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Die
Erfindung betrifft unter Druck stehende Dampfkessel und ein Verfahren
zum Überwachen von
Turbulenzen in einem Dampfkessel.
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Bei
einer bekannten Anordnung eines unter Druck stehenden Dampfkessels
wird Wasser mit einer gesteuerten Rate in den Kessel eingespeist
und in dem Kessel erhitzt, um das Wasser in Dampf umzuwandeln. Die
zur Umwandlung des Wassers in Dampf erforderliche Wärme wird
von einem Brenner geliefert, dessen heiße Verbrennungsprodukte durch Kanäle in dem
Kessel geleitet und dann abgeführt werden.
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Der
Dampfkessel wird von einem Kesselsteuersystem gesteuert, das Informationen
von Sensoren empfängt,
die u. a. den Wasserstand in dem Kessel und die Anwesenheit von
Dampf in dem Kessel bezeichnen, und das die Durchflußrate von
Wasser in den Kessel steuert und außerdem ein Steuersignal an
ein Brennersteuersystem sendet, das den Brenner steuert. Das Brennersteuersystem
steuert u. a. den Durchfluß von
Brennstoff und Gas zum Brennerkopf in Abhängigkeit von einem von dem
Kessel empfangenen Bedarfssignal.
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Unter
Druck stehende Dampfkessel sind potentiell sehr gefährlich wegen
des im Kessel aufrechterhaltenen sehr hohen Drucks, und es ist somit
wichtig, daß diese
Kessel außerordentlich
sichere Steuersysteme haben. Ein Faktor, der berücksichtigt wird, um die Sicherheit
eines Systems zu gewährleisten, ist
die Wichtigkeit der Aufrechterhaltung des Wasserstands in dem Kessel
innerhalb vorbestimmter Grenzwerte.
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Die
international anerkannten Sicherheitsanforderungen in bezug auf
einen adäquaten
Wasserstand in unter Druck stehenden Dampfkesseln verlangen Fühleranordnungen,
um einen ersten Niedrigwasserstand („Niedrig Eins") unterhalb des normalen Betriebsbereichs
des Kessels zu detektieren und außerdem einen zweiten Niedrigwasserstand
zu detektieren, der noch niedriger als der erste Niedrigwasserstand
ist.
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Wenn
der erste Niedrigwasserstand detektiert wird, sendet das Kesselsteuersystem
ein Signal an das Brennersteuersystem und veranlaßt, daß der Brenner
abgeschaltet wird. Wenn dann der Wasserstand wieder über den
ersten Niedrigwasserstand ansteigt, sendet das Kesselsteuersystem
ein weiteres Signal an das Brennersteuersystem, das es zuläßt, daß der Brenner
wieder angefahren wird.
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Wenn
jedoch der Wasserstand weiter fällt und
den zweiten Niedrigwasserstand erreicht, sendet das Kesselsteuersystem
ein weiteres Signal an das Brennersteuersystem, welches ein Wiederanfahren ohne
manuellen Eingriff unterbindet. Die Forderung nach einem manuellen
Eingriff ist unpraktisch, wird jedoch als eine notwendige Sicherheitsanforderung betrachtet.
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Die
fehlerhafte Auslösung
entweder des ersten oder des zweiten Niedrigwasserstands ist teuer. Die
Auswirkung einer fehlerhaften Auslösung bei „Niedrig Eins" besteht im Abschalten
des Brenners; im günstigsten
Fall kann das einfach zu einem geringeren Wirkungsgrad führen, weil
der Brenner vollständig
abgeschaltet wird, anstatt nur einfach auf eine niedrigere Heizrate
heruntergeschaltet werden; im ungünstigsten Fall kann jedoch,
wie nachstehend erläutert
wird, die fehlerhafte Auslösung
dazu führen, daß der Brenner
zu einem Zeitpunkt abgeschaltet wird, zu dem der Wärmebedarf
in dem Kessel besonders hoch ist.
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Eine
fehlerhafte Auslösung
bei dem zweiten Niedrigwasserstand ist noch schädlicher, weil der Zustand wahrscheinlich
länger
dauert unter der Voraussetzung, daß der Brenner erst nach einem
manuellen Eingriff erneut angefahren werden kann.
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Eine
fehlerhafte Auslösung
kann ohne jeden Fehler in der Ausrüstung auftreten. Speziell ist
es nicht ungewöhnlich,
daß ein
plötzlicher
Bedarf für Dampf
von einem Dampfkessel auftritt; in diesem Fall kann innerhalb des
Kessels ein signifikanter Druckabfall im Kessel auftreten, so daß der Wasserstand
in dem Kessel ansteigt (infolge der kleinen Druckluftblasen, die
in dem Wasser im Kessel eingeschlossen sind). Der Druckabfall führt ganz
korrekt dazu, daß ein
Signal von dem Kesselsteuersystem zum Brennersteuersystem geleitet
wird, um die Heizrate des Brenners zu erhöhen, während gleichzeitig der Anstieg
des Wasserstands im Kessel dazu führt, daß der übliche Wasserzustrom in den
Kessel verringert oder unterbrochen wird.
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Wenn
sich dann das System erholt und der Druck im Kessel ansteigt, fällt der
Wasserstand im Kessel rasch und kann durchaus unter „Niedrig
Eins" fallen, was
dazu führt,
daß der
Brenner zu einem Zeitpunkt abgeschaltet wird, zu dem er möglichst
mit voller Leistung betrieben werden sollte. Es ist sogar möglich, daß der Wasserstandsabfall
den Stand „Niedrig
Zwei" erreicht,
so daß der
Brenner abgeschaltet bleibt, bis ein Bediener das System zurücksetzt.
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Sicherheitsüberlegