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Regelungseinrichtung mit Hilfssteuerung für Dampfkesselfeuerungsanlagen
zur Aufrechterhaltung gleichen Druckes im Feuerraum Bei Feuerungsanlagen, besonders
bei Dampfkesselfeuerungen, verlangt man aus betriebstechnischen Gründen, daß der
Druck im Feuerraum bei allen Belastungen möglichst konstant bleibt und sich nur
wenig unter dem Atmosphärendruck hält. Zur richtigen Einstellung dieses Druckes
bedient man sich bei handbetätigter Feuerung im allgemeinen des Fuchsschiebers.
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Wenn die Aufgabe vorliegt, eine Dampfkesselfeuerung mechanisch zu
regeln, so wird der Fuchsschieber im wesentlichen in derselben Weise wie die Brennstoff-
und Luftzufuhr geregelt, nämlich in Abhängigkeit von dem Dampfdruck oder von der
Dampfströmung oder von beiden gemeinsam. Diese Regelung erfolgt meistens unter Benutzung
einer Hilfssteuerung mit einem Taktgeber, der die gewünschteAbhängigkeit ergibt.
Wenn nunauch hierdurch der Fuchsschieber entsprechend der Kesselbelastung verstellt
wird, so hat man damit noch nicht die Gewähr, daß im Feuerraum der gewünschte Druck
bei allen Belastungen erhalten bleibt. Dazu bedarf es noch einer besonderen Maßnahme.
Sie besteht darin, daß man erfindungsgemäß die bei Regeleinrichtungen mit Hilfssteuerung
angewendete Rückführung unter die gemeinsame Einwirkung eines Druck- und eines Strömungsmessers
setzt, so daß auf die Rückführung zwei Impulskräfte, nämlich der konstant zu haltende
Druck im Feuerraum und der mit der veränderlichen Menge der Feuergase oder Verbrennungsluft
sich aus ihrer Strömung ergebende Druck wirken. Druck-und Mengenmesser werden zweckmäßig
zu einer einzigen Regelvorrichtung vereinigt.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
Der obere Teil der Abbildung zeigt die Regeleinrichtung, der untere Teil im kleineren
Maßstabe eine Dampfkesselanlage mit Wanderrost i und mit Unterwindgebläse 2. Die
Heizgase streichen in Pfeilrichtung 3 durch die Kesselzüge hindurch. Durch den Fuchsschieber
q. kann ihr Austrittsquerschnitt geregelt werden. Von dem Dampfsammler 5 führt eine
Dampfleitung 6 zu einer nicht gezeichneten Verbrauchsstelle. Bei 7 ist eine Stauscheibe
eingebaut, durch die nach dem Prinzip der Druckziffernmessung die strömende Dampfmenge
gemessen werden kann. Durch Rohrleitungen 8 und 9 werden die gemessenen Drücke unter
und über einen Kolben io geleitet, der in einem geschlossenen Zylinder i i geführt
und durch eine Feder 12 belastet ist. Die mit dem Kolben io verbundene Kolbenstange
13 hat an ihrem oberen Ende den Drehpunkt i4., der sich nach 1q.' oder IC verschiebt,
wenn die Druckdifferenz und damit
auch die strömende Dampfmenge
den größten oder den kleinsten -Wert erreicht. Im Drehpunkt 14 greift die Kolbenstange
13 an dem doppelarmigen Hebel 15 an, dessen beide anderen Drehpunkte mit 16 und
17 bezeichnet sind. Die im Drehpunkt 16 angreifende Stange 18 verschiebt den Steuerschieber
1g aufwärts oder abwärts, wodurch in bekannter Weise das bei 2o einströmende und
bei 21 abströmende Drucköl über oder unter den Steuerkolben 22 geleitet und dadurch
eine Verschiebung des Steuerkolbens herbeigeführt wird. Durch das Gestänge 23, 24
und 25 verstellt der Steuerkolben den Fuchsschieber 4. Auf den Drehpunkt 17 des
Hebels 15 wirkt ein vereinigter Druck- und Strömungsmesser durch die Stange 26,
die mit zwei Membranen 27 und 28 fest verbunden ist. Die Membran 27 steht von unten
unter dem Druck des Feuerraums, der an der Stelle 2g gemessen und durch die Rohrleitung
30 übertragen wird, und von oben unter Atmosphärendruck. Der Unterschied
beider Drücke soll aus betriebstechnischen Gründen nur wenige Millimeter Wassersäule
betragen und bei allen Belastungen konstant bleiben. Die zweite Membran 28 steht
von oben unter dem Druck des Feuerraums und von unten unter dem bei 31 gemessenen
und durch die Rohrleitung 32 übertragenen Druck der Feuergase kurz vor dem Fuchsschieber.
