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Verfahren zum Betrieb von Dampfkesselanlagen mit Speicherungs- und
Feuerungsregelung Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zum Betrieb von
Dampfkesselanlagen mit selbsttätiger Regelung der Dampferzeugung tnit Hilfe von
selbsttätigen Feuerungs- und Speicherreglern. Gemäß dem Verfahren des Hauptpatents
sollen bei Abweichen von der Xormalleistun.g die Schwankungen zunächst durch die
Speicherregelung und erst, wenn diese Regelung nicht genügt, durch die Feuerungsregelung
aufgenommen werden. In Anlagen mit sich periodisch wiederholenden Belastungsdiagrammen,
z. B. in Elektri7itätswerken, Cellulosefabriken, sowie überhaupt in gut geleiteten
Betrieben, ist der Zeitpunkt, zu dem eine Belastungssteigerung oder -abnahme einsetzt,
vorher bekannt. Ist zur .Aufnahme der Belastungssteigerung auch eine Steigerung
der Feuerleistung erforderlich, so kann man das Feuer schon bei Eintritt der erhöhten
Belastung steigern und mit dem Wärmeüberschuß die Speicher laden, so daß in .dem
Augenblick, in welchem die erwartete hohe Belastung tatsächlich gebraucht wird,
das Feuer schon auf der .benötigten Stärke angelangt ist. Dieser bei Handregelung
leicht durchzuführende Kunstgriff ist-bei der selbsttätigen Regelung, :insbesondere
nach dem Verfahren des Hauptpatents ohne weiteres nicht anwendbar, da die Regler
darauf eingestellt sind, in bestimmter Reihenfolge nacheinander anzusprechen.
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Gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung wird eine einfache Maßregel
angegeben, durch die es ermöglicht wird, den Kunstgriff unter Inbetriebhaltung der
selbsttätigen Regler anzuwenden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der
Sollwert der Speicherung und der Feuerregelung relativ zueinander verschieblich
ist, und daß vor Belastungssteigerungen der Solldruck der Speicherungsregelung herab-,
der der Feuerungsregelung heraufgesetzt wird, bei Belastungsabnahme umgekehrt. Hierdurch
wird erreicht, daß bei herabgesetztem Solldruck ,der Speicherungsregelung der Speicher
auf Ladung arbeitet und gleichzeitig die Feuerungsregelung auf Steigerung der Feuerintensität
hinzielt. Es wird also der Zustand erreicht, daß der Speicher auf Kosten des verstärkten
Feuers geladen wird, bis bei Erreichen des angestrebten Zustandes die Verschiebung
wieder aufgehoben wird und Speicher- und Feuerungsregelung beai gleichem Solldruck
in der im Hauptpatent angegebenen Weise miteinander arbeiten.
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Die Verstellung der Sollwerte kann normalerweise von Hand, sie kann
aber auch durch ein einstellbares Uhrwerk erfolgen, wenn die
Belastungskurve
des betreffenden Werkes täglich vorauszusehen ist. Schließlich kann die Verstellung
noch von einem Apparat überwacht werden, der von der Tendenz der Belastungskurven
beeinflußt wird, derart, daß er bei über einen gewissen Winkel hinaus steil ansteigender
Belastungskurve die Verstellung im Sinne der voraussichtlichen Belastungssteigerung
vornimmt, bei Zurückgehen der Kurvensteilheit unter das bestimmte Maß dagegen wieder
auf normale Werte umstellt.
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Die Zeichnung zeigt an Hand von Schaubildern und Schemaskizzen .die
Wirkung und Durchführungsbeispiele für das Verfahren gemäß der Erfindung, und zwar
zeigt Abb. i ein Belastungsdiagramm, A bb. 2 die Reglercharakteristik bei Normalbetrieb,
Abb. 3 die Reglercharakteristilc vor einer Belastungszunahme, Abb.,4. ein Schema
einer Anlage mit Gleichdruckspeicher und Feuerungsregelung und einer hydraulischen
Vorrichtung zur Verstellung des Solldrucks, Abb. 5 eine elektrische Vorrichtung
zur Verstellung des Solldrucks, Abb.6 eine mechanische Vorrichtung zur Verstellung
des Solldrucks, Abb.7 einen Tendenzgeber zur selbständigen Verstellung der Solldrücke.
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In dem Diagramm der Abb. i, das einer Belastungskurve eines Elektrizitätswerkes
entspricht, bedeutet die ausgezogene Linie den Verbrauch, die gestrichelte Linie
die Feuerleistung. Am Morgen zum Zeitpunkt i soll die Feuerleistung in Voraussicht
der vom Zeitpunkt :2 ansetzenden Belastungsspitze gesteigert werden. Bis zum Zeitpunkt
3, in welchem Feuerleistung und Wärmebedarf übereinstimmen, wird der Speicher aufgeladen.
