bis zu 5,49 m pro Minute (achtzehn
Fuß pro Minute), wobei die Normalgeschwindigkeit unter 3,048 m pro Minute (zehn
Fuß pro Minute) liegt, um Abnutzung und Energieverbrauch gering zu halten. Die Geschwindigkeit
der Schleppkette des Unterwasser-Schiebetransporters war zwar einstellbar, doch
wurde sie dadurch erhalten, daß manuell eine geeignete Geschwindigkeit ausgewählt
und die Antriebseinheit so eingestellt wurde, daß die gewählte Geschwindigkeit erreicht
wurde. Die gewählte Geschwindigkeit mußte notwendigerweise groß genug sein, um die
am Boden abgelagerte Asche zu entfernen, die unter den schlimmsten anzunehmenden
Bedingungen anfällt, so daß die Einstellung der gewählten Geschwindigkeit entsprechend
vorgenommen wurde. Unterschiedliche Aschenmengen wurden von jedem Mitnehmer abtransportiert,
je nachdem, wieviel Asche gerade anfiel. Da der Unterwasser-Schiebetransporter sich
im Betrieb, auch ohne Last, abnutzt, läuft ein solcher Unterwasser-Schiebetransporter
unnötig schnell und verursacht dabei unnötigen Verschleiß.
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Es besteht daher ein Bedarf für eine automatische Geschwindigkeitssteuerung
für einen Unterwasser-Schiebetransporter.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren
anzugeben, die eine automatische Geschwindigkeitssteuerung für einen Unterwasser-Schiebetransporter
vorsehen, welcher die erforderliche Aschenförderungskapazität des Unterwasser-Schiebetransporters
ermittelt und die Geschwindigkeit der Schleppkette des Unterwasser-Schiebetransporters
entsprechend der erforderlichen Aschenförderungskapazität einstellt.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7 erfindungsgemäß durch die in deren
kennzeichnenden Teilen angegebenen Merkmale gelöst.
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Die automatische Geschwindigkeitssteuerung ermittelt das Drehmoment
an der Hauptantriebswelle und regelt die Geschwindigkeit der Schleppkette des Unterwasser-Schiebetransporters
so, daß das Drehmoment an der Hauptantriebswelle auf den vorgesehenen Wert eingestellt
wird. Durch das Einhalten des vorgesehenen Drehmomentes an der Hauptantriebswelle
wird sichergestellt, daß die Kapazität des Unterwasser-Schiebetransporters zum Abtransport
der am Boden abgelagerten Asche der Menge angepaßt wird, mit der die Asche am Boden
anfällt. Auf diese Weise stellt die automatische Geschwindigkeitssteuerung der Schleppkette
des Unterwasser-Schiebetransporters die Verfügbarkeit der erforderlichen Boden-Aschenförderungskapazität
für alle Betriebsbedingungen des Ofens sicher.
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Die Erfindung beseitigt die Nachteile der manuellen Auswahl einer
geeigneten Geschwindigkeit gemäß dem Stand der Technik dadurch, daß die manuelle
Einstellung der Geschwindigkeit des Unterwasser-Schiebetransporters ausgeschaltet
wird. Nach der Erfindung wird der Druck der hydraulischen Flüssigkeit für den hydraulischen
Antrieb, der die Hauptantriebswelle dreht und damit die Schleppkette des Unterwasser-Schiebetransporters
antreibt, als Kenngröße für das Drehmoment an der Hauptantriebswelle gemessen. Es
wird ein dem hydraulischen Flüssigkeitsdruck proportionales Signal erzeugt und dazu
benutzt, die Geschwindigkeit der Schleppkette des Unterwasser-Schiebetransporters
als Funktion der jeweils aus dem wassergefüllten Trog geförderten Aschenmenge zu
regeln. Die Geschwindigkeit des hydraulischen Antriebes wird so gesteuert, daß sich
die gewünschte Drehzahl der Hauptantriebswelle einstellt und damit die Aschenförderung
der
am Boden anfallenden Asche angepaßt, während gleichzeitig der Verschleiß verringert
wird und damit einhergehend die Lebensdauer der Schleppkette, der Mitnehmer, der
Zahnräder und der Gleitteile verlängert wird.
