DE565803C

DE565803C - Control device for steam power plants

Info

Publication number: DE565803C
Application number: DEA58846D
Authority: DE
Inventors: Paul Dettenborn
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-08-23
Filing date: 1929-08-23
Publication date: 1932-12-08

Description

Für die Regelung der Krafterzeugung in Dampfkraftanlagen, also für die Regelung des den Kreisprozeß beschreibenden Treibmittels, ist bisher fast ausschließlich der Druckabfall des strömenden Dampfes als maßgebende Regelgröße benutzt worden. Der Druckabfall (Meßdruck) ändert sich bekanntlich quadratisch mit der durchströmenden Dampfmenge; infolgedessen wird bei geringen Mengenänderungen nur ein minimaler Meßdruck zur Verfügung stehen. Es ist allerdings bei dem heutigen Stand der Technik möglich, durch besonders empfindliche Druckregler auch diese geringen Meßdrücke für den RegelungsVorgang zu verwenden. Eine derartige Regelungseinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei jeder geringsten Änderung des Solldruckes, auf den die Regler abgestimmt sind, bereits ein Regelungsvorgang eingeleitet wird, was unerwünscht ist Hinzukommt, daß derartige Regler mit einer Rückführung versehen werden müssen, die den im quadratischen Verhältnis zunehmenden Regelimpuls auf eine lineare Funktion zurückführt,For regulating the generation of power in steam power plants, i.e. for regulating the the propellant describing the cycle process has so far been almost exclusively the pressure drop of the flowing steam has been used as the decisive control variable. The pressure drop As is well known, (measuring pressure) changes quadratically with the amount of steam flowing through; As a result, only a minimal measuring pressure will be available for small changes in quantity. It is, however possible with today's state of the art, thanks to particularly sensitive pressure regulators to use these low measuring pressures for the control process. Such a one The control device has the disadvantage, however, that with every slightest change in the setpoint pressure, the regulator is matched to it a control process has already been initiated, which is undesirable. that such regulators must be provided with a feedback that increases the square ratio of the control pulse traces back to a linear function,

as um die erforderliche lineare Beziehung zwischen der geforderten Dampfmenge und der einzuregelnden Größe (Brennstoffmenge, Verbrennungsluftmenge usw.) zu erhalten. Durch alle diese Umstände wird die mit dem Druckabfall als Regelimpuls arbeitende Regelvorrichtung sehr verwickelt und demnach teuer und unzuverlässig; sie bildet einen Herd zahlreicher Störungen, die eine Gefährdung der ganzen Anlage bedeuten.as is the required linear relationship between the required amount of steam and the size to be regulated (amount of fuel, amount of combustion air etc.). Through all of these circumstances, the control device working with the pressure drop as a control pulse becomes very involved and therefore expensive and unreliable; it forms a source of numerous disturbances which are a hazard of the whole system.

Diese Mißstände sollen durch die Erfindung vermieden werden. Zu diesem Zwecke wird vorgeschlagen, als Regelgröße nicht den Druckabfall des strömenden Dampfes, sondern die Menge der umlaufenden Flüssigkeit zu verwenden, und zwar der anfallenden Kondensatmenge. Durch die Regelung in Abhängigkeit von der im Verhältnis zum Dampfbedarf linear zu- oder abnehmenden Kondensatmenge kann man eine größere Genauigkeit erzielen als durch eine Regelung in Abhängigkeit vom Dampfdruck.These drawbacks are intended to be avoided by the invention. To this end, will suggested that the controlled variable is not the pressure drop of the flowing steam, but rather to use the amount of circulating liquid, namely the amount of condensate. By the scheme depending the amount of condensate that increases or decreases linearly in relation to the steam requirement one can achieve a greater accuracy than by a regulation in dependence from the vapor pressure.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is shown for example.