Von 3 an über die Dauer der Spitze, somit auch des Belastungstales, dessen tiefster
Punkt 4. ist, kann die Feuerung unverändert bleiben. Vor der zu erwartenden Nachmittagsspitze,
etwa im Zeitpunkt 5, wird die Feuerleistung wieder gesteigert, um vom Zeitpunkt
6 an über den Kulminationspunkt 7 der Spitze hinaus unverändert zu bleiben. Vom
Punkt 8 an sinkt dann die Feuerleistung wieder herab, bis sie bei Punkt 9 die für
den Nachtbetrieb erwünschte Höhe erreicht hat, die sie auch über den Schnittpunkt
io hinaus beibehält.
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Bei dem dargestellten Beispiel würde eine Umschaltung der Solldrücke,
etwa im Zeitpunkt i, die Zurückschaltung im Zeitpunkt 3 eine neue Umschaltung im
Zeitpunkt 5 und die Zurückschaltung im Zeitpunkt 6 erfolgen. Die Wirkungsverstellung
des Solldrucks ist aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich, während bei Abb.2 die Charakteristik
der Speicherregelung wie auch der Feuerungsregelung sich um den Normaldruck p"Z
als mittleren Druck bewegen, ist hei der Verstellung gemäß Abb. 3 der Solldruck
für die Speicherregelung p" so weit unter den Solldruck für die Feuerungsregelung
pf herabgesetzt, daß der höchste Punkt der Speichercharakteristik etwa in Höhe des
tiefsten Punktes der Feuerun.gscharakteristnk liegt. Es wird also bei dem entsprechenden
Druck der Speicher geladen, während gleichzeitig die Feuerung dauernd verstärkt
wird, wien es im Diagramm (Abb. i ) gezigt ist. Das Maß der Verstellung der Solldrücke
relativ zueinander kann j e nach den Bedürfnissen verändert werden, so daß der Schnittpunkt
der Speichercharakteristik mit der Feuerungscharakteristik herauf- oder herabgesetzt
werden kann.
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Einrichtungen zur Durchfiihrung des Verfahrens zeigen Abb. d. bis
6. Gemäß Abb. 4 gelangt der Dampf von den Kesseln i i in die Sammelleitung i2 und
zu den Verbrauchern 13. An die Sammelleitung ist der Wärmespeicher 14. angeschlossen,
der als Gefälle-oder als Gleichdruckspenciher ausgebildet sein kann. Der in der
Abbildung gezeichnete Gleichdruckspeicher erhält geregelt durch ein Ventil i 5 vorzuwärmendes
Speisewasser aus der Leitung 16 mittels der Pumpe i7. Das vorgewärmte Wasser wird
durch Leitung 18 zu den Kesseln, zu weiteren Vorwärmern oder zu anderen Verbrauchsstellen
geführt. Die Feuerungsintensität der Kessel wird durch die über Leitung i9 an das
Dampfnetz angeschlossenen Regler 2o überwacht. Diese Regler werden nicht vom absoluten
Dampfdruck der Leitung i9 aus gesteuert, sondern von einer Druckdifferenz dieses
Druckes gegenüber einem in der Leitung 21 herrschenden Druck. Dir Druck in dieser
Leitung 2.1 wiederum kann willkürlich durch Fernleitungen von einer Zentralstelle
aus überwacht werden, z. B. durch den Druckkörper 22 (Zylinder mimt Kolben, Membran
o. dgl.), der durch den Hebel 23 mit dem Gewicht 24 belastet wird. Dieses Gewicht
ist längs einer Skala 25 v erschieblich. Die Regler 2o wirken in einer der bekannten
Weisen durch elektrische, hydraulische oder mechanische übertragungsorgane 26 auf
dne Feuerung der Kessel ein, sei es, daß sie den Zug, die Brennstoffzufuhr, den
Unterwind o. dgl. beeinflussen.
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In gleicher Weise wie die Feuerungsregler wird der Speicherregler
15 von dem Regelorgan 27 aus verstellt, das einerseits über die Leitung 28 unter
dem Einfluß ,des Dampfdruckes, andererseits über die Leitung 29 unter dem Einfluß
eines verstellbaren Flüssigkeitssystems steht, Die Flüssigkeitssysteme 21 und 29
können nun durch Verschiebung
der Gegengewichte 24 auf gleiche
mittlere Basis gebracht oder gegeneinander in ihrem Solldruck verschoben werden.
Die Skalen 25 sind mit entsprechenden Aufschriften ,der eingestellten Solldrücke
versehen.
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Gemäß Abb. 5 wird der durch Leitung 28 herangeführte Dampfdruck in
einem einfachen Druckmeßorgan 3o auf einen Regel-lü')e131 wirksam, der durch
ein Ge-enge#,Niclit l 1 el 32 belastet ist. Das Gegengewicht 32 kann entgegen
der Wirkung einer Feder 33 mittels eines Eisenkerns 34. von einem Elektroinagneten
35 mehr oder weniger dem Drehpunkt genähert oder von ihm :entfernt werden. Der Elektromagnet
35 ist an ein elektrisches Netz derart angeschlossen, daß er durch Veränderung des
Reglers 36 mit den Widerständen 37 in seiner.Feldstärke geregelt werden kann. Bei
38 sind andere Regler für die gleiche Batterie anschließbar.