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Die damit erreichte veränderliche Geschwindigkeit ermöglicht einen
verringerten Energieverbrauch im Vergleich zu der manuell eingestellten Geschwindigkeitssteuerung.
Die automatische Geschwindigkeitsregelung ermöglicht auch für die laufenden Betriebsbedingungen
das Arbeiten mit verringerter Geschwindigkeit, wodurch der Verschleiß an den Bauelementen
verringert wird. Außerdem erspart die automatische Geschwindigkeitsregelung eine
Bedienperson zur Auswahl der Geschwindigkeit, mit der der Unterwasser-Schiebetransporter
betrieben werden soll.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 eine Seiten-Schnittansicht eines Unterwasser-Schiebetransporters;
Figur 2 eine Einzeldarstellung des Antriebs- und Regelsystems des Unterwasser-Schiebetransporters.
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In der Zeichnung, insbesondere in Figur 1, ist ein erfindungsgemäßes
automatisches Ges chwindigkei tsregelsystem für einen Unterwasser-Schiebetransporter
für am Boden abgelagerte Asche dargestellt. Ein Unterwasser-Schiebetransporter 10
ist ein Gerät für die kontinuierliche Beförderung von am Boden abgelagerter Asche
eines Ofens. Der Unterwasser-Schiebetransporter 10 erhält die Asche von einem nicht
dargestellten Ofen in einem oberen Trog 12. Die Asche wird mit Wasser 14 gelöscht,
welches im oberen Trog 12 bis zur Höhe eines Überlaufs 15 enthalten ist. Das im
oberen Trog 12 enthaltene Wasser bildet auch eine Abdichtung zwischen dem Ofen
und
der Atmosphäre, so daß der Ofen unter einem anderen als dem atmosphärischen Druck
arbeiten kann. Vor dem Abtransport setzt sich die Asche am Boden des oberen Trogs
12 ab.
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Eine Schleppkette 16 besteht aus zwei parallelen Gelenkkettenlängen
mit Mitnehmern 18 zwischen den parallelen Längen. Während die Schleppkette 16 über
Führungszahnräder 20, über das angetriebene Zahnrad 22 und das Umkehrrad 24 läuft,
schaben die Mitnehmer 18 entlang der unteren Oberfläche des oberen Trogs 12 und
befördern die abgesetzte Asche bis zu der und auf die Entwässerungsrampe 26. Während
die Asche auf die Entwässerungsrampe 26 befördert wird, läuft das Wasser von der
Asche zurück in den oberen Trog 12.
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Der Winkel der Entwässerungsrampe 26 variiert in Abhängigkeit von
der physikalischen Gestaltung und vom verfügbaren Platz. Der Winkel der Entwässerungsrampe
26 gegenüber der Horizontalen liegt zwischen 250 und 450 und be-0 trägt typisch
35 . Wenn die Mitnehmer 18 beim Umlaufen um das obere Zahnrad 22 am oberen Ende
der Entwässerungsrampe 26 ihre Richtung umkehren, fällt die geförderte Asche in
einen Abfallbehälter. Die Schleppkette 16 läuft durch den wasserlosen unteren Trog
27 zurück und dann über die unteren getriebenen Zahnräder 28 zu der Umkehrrolle
24, um so den Umlauf zu vervollständigen.
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Die Umkehrrolle 24 ist mit einer Spann-Vorrichtung 30 ausgestattet,
um die Spannung in der Schleppkette 16 zu halten. Die Kettendehnung, die infolge
der Abnutzung in den Verbindungsgliedern auftritt, erfordert eine solche Spann-Vorrichtung
30.
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Der Unterwasser-Schiebetransporter 10 besitzt in dem oberen Trog 12
eine geringe Aschenaufnahmekapazität und erfordert deshalb einen kontinuierlichen
Betrieb während der
Betriebszeit des Ofens. Der Unterwasser-Schiebetransporter
fördert deshalb Asche mit der Menge, mit der sie anfällt Bei Betrieb des Unterwasser-Schiebetransporters
10 mit vorgegebenem Drehmoment an der Hauptantriebswelle 21 wird die Geschwindigkeit
der Schleppkette 16 in Anpassung an die anfallende Aschenmenge auf einen Mindestwert
verringert, wobei jeder Mitnehmer etwa die gleiche Aschenmenge abtransportiert.