Die Abb. 1 zeigt einen Dampfkessel a, der mit einer Wanderrostfeuerung versehen ist. Der Wanderrost b wird durch den Motor c angetrieben, der seine Energie von einem Leonard-Aggregat d erhält. Der im Dampfkessel α erzeugte Dampf gelangt in das Dampfnetz e und aus diesem zu den Kondensationsmaschinen /. Der Abdampf der genannten Maschinen wird in Kondensatoren g niedergeschlagen; das anfallende Kondensat strömt durch die Leitung h in den Kondensatsammelbehälter i. Der Wasserabfluß ausFig. 1 shows a steam boiler a, which is provided with a traveling grate furnace. The traveling grate b is driven by the motor c , which receives its energy from a Leonard unit d. The steam generated in the steam boiler α enters the steam network e and from there to the condensation machines /. The exhaust steam from the machines mentioned is condensed into condensers g ; the resulting condensate flows through the line h into the condensate collecting tank i. The water drain off

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Paul Dettenboni in Berlin-Steglitz.Paul Dettenboni in Berlin-Steglitz.

dem Kondensatbehälter i wird durch ein Ventil k geregelt, welches bei normalem Betrieb immer die mittlere anfallende Kondensatmenge durchläßt. Im weiteren Verlauf wird das Kondensat durch die Pumpe/ dem Speisewasserbehälter m zugedrückt. Als kommunizierendes Gefäß ist an den Kondensatsammelbehälter i ein Meßgefäß η angebaut, in welchem sich ein kolbenartiger Schwimmer ο befindet. Die Kolbenstange greift an einen Hebel p an, mit dessen Verdrehung der Widerstand r vergrößert oder vermindert wird und mit ihm der durch die Erregerwicklung des Motors des Leonard-Aggregatsfif gehende Strom.the condensate container i is controlled by a valve k which, during normal operation, always lets through the average amount of condensate that occurs. In the further course of the process, the condensate is pressed shut by the pump / the feed water tank m. A measuring vessel η , in which a piston-like float ο is located, is attached to the condensate collecting container i as a communicating vessel. The piston rod engages a lever p , with the rotation of which the resistance r is increased or decreased and with it the current flowing through the excitation winding of the motor of the Leonard-Aggregatsfif.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Steigt die Belastung der Dampfkraftanlage, dann steigt mit dem Dampfverbrauch auch die in dem Kondensatbehälter i anfallende Kondensatmenge. Da das Ventil k immer die gleiche mittlere Kondensatmenge hindurchläßt, wird der Wasserspiegel nicht nur im Kondensatsammelbehälter i, sondern auch in dem mit diesem in Verbindung stehenden Meßgefäß η steigen. Hierdurch wird eine Aufwärtsbewegung des Schwimmerkolbens 0 bewirkt und damit eine Verminderung des elektrischen Widerstandes r. Infolgedessen steigt die Erregung des Nebenschlußgenerators des Leonard-Aggregats d und auch die erzeugte Gleichstromspannung, so daß die Drehzahl des Rostantriebsmotors c wächst und dem Dampferzeuger α eine größere Brennstoffmenge zugeführt wird.The mode of operation of this device is as follows: If the load on the steam power plant increases, the amount of condensate accumulating in the condensate container i increases with the steam consumption. Since the valve k always lets through the same average amount of condensate, the water level will rise not only in the condensate collecting container i, but also in the measuring vessel η connected to it. This causes an upward movement of the float piston 0 and thus a reduction in the electrical resistance r. As a result, the excitation of the shunt generator of the Leonard unit d increases and so does the DC voltage generated, so that the speed of the grate drive motor c increases and a larger amount of fuel is supplied to the steam generator α.

