DE532431C

DE532431C - Arrangement for the mechanical electrical control of the fuel and air supply in steam boiler systems

Info

Publication number: DE532431C
Application number: DES79347D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Liesegang
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1927-04-24
Filing date: 1927-04-24
Publication date: 1931-08-28

Description

Anordnung zur mechanischen elektrischen Regelung der Brennstoff- und Luftzufuhr bei Dampfkesselfeuerungen nach Patent 531016 Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Anordnung zur mechanischen elektrischen Regelung der Brennstoff- und Luftzufuhr bei Dampfkesselfeuerungen, bei der ein an eine Dampfsammelleitung angeschlossener Dampfdruckmesser gleichzeitig zwei mit verschiedener Charakteristik arbeitende Regelschaltungen steuert. Die Regelschaltung für die Regelung der Brennstoffzufuhr arbeitet dabei mit linearer Charakteristik, während die andere Regelschaltung für die Luftzufuhrregelung eine quadratische Charakteristik aufweist.Arrangement for the mechanical electrical control of the fuel and Air supply for steam boiler systems according to patent 531016, the subject of the main patent is an arrangement for the mechanical electrical control of the fuel and air supply in the case of steam boiler firing, in which one is connected to a steam manifold Steam pressure meter two control circuits working with different characteristics at the same time controls. The control circuit for regulating the fuel supply works with linear characteristic, while the other control circuit for air supply control has a quadratic characteristic.