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In Figur 2 ist eine Ausführungsform einer Geschwindigkeitssteuerung
für den Unterwasser-Schiebetransporter dargestellt.
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Der in der Geschwindigkeit veränderliche Antrieb 32 treibt direkt
oder indirekt die Hauptantriebswelle 21, auf der das Zahnrad 22 befestigt ist. In
der dargestellten Anordnung ist der in der Geschwindigkeit veränderliche Antrieb
32 ein Hydraulikmotor. Der in der Geschwindigkeit veränderliche Antrieb 32, die
Hauptantriebswelle 21 und das Zahnrad 22 drehen sich, wie dargestellt, im Uhrzeigersinn.
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Der Druckaufnehmer 34 überwacht den Druck der hydraulischen Flüssigkeit
und liefert ein Bezugs-Regelsignal, das dem Drehmoment an der Hauptantriebswelle
21 proportional ist, wie es der Druck der hydraulischen Flüssigkeit anzeigt.
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Der Druck der hydraulischen Flüssigkeit kann entweder am Einlaß zu
dem in der Geschwindigkeit veränderlichen Antrieb 32 oder als Differenzdruck parallel
zu dem in der Geschwindigkeit veränderlichen Antrieb 32 überwacht werden. Dieses
Drucksignal der hydraulischen Flüssigkeit wird dazu benutzt, die Geschwindigkeit
des in der Geschwindigkeit veränderlichen Antriebes 32 und damit die Geschwindigkeit
der Schleppkette 16 zu regeln.
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Dieses Drucksignal der hydraulischen Flüssigkeit, das der Druckaufnehmer
34 liefert, wird zu einem hydraulischen Druck-Sollwert in der Summierschaltung 36
addiert. Der hydraulische
Drucksollwert entspricht dem gewünschten
Drehmoment an der Hauptantriebswelle 21. Die Summierschaltung meldet eine Abweichung
entsprechend der Differenz des Spannungssignals zwischen dem Druckaufnehmer 34 und
dem hydraulischen Sollwert.
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Diese Abweichung, die die Summierschaltung 36 liefert, ist das Eingangssignal
für den Regler 38. Der Regler 38, der im gezeigten Beispiel ein Proportional- und
Integral-Regler (PI-Regler) ist, verarbeitet das Abweichungssignal und erzeugt am
Ausgang ein Regelsignal, das auf dem ermittelten Betriebsdrehmoment basiert, zur
Regelung des Ausgangs der hydraulischen Pumpe 40.
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Die hydraulische Pumpe 40 erhält das Steuersignal vom Regler 38 und
verändert den Durchfluß hydraulischer Flüssigkeit zur Regelung der Geschwindigkeit
des in der Geschwindigkeit veränderlichen Antriebes 32. Die hydraulische Flüssigkeit
wird mit Hilfe der hydraulischen Pumpe 40 zu dem in der Geschwindigkeit veränderlichen
Antrieb 32 über die Flüssigkeitsleitung 42 gepumpt. Die Flüssigkeitsleitung 44 führt
die hydraulische Flüssigkeit zur hydraulischen Pumpe 40 zurück. Die hydraulische
Pumpe 40 regelt die Geschwindigkeit der Schlep~kette 16 in Abhängigkeit vom Drehmoment
an der Hauptwelle 21 bis zur vorgesehenen Höchstgeschwindigkeit von nahezu 5,49
m pro Minute (18 Fuß pro Minute). Auf diese Weise regelt das automatische Geschwindigkeitskontrollsystem
für Bodenasche die Geschwindigkeit der in der Geschwindigkeit veränderlichen Antriebseinheit
32, damit die Geschwindigkeit der Hauptwelle 21, damit die Geschwindigkeit des Zahnrades
22 und schließlich damit die Geschwindigkeit der Schleppkette 16 in Abhängigkeit
vom Drehmoment an der Hauptwelle 21.