Sollte zufolge dauernder Überlastung der Dampfkraftanlage so viel Kondensat anfallen, daß der Wasserstand im Kondensatsammelbehälter i die höchst zulässige Grenze überschreitet, dann ist als Sicherung ein Schwimmer λ vorgesehen, der in dem geschilderten Falle eine völlige öffnung des Ventils k bewirkt. Die Pumpe / ist für maximale Kondensatmenge ausgelegt, so daß so lange ⁴S eine erhöhte Förderung stattfinden kann, bis die Belastung der Kraftmaschinen und der Wasserspiegel im Kondensatsammelbehälter i auf ihren Normalwert zurückgegangen sind. Auf den beschriebenen Regelungsvorgang der Dampfkraftanlage hat das Eingreifen des Schwimmerreglers m keinen Einfluß, da bei Überschreitung eines bestimmten Wasserstandes im Meßgefäß n, der unter dem Wasserstand des Schwimmers m Hegt, der Schwimmerkolben 0 seine höchste Lage erreicht und den Widerstand r kurzgeschlossen hat. Die Rostantriebsmotore laufen mit der höchsten Drehzahl, wodurch die Kesselanlage auf ihre maximale Leistung gebracht wird. Eine Überschreitung dieser Leistung ist weder erforderlich noch erwünscht.If, as a result of the constant overloading of the steam power plant, there is so much condensate that the water level in the condensate collecting tank i exceeds the maximum permissible limit, then a float λ is provided as a safety device, which in the case described causes the valve k to open completely. The pump / is designed for maximum amount of condensate, so that as long as ⁴ S can take place promote increased until the load of the engine and the water level in the condensate collection vessel i have decreased to its normal value. The intervention of the float regulator m has no influence on the described control process of the steam power plant, since when a certain water level in the measuring vessel n, which lies below the water level of the float m, is exceeded, the float piston 0 has reached its highest position and has short-circuited the resistance r. The grate drive motors run at the highest speed, which brings the boiler system to its maximum output. Exceeding this performance is neither necessary nor desirable.

Bei sinkender Belastung der Dampfkraftanlage verkleinert sich der Dampfbedarf der Kraftmaschinen /, und es sinkt mit ihm der Wasserstand sowohl im Kondensatsammeibehälter i als auch im Meßgefäß n, wodurch der Schwimmerkolben ο sinkt und der Erregerwiderstand r vergrößert wird, so daß die Umlaufzahl der Rostantriebsmotore sich verkleinert. Infolgedessen w^rird auch die Kohlenzufuhr und mit ihr die Leistung des Dampferzeugers α herabgesetzt. Der Impuls für die Verbrennungsluftregelung kann zweckmäßig von der Rostgeschwindigkeit abgeleitet werden. _,When the load on the steam power plant falls, the steam requirement of the engines / decreases, and with it the water level in both the condensate collection container i and in the measuring vessel n, which causes the float piston ο to decrease and the exciter resistance r to increase, so that the number of revolutions of the grate drive motors is reduced . Consequently, ^r w ith the carbon supply and α lowered the performance of the steam generator with it. The impulse for the combustion air control can be derived from the grate speed. _,