Der Unterschied dieser beiden Drücke ist ein Maß für die strömende Feuergasmenge
und folgt demselben Gdsetz, das der Druckdifferenzmessung mit Stauscheibe zugrunde
liegt, wobei nur an Stelle des Strömungswiderstandes der Stauscheibe derjenige der
Kesselzüge tritt. Der auf beide Membranen 27 und 28 sich absetzende, mit der Belastung
veränderliche Druck wird durch die Feder 33 aufgenommen. Die Feder ist so bemessen,
daß sie eine Grundbelastung aufnimmt, die dem konstant zu haltenden Druck im Feuerraum
entspricht und im übrigen eine Spannungsänderung auf ihrem Arbeitshub ergibt, die
der Zunahme der bei 2g und 31 gemessenen Druckdifferenz zwischen kleinster und größter
Kesselbelastung entspricht.
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Der Regelvorgang der ganzen Einrichtung geht in folgender Weise vor
sich: Bei einer bestimmten Kesselbelastung möge der Hebel 15 die stark ausgezogene
Lage 14-16-17 einnehmen. Wenn mehr Dampf verbraucht wird, stellt sich an der Stauscheibe
7 in der Dampfleitung 6 eine größere Druckdifferenz ein, die auf den Kolben 1o des
Taktgebers wirkt und den Punkt 14 aufwärts verschiebt. Dadurch wird der Hebel 15
gedreht, und zwar um den Punkt 17 als festen Drehpunkt, da sich zunächst bei Beginn
des Regelvorganges in den auf die Membranen, 27 und 28 wiAenden Drücken nichts ändert.
Hierdurch wird Punkt 16 sowie Steuerschieber 1g aufwärts bewegt, Drucköl tritt über
den Steuerkolben 22, und der Fuchsschieber 4 wird geöffnet. Da nun die durch die
Kesselzüge hindurchstreichende Feuergasmenge zunimmt, vergrößert sich die auf der
Membran 28 wirkende Druckdifferenz, biegt die Membran nach unten durch und verschiebt
infolgedessen Punkt 17 abwärts. Hierdurch wird auch Punkt 16 abwärts bewegt, der
Steuerschieber 1g wird in seine Deckstellung zurückgeführt, und die Bewegung des
Fuchsschiebers hört auf. Bei größter Dampfentnahme gelangt schließlich der Hebel
15 in die Lage 14'-16-i7' und sinngemäß bei kleinster Dampfentnahme in die Lage
14"-16-17". Wenn nun aus irgendwelchen Gründen der Feuerraumdruck von dem konstant
zu haltenden Wert abweicht, wenn er z. B. nach einem Regelvorgang, durch den der
Hebel 15 in die Lage 14'-16-z7' gekommen ist, tiefer als erwünscht unter .dem Atmosphärendruck
liegt, so wird der Drehpunkt 17 infolge der Einwirkung des Feuerraumdrucks auf die
Membran 27 noch über die Lage 17' hinaus abwärts verschoben. Dadurch dreht sich
der Hebe. 15 um den Punkt 14' so, daß Punkt 16 herunterrückt und der Steuerschieber
1g aus seiner Decklage nach unten verschoben wird. Der Steuerkolben 22 wird nun
durch Drucköl gehoben und der Fuchsschieber 4 wieder etwas geschlossen. Die Wirkung
des Schornsteinzuges wird hierdurch verringert, der Druck im Feuerraum steigt wieder,
bis er den gewünschten konstanten Wert erreicht, bei dem der Hebel 15 in die Gleichgewichtslage
14'-16-17' zurückgekehrt ist. Bedingung ist hierbei, daß sich bei konstant bleibendem
Feuerraumdruck der Drehpunkt 17 zwischen den Grenzlagen 17' bei größter und 17"
bei kleinster Feuergasmenge bewegt, wenn der Drehpunkt 14 sich zwischen den Grenzlagen
14' bei größter und 14" bei kleinster Dampfmenge verschiebt. Der im Schnittpunkt
16 der beiden Linien 14'-17' und z4"-17" angreifende Steuerschieber 1g befindet
sich dann in seiner Decklage, und der Fuchsschieber bleibt in der vorher eingestellten,
allein von der Strömungsmenge abhängigen Lage stehen. Ändert sich aber der Druck
im Feuerraum in dem einen oder andern Sinne, so muß sich Punkt 17 noch über 17'
hinaus nach unten und über 17" hinaus nach oben verschieben können, damit eine Korrektur
der Fuchsschieberstellung so lange erfolgen kann, bis der konstante Feuerraumdruck
erreicht ist.
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Die Anordnung beschränkt sich nicht allein auf die Regelung des Fuchsschiebers,
sondern läßt sich auf andere Regelvorrichtungen in den Feuergas- oder Luftkanälen
anwenden.
Auch kann man anstatt der Feuergasmenge die zugeführte
Verbrennungsluftmenge messen, da beide in der gleichen Beziehung zu der Dampfmenge
stehen.