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Gemäß Abb. 6 ist eine Druckmeßdose 39 für die Speicherregelung, eine
Dose 40 für die Feuerungsregelung vorgesehen, die auf bei 41 und 4.2 angeschlossene
Regelorgane wirken. Die Dosen 39 und 4.o werden durch Gegengewichte 4_3 und :44.
belastet. Oberhalb dieser befinden sich Zusatzgewichte 4_5 und 4.6, die an einem
Seil 47 aufgehängt sind. Durch Verstellung des Hebels 4.8 nach links oder rechts
mittels des Seiles 49 wird entweder das Gegengewicht 43 zusätzlich belastet und
das G:gengewicht 4.4. entlastet oder umgekehrt. Bei Mittelstellung sind b,-ide Gegengewichte
unbelastet. Je nachdem, welches der Gewichte belastet ist, ergibt sich eine Veränderung
der Solldrücke zueinander in dem Sinne, daß für eine steigende oder für eine fallende
Belastung Vorsorge getroffen wird. Entsprechende Vermerke können an der Skala 5o
vorhanden sein.
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Die Verstellung der Solldrücke, gemäß A66. 4. der Gewichte 24, AN).
5 des Regulators 36 und Abb. 6 des Hebels 4_8 kann außer voll Hand gleichfalls selbsttätig
erfolgen, und zwar in Abhängigkeit von der Tendenz der Bedarfskurve. Diese Tendenz
kann beispielsweise auf folgende Art festgestellt werden.
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Der Dampfverbrauch wird in üblicher Weise durch einen Differenzdruckmesser
gemessen. Die Steigerung dieses Verbrauches macht sich in einer Bewegung des Meßinstruinentes
geltend, und die Schnelligkeit dieser Bewegung kann auf beliebige Weise, etwa durch
einen Kolben und Zylinder mit kleiner Öffnung oder durch andere Multiplikationsvorrichtungen,
wirksam gemacht werden. Es können auch die verschieden hohen Drücke vor .und hinter
der Meßstelle (Stauscheibe) auf relativ große flüssigkeitsgefüllte und miteinander
kommunizierende Behälter wirken. Bei konstantem Verbrauch stellt sich eine bestimmte
Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel in den beiden Behältern ein. Steigt oder
fällt der Dampfverbrauch, so muß eine andere Höhendifferenz eingestellt wenden,
und es findet durch die Rohrverbindung eine Flüssigkeitsbewegung zwischen den Behältern
statt. Die Stärke dieser Bewegung ist ein Maß für die Tendenz der Leistungskurve.
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Abb.7 zeigt ein Schema eines Tendenzgebers, der in ähnlicher Weise
Zusatzkräfte ausübt wie gemäß Abb. 6 durch Fern- oder Handverstellung ausgeübt werden
sollen. Der die Dampfleistung aufzeichnende und von einem Dampfmesser beliebiger
Konstruktion betätigte Schreibhebel 5i, der auf die Trommel 52 zeichnet, trägt an
einem Segment 53 und Seil 54 einen als Kugel ausgebildeten Kolben 55, der sich in
einem mit Flüssigkeit gefüllten Zylinder 56 bewegt. Der Flüssigkeitsraum dieses
Zylinders ist in seinem oberen Teil durch Leitung 57, in seinem unteren durch Leitung
58 mit den Anschlußschenkeln 59 einer Quecksilberwaage verbunden, deren Gefäße 6o
durch Leitung 62 miteinander kommunizieren. Die Waage ist im Punkt 63 gelagert und
kann :durch ein oberhalb des Auflagerpunktes anzuordnendes und verstellbares Gewicht
61 in die indifferente Gleichgewichtslage gebracht werden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung beruht darauf, daß der Kolben 55 undicht
im Zylinder 56 gleitet oder auch mit einer bei Ölbremsen üblichen einstellbaren
Umgehung arbeitet, so daß durch die Uridichtigkeit oder diese Umgehung im Ruhezustand
des Kolbens 55 Druckausgleich eintritt. Hebt oder senkt sich der Kolben dagegen,
so wird je nach der Geschwindigkeit seiner Bewegung ein Überdruck im oberen oder
unteren Teil des Zylinders 56 sich ergeben, der ein Übergewicht der Quecksilberwaage
nach der einen oder anderen Seite bewirkt, so daß in der gleichen Weise eine Verstellung
des Normaldruckes der Druckgeber 39 und 4.o vorgenommen wird, wie durch Belastung
mittels der Zusatzgewichte 4.5 und 4.6 in Abb. 6.
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Neben der Tendenz :der Belastungskurve kann auch die Tendenz der Spleicherinhaltszuna@hme
oder -abnahine wirksam werden. Auch kann an Stelle der Veränderung der Solldrucke
eine Veränderung des Regelbereichs oder :der Regelcharakteristik treten.