Die Erfindung betrifft nun eine Weiterbildung der Anordnung nach dem Hauptpatent in der Weise, daß eine einwandfreie Einstellung der zuletzt erwähnten Regelschaltung in Abhängigkeit von dem gewünschten Belastungsgrad des Kessels ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der mit quadratischer Charakteristik arbeitenden Regelschaltung für die Luftzufuhrregelung ein zweiteiliger, von Hand regelbarer Widerstand angeordnet ist, dessen beide in verschiedenen Stromkreisen liegende Teile nach solcher Gesetzmäßigkeit ausgebildet sind, daß durch Regelung dieses Widerstandes die Empfindlichkeit dieser Regelschaltung und damit der gewünschte Belastungsgrad des Dampfkessels nach einer linearen Skala einstellbar ist. Die Regelung der Empfindlichkeit der mit linearer Charakteristik arbeitenden Regelschaltung bietet dabei keinerlei wesentliche Schwierigkeiten.The invention now relates to a development of the arrangement according to the Main patent in such a way that a proper setting of the last-mentioned Control circuit depending on the desired degree of load on the boiler allows will. This object is achieved according to the invention in that in the quadratic Characteristic working control circuit for the air supply control a two-part, manually adjustable resistor is arranged, both of which are in different circuits lying parts are designed according to such a law that by regulation this resistance, the sensitivity of this control circuit and thus the desired The degree of loading of the steam boiler is adjustable according to a linear scale. The regulation the sensitivity of the control circuit, which operates with linear characteristics no major difficulties.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Ein Dampfdruckmesser z, der an eine Dampfsammelleitung angeschlossen ist, enthält einen Kolben a, dessen oberer Teil 3 mit Verzahnung versehen ist. Der Kolben :2 wird zweckmäßig in an sich bekannter Weise durch nicht dargestellte Mittel ständig in Drehung gehalten, um Reibungsverluste möglichst zu vermeiden. Mit der Verzahnung 3 steht ein Zahnrad q. in Eingriff, auf dessen Welle 5 einerseits ein Quecksilberringrohrwiderstand 6 und andererseits eine Kurvenscheibe 7 befestigt sind. Die Kurvenscheibe 7 steht mittels eines Bandes :22 mit einer Welle a3 in Verbindung, auf der ein zweiter Quecksilberringrohrwiderstand 24 befestigt ist. Dieser Widerstand dient als Geberwiderstand für die Regelschaltung zur Steuerung der Brennstoffzufuhr. Diese Regelschaltung, die in genau gleicher Weise aufgebaut ist, wie diejenige nach dem Hauptpatent, enthält als wesentliche Bestandteile Widerstände 26 bis 28, Batterien 25 und 35, einen Motor 34, der über eine Exzenterscheibe 36 den Wanderrost antreibt, und eine auf der Welle des Motors angebrachte Tourendynamo 37 mit fremderregter Feldwicklung 38. Um den Motor 34 in Abhängigkeit von der Stellung des Widerstandes 24 zu steuern, sind einerseits ein Relais 29 und ein Umschalterelais 30 für den Stromkreis eines Motors 31 vorgesehen, der einen Vorschaltwiderstand 32 für die Feldwicklung 33 des Motors 34 einstellt. Die bisher beschriebene Regelschaltung wirkt in der Weise, daß bei jeder Verstellung des Geberwiderstandes 24 der Motor 3.4 die Geschwindigkeit des Wanderrostes so lange ändert, bis die von der Tourendynamo 37 erzeugte Spannung entgegengesetzt gleich der von der Stellung des Widerstandes 24 abhängigen, das Relais 29 beeinflussenden Spannung geworden ist. Zum Unterschied von der Anordnung nach dem Hauptpatent ist nun der Anschlußpunkt 39 für die Verbindungsleitung zwischen dem Relais 29 und dem Widerstand 27 verschiebbar angeordnet und mit einer lineären Skala versehen, die die Einstellung eines gewünschten Empfindlichkeitsgrades dieser Regelschaltung in Abhängigkeit von der gewünschten Kesselbelastung ermöglicht.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. A steam pressure meter z, which is connected to a steam collecting line, contains a piston a, the upper part 3 of which is provided with teeth. The piston: 2 is expediently kept constantly rotating in a manner known per se by means not shown in order to avoid friction losses as far as possible. With the toothing 3 there is a gear q. in engagement, on the shaft 5 on the one hand a mercury ring tube resistor 6 and on the other hand a cam 7 are attached. The cam disk 7 is connected by means of a band: 22 to a shaft a3 on which a second mercury ring tube resistor 24 is attached. This resistor serves as a transmitter resistor for the control circuit for controlling the fuel supply. This control circuit, which is constructed in exactly the same way as that according to the main patent, contains as essential components resistors 26 to 28, batteries 25 and 35, a motor 34 which drives the traveling grate via an eccentric disk 36, and one on the shaft of the Motor mounted touring dynamo 37 with separately excited field winding 38. To control the motor 34 depending on the position of the resistor 24 , a relay 29 and a switch relay 30 are provided for the circuit of a motor 31 , which has a series resistor 32 for the field winding 33 of the Motor 34 adjusts. The control circuit described so far works in such a way that with each adjustment of the encoder resistor 24, the motor 3.4 changes the speed of the traveling grate until the voltage generated by the touring dynamo 37 is opposite to that which is dependent on the position of the resistor 24 and influencing the relay 29 Tension has become. In contrast to the arrangement according to the main patent, the connection point 39 for the connection line between the relay 29 and the resistor 27 is slidably arranged and provided with a linear scale which enables the setting of a desired degree of sensitivity of this control circuit depending on the desired boiler load.

Auf der Zeichnung ist der Ringrohrwiderstand 24 in seiner Nullstellung dargestellt, in welcher der Widerstandsdraht vom Quecksilber kurzgeschlossen ist. Der Kolben i steht dabei in seiner oberen Grenzstellung, so daß bei einer Verstellung des Kolbens der Ringrohrwiderstand entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gedreht -#Iird und dadurch ein Teil des Widerstandsdrahtes aus dem Quecksilber heraustritt. In allen Zwischenstellungen des Kolbens zwischen der gezeichneten oberen Grenzstellung und der unteren Grenzstellung kann je nach der Änderung des auf ihn wirkenden Druckes eine Verstellung des Ringrohrwiderstandes 24 sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn je nach dem Sinne der Druckänderung erfolgen.In the drawing, the ring tube resistor 24 is in its zero position shown in which the resistance wire is short-circuited by the mercury. The piston i is in its upper limit position, so that an adjustment of the piston, the ring tube resistance is turned counterclockwise - # Iird and thereby part of the resistance wire emerges from the mercury. In all intermediate positions of the piston between the drawn upper limit position and the lower limit position can depend on the change in the pressure acting on it an adjustment of the ring tube resistance 24 both clockwise and counterclockwise clockwise depending on the direction of the pressure change.