Die Abb. 2 veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in Anwendung auf die Regelung eines Gefällespeichers. Aus dem Dampfnetz e strömt wieder der Dampf der Kraftmaschine / zu, deren Abdampf im Kondensator g niedergeschlagen wird. Das anfallende Kondensat gelangt auch hier durch die Leitung h in einen Kondensatsammelbehälter i, an welchen das mit ihm kommunizierend verbundene Meßgefäß η angeschlossen ist. Die im Mittel anfallende Kondensatmenge wird durch das Ventil k der Pumpe / zugeführt, die es zweckmäßig einem Speisewasserbehälter zudrückt. Durch den im Meßgefäß η befindlichen Schwimmerkolben 0 wird das Ventil t in der Ladeleitung υ und das Ventil u in der Endladeleitung w des Speichers χ gesteuert, und zwar derart, daß bei steigendem Kondensatstand im Kondensatsammelbehälter i, der einer größeren Leistung entspricht, das Entladeventil u geöffnet und das Ladeventil t geschlossen wird, während bei sinkendem Wasserstand im Behälter i eine Öffnung des Ladeventils t und ein Abschließen des Entladeventils u erfolgt. Die Verbindung zwisehen dem Schwimmerkolben 0 und den Ventilen t und u kann unmittelbar durch ein Gestänge erfolgen oder auch, wenn erforderlich, mittelbar über einen Servomotor. Wenn erwünscht, kann das Ventil u auch noch vom Speicherdruck selbst beeinflußt werden, wodurch eine zusätzliche Regelung der Speicherentladung in Abhängigkeit von seinem Ladezustand erreicht wird.Fig. 2 illustrates the subject of the invention applied to the regulation of a sloping storage tank. The steam from the steam network e flows back to the engine /, the exhaust steam of which is condensed in the condenser g . The resulting condensate also passes through the line h into a condensate collecting container i, to which the measuring vessel η communicating with it is connected. The average amount of condensate is fed through valve k to the pump /, which expediently presses it to a feed water tank. The float piston 0 located in the measuring vessel η controls the valve t in the loading line υ and the valve u in the unloading line w of the memory χ , in such a way that when the condensate level in the condensate collection container i, which corresponds to a greater output, the unloading valve u opened and the charging valve is t closed, while with decreasing water level i an opening of the charging valve in the container and t is carried out, a complete and the unloader. The connection between the float piston 0 and the valves t and u can be made directly by a linkage or, if necessary, indirectly via a servomotor. If desired, the valve u can also be influenced by the accumulator pressure itself, as a result of which an additional regulation of the accumulator discharge is achieved as a function of its state of charge.

Die Wirkungsweise dieser Regelungseinrichtung ist nunmehr völlig klar: Steigt die Belastung der Kraftmaschine /, so strömt durch die Leitung h in den Kondensatsammelbehälter i eine größere Kondensatmenge, wodurch der Kondensatspiegel steigt, da das Ventil k nur immer die gleiche mittlere Kondensatmenge durchläßt. Infolgedessen wird der Schwimmerkolben ο sich aufwärts bewegen und damit das Ventil t schließen und das Ventil u öffnen, wodurch der erhöhte Dampf- 12a bedarf nicht aus dem Dampferzeuger bezogen zu werden braucht, sondern aus dem Dampf-The mode of operation of this control device is now completely clear: If the load on the engine / increases, a larger amount of condensate flows through line h into condensate collecting tank i , which increases the condensate level, since valve k only allows the same average amount of condensate to pass through. As a result, the float piston ο will move upwards and thus the valve t will close and the valve u will open, whereby the increased steam requirement does not need to be drawn from the steam generator, but from the steam generator.

speicher gedeckt wird. Sinkt hingegen die Belastung der Kraftmaschine, so sinkt mit ihr der Kondensatspiegel im Kondensatsammelbehälter i und der Schwimmerkolben im Meßgefäß n. Hierdurch wird ein öffnen des Ladeventils t und ein Schließen des Entladeventils u bewirkt, so daß die überschüssige Dampfmenge aus dem Dampfnetz durch die Ladeleitung ν in den Speicher χ strömen kann.memory is covered. On the other hand decreases the load on the engine, so decreases with it the condensate level in the condensate collection vessel i and the floating piston in the measuring vessel n. This is t and closing of the unloading valve and causes the opening of the charging valve, so that the excess amount of steam from the steam system through the charging line ν can flow into the memory χ.

Claims

Patent claims:

i. Device for regulating the generation of energy in steam power plants, characterized in that the amount of condensate produced is used as the controlled variable serves the prime mover.

2. Apparatus according to claim i, characterized marked that depending on the amount of condensate the grate speed of the boiler is regulated.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the presence of a storage tank connected in parallel to the main steam line, the discharge valve is activated when the amount of condensate increases of the storage tank is opened, the loading valve is closed and when the amount of condensate falls the unloading valve is closed and the loading valve is opened.

1 sheet of drawings