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Der gefüllte Bereich zwischen zwei Mitnehmern 18 sollte beim vorgegebenen
Solldrehmoment an der Hauptantriebswelle 21 zu etwa 65 % gefüllt sein. Wenn der
Unterwasser-Schiebetransporter 10 mit dem Solldrehmoment an der Hauptantriebswelle
21 arbeitet und die anfallende Aschenmenge anwächst, nimmt die Asche im Füllbereich
zwischen zwei Mitnehmern 18 zu und wächst das Drehmoment an der Hauptantriebswelle
21 und damit der hydraulische Druck.
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Das Anwachsen des hydraulischen Druckes, angezeigt am hydraulischen
Druckmesser 34 zeigt, daß die anfallende Aschenmenge zugenommen hat und daß deshalb
die Geschwindigkeit der Schleppkette 16 erhöht werden sollte. Da der hydraulische
Druck größer ist als der hydraulische Drucksollwert für das gewünschte Drehmoment
an der Hauptwelle 21, wird im Summierer 36 eine Stellgröße erzeugt. Der Regler 38
verarbeitet die Stellgröße, die der Summierer 36 erzeugt, und erhöht die Menge der
hydraulischen Flüssigkeit, die die hydraulische Pumpe 40 fördert. Da der in der
Geschwindigkeit veränderliche Antrieb 32 ein Motor mit festgelegter Verdrängung
ist, verändert die zum in der Geschwindigkeit veränderlichen Antrieb 32 fließende
Flüssigkeitsmenge dementsprechend die Geschwindigkeit des in der Geschwindigkeit
veränderlichen Antriebes 32. Ein Anwachsen des Drehmomentes an der Hauptwelle 21
verursacht einen Anstieg der Geschwindigkeit des in der Geschwindigkeit veränderlichen
Antriebes 32, damit ein Anwachsen der Geschwindigkeit der Hauptantriebswelle 21
und damit ein Anwachsen der Geschwindigkeit der Schleppkette 16. Wenn die Geschwindigkeit
der Schleppkette 16 anwächst, nimmt die Aschenfüllung zwischen zwei Mitnehmern 18
ab und nähert sich dem Sollwert von 65 % FUllung, und die Geschwindigkeit der Schleppkette
16 ist an die Menge der anfallenden Bodenasche angepaßt, solange die Solldrehzahl
an der Hauptantriebswelle 21 erhalten bleibt.
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Eine ähnliche, jedoch entgegengesetzte Ereignisfolge tritt ein, wenn
der Anfall an Bodenasche abnimmt. Wenn der Anfall
von Bodenasche
abnimmt, sinkt die Füllung des Raumes zwischen zwei Mitnehmern 18 unter 65 % Füllung
und verursacht eine Abnahme der Spannung der Schleppkette 16 und damit ein Nachlassen
des Drehmomentes an der Hauptantriebswelle 21 und damit ein Nachlassen des Druckes
der hydraulischen Flüssigkeit. Diese Abnahme des Druckes der hydraulischen Flüssigkeit,
die vom Druckaufnehmer 34 angezeigt wird, zeigt an, daß die Füllung des Raumes zwischen
zwei Mitnehmern 18 geringer als der Sollwert ist und daß deshalb die Geschwindigkeit
der Schleppkette 16 verringert wird, um die abtransportierte Aschenmenge an den
Anfall von Bodenasche anzupassen.
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Das Regelsystem steuert die Geschwindigkeit des in der Geschwindigkeit
veränderlichen Antriebs 32 so, daß die Geschwindigkeit der Schleppkette 16 möglichst
klein gehalten wird in Abstimmung mit der Menge an anfallender Bodenasche, indem
sie den Sollwert des Drehmomentes an ds:Hauptantriebswelle aufrechterhält. Das Regelsystem
verringert damit den Energieverbrauch im Vergleich mit einem manuell eingestellten
Geschwindigkeitssteuersystem. Das automatische Geschwindigkeitsregelsystem ermöglicht
auch das Arbeiten mit einer möglichst geringen Geschwindigkeit, während die Aschenförderungskapazität
erhalten bleibt, und es hält den Verschleiß an Bauteilen möglichst gering und verlängert
damit einhergehend die Lebensdauer der Schleppkette 16.
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- Leeiseite -