In der auf der Zeichnung veranschaulichten Stellung des Ringrohrwiderstandes 24 und des Relais 29 fließt in dem das Relais enthaltenden Stromzweige kein Strom, weil der Spannungsabfall im Stromzweige 25, 26, 24 durch den von der Tourendynamo 37 im Stromzweige 37, 27 erzeugten Spannungsabfall kompensiert wird. Die Tourendynamo läuft dabei mit der kleinstmöglichstenTourenzahl. Erfolgt nun bei gleichbleibender Tourenzahl der Dynamo 37 aus der gezeichneten Stellung eine Verstellung des Ringrohrwiderstandes entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, so wird der Widerstand in dein Stromzweige 25, 26, 2q. vergrößert, und es fließt ein Strom durch das Relais 29, weil jetzt der Spannungsabfall, der von der Batterie 25 an den Anschlußpunkten des Relais 29 entsteht, den entgegengesetzt gerichteten Spannungsabfall, der von der Tourendynamo 37 erzeugt wird, überwiegt. Der Zeiger des Relais 29 schlägt nach einer bestimmten Richtung, z. B. nach links, aus. Durch die periodisch erfolgende Kontaktgabe am Relais 29 wird dann mittels des Umschalterelais 30 und des Hilfsmotors 31 der Widerstand 32 so verstellt, daß die Tourenzahl des Motors 34 und damit auch diejenige der Tourendynamo 37 zunimmt. Diese Regelung erfolgt so lange, bis die von der Tourendynamo 37 erzeugte Spannung wieder der an den Anschlußpunkten des Relais 29 herrschenden, von der Batterie 25 erzeugten Spannung entgegengesetzt gleich ist. Das Relais 29 nimmt dann wieder die gezeichnete Stellung ein. Nunmehr können Verstellungen des Ringrohrwiderstandes 24 und dadurch bedingte Verstellungen des Zeigers des Relais 29 in beiden Richtungen stattfinden.In the position of the ring tube resistor 24 and the relay 29 illustrated in the drawing, no current flows in the current branches containing the relay, because the voltage drop in current branches 25, 26, 24 is compensated for by the voltage drop generated by the touring dynamo 37 in current branches 37, 27. The touring dynamo runs with the smallest possible number of tours. If, with the number of revolutions remaining the same, the dynamo 37 is adjusted counterclockwise from the position shown, the resistance in the branches 25, 26, 2q. increased, and a current flows through the relay 29, because now the voltage drop that arises from the battery 25 at the connection points of the relay 29, the opposite voltage drop that is generated by the touring dynamo 37 outweighs. The pointer of the relay 29 suggests a certain direction, for. B. to the left. By periodically making contact on relay 29, resistor 32 is adjusted by means of changeover relay 30 and auxiliary motor 31 so that the number of revolutions of motor 34 and thus also that of revolving dynamo 37 increases. This regulation takes place until the voltage generated by the touring dynamo 37 is again the opposite of the voltage generated by the battery 25 at the connection points of the relay 29. The relay 29 then resumes the position shown. Adjustments of the ring tube resistance 24 and the resulting adjustments of the pointer of the relay 29 can now take place in both directions.

Mit dem obenerwähnten Ringrohrwiderstand 6, der unmittelbar von der Welle 5 aus angetrieben wird, sind eine Anzahl anderer Widerstände zu einer Brückenschaltung 8 vereinigt, die in entsprechender Weise, wie bei der Regelanordnung nach dem Hauptpatent, zur Regelung der Luftzufuhr dient. Die Brücke 8 wird aus einer Batterie 9 gespeist und enthält in ihrem Diagonalzweig ein Relais io mit Fallbügel i i, das über ein mittels Leitungen 13 an seinen Zeigerund an seine Gegenkontakte i2 an geschlossenes Umschalterelais 14 den Stromkreis für Rechts-und Linkslauf eines Motors 16 steuert, der mittels Leitungen 15 an das Umschalterelais 14 angeschlossen ist. Der Motor 16 verstellt dabei die Luftzufuhrklappe 17 in der Rohrleitung 2o so lange, bis ein mittels eines Rohres i9 angeschlossener Zugmesser 18 einen weiteren Ringrohrwiderstand 21 in der Brückenschaltung so eingestellt hat, daß das durch die Einstellung des Geberwiderstandes 6 gestörte Gleichgewicht der Brücke 8 wieder hergestellt ist. Im Gegensatz zu der Anordnung nach dem Hauptpatent sind nun in der Brückenschaltung gemäß der Erfindung außer festen Widerständen 4o -und 41 zwei von Hand regelbare Widerstände 42 und 43 vorgesehen mit einem gemeinsamen Regelglied 44. Diese Widerstände 42 und 43 sind jeder für sich in einzelne Stufen von verschiedenen, nach quadratischer Gesetzmäßigkeit ansteigenden Widerstandsbeträgen unterteilt, derart, daß für die Einschaltung jeder Stufe der gleiche Winkelweg von dem Kontaktahn 44. überstrichen wird. Die Widerstandsanordnung 42, 43 dient in noch zu besprechender Weise dazu, die Regelschaltung für die Luftzufuhr in linearer Abhängigkeit von der Belastung zu regeln.With the above-mentioned ring pipe resistor 6, which is directly from the Shaft 5 is driven off are a number of other resistors to a bridge circuit 8 combined, which in a corresponding manner, as with the rule arrangement according to the main patent, is used to regulate the air supply. The bridge 8 is fed from a battery 9 and contains in its diagonal branch a relay io with drop bracket i i, which has a by means of lines 13 to its pointer and to its mating contacts i2 to closed Changeover relay 14 controls the circuit for clockwise and counterclockwise rotation of a motor 16, which is connected to the changeover relay 14 by means of lines 15. The motor 16 adjusts the air supply flap 17 in the pipeline 2o until a by means of a pipe 19 connected draw knife 18 a further ring pipe resistance 21 has been set in the bridge circuit so that the setting of the Encoder resistance 6 disturbed balance of the bridge 8 is restored. In contrast to the arrangement according to the main patent are now in the bridge circuit According to the invention, in addition to fixed resistors 4o -and 41 two manually adjustable Resistors 42 and 43 are provided with a common control element 44. These resistors 42 and 43 are each for themselves in individual stages of different, after quadratic law subdivided into increasing amounts of resistance, in such a way, that for the activation of each stage the same angular path from the contact tooth 44. is painted over. The resistor arrangement 42, 43 is used in more to be discussed Way to do this, the control circuit for the air supply in linear dependence on the To regulate load.

Der Anordnung und Ausbildung des Widerstandes .42, 43 liegen folgende Überlegungen zugrunde: Wenn bei einem Kessel die Luft und die Brennstoffmenge geregelt wird, so muß in der Praxis die Möglichkeit bestehen, beide Größen in einfacher Weise einem von der Beschaffenheit des Kessels abhängigen Belastungsgrad anzupassen. Wesentlich ist dabei, daß zwecks Erleichterung der Bedienung beide Regelschaltungen nach der gleichen Gesetzmäßigkeit verstellt werden. Diese Frage ist besonders für solche Kesselanlagen von Bedeutung, die mit Kohlenstaubfeuerung arbeiten. Bei diesen Anlagen ist nämlich im Gegensatz zu den üblichen, mit Rostfeuerung versehenen Dampfkesseln nicht dauernd ein gewisser Brennstoffvorrat auf dem Rost vorhanden, so daß eine möglichst gleichmäßige Regelung der Luft- und Brennstoffzufuhr bei diesen Anlagen unbedingt erforderlich erscheint.The arrangement and design of the resistor .42, 43 are as follows Considerations: When regulating the air and the amount of fuel in a boiler is, it must be possible in practice to use both sizes in a simple manner to adapt to a degree of loading that depends on the nature of the boiler. Essential is that in order to facilitate the operation, both control circuits according to the adjusted according to the same regularity. This question is especially for them Important boiler systems that work with pulverized coal combustion. With these systems is in contrast to the usual steam boilers with grate firing not always a certain fuel supply on the grate, so that a As even as possible regulation of the air and fuel supply in these systems seems absolutely necessary.

Bei der Regelanordnung nach dem Hauptpatent ist zwar in der Brennstoffregelschaltung eine lineare Regelung, d. h. je Verstellweg eines Regelgliedes eine gleiche Belastungsänderung des Kessels in einfacher Weise durch Verschieben des Anschlußpunktes 39 am Widerstand 27 zu erreichen. Schwierigkeiten bietet es hingegen, bei der mit quadratischer Charakteristik arbeitenden Regelschaltung für die Regelung der Luftzufuhr eine lineare Einstellung in Abhängigkeit von der Belastung zu erzielen. Man könnte zunächst daran denken, die für diesen Zweck notwendigen Widerstände nach quadratisch steigendem Ohinbetrag zu wickeln. Dies bietet jedoch praktisch insofern Schwierigkeiten, als die notwendige Genauigkeit hierbei nur schwer oder überhaupt nicht zu erreichen ist. Es wird daher gemäß der Erfindung vorzugsweise eine stufenweise Unterteilung der diesbezüglichen Regelwiderstände angewendet. Dabei wird jede einzelne Stufe für sich abgeglichen in der Weise, daß die Widerstandsbeträge der einzelnen Stufen quadratisch ansteigen, beispielsweise von 5 zu 5 °/o Belastungsänderung. Es läßt sich dadurch, wie Versuche zeigten, eine für die Praxis genügende Genauigkeit erzielen. Die Größe der einzelnen Stufen kann dabei durch Rechnung ohne erhebliche Schwierigkeiten gefunden werden. Im allgemeinen genügt es, die lineare Skala für diesen Regelwiderstand von 2o bis auf ioo °/o Belastung, steigend um je 5 °/o, zu unterteilen.The control arrangement according to the main patent is in the fuel control circuit a linear control, d. H. an equal load change per adjustment path of a control element of the boiler in a simple manner by moving the connection point 39 on the resistor 27 to reach. On the other hand, it presents difficulties in the case of the quadratic characteristic working control circuit for regulating the air supply has a linear setting to be achieved depending on the load. One might think first of all the resistances necessary for this purpose according to the quadratic increasing amount to wrap. However, this presents practical difficulties in that it is necessary Accuracy is difficult or impossible to achieve here. It will therefore according to the invention, preferably a gradual subdivision of the relevant Rule resistors applied. Each individual stage is compared for itself in such a way that the amounts of resistance of the individual stages increase quadratically, for example from 5 to 5% change in load. It can be done like experiments showed, achieve an accuracy sufficient for practice. The size of each Levels can be found by calculation without significant difficulties. In general, it is sufficient to use the linear scale for this variable resistor from 2o to to be subdivided to 100 per cent load, increasing by 5 per cent.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for mechanical electrical control the fuel and air supply in steam boiler systems according to patent 53i oi6, thereby characterized that in the bridge circuit working with a square characteristic (8) a two-part, manually adjustable resistor for regulating the air supply (q.2, 43) is provided, both parts of which are switched on in different branches and are gradually subdivided according to such a regularity that by their adjustment a linear adjustment of the sensitivity of the control circuit (8) as a function caused by the desired load.

2. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that the individual stages differ from one another, according to square Regularity have increasing amounts of resistance and that the distance between the connection points of the individual stages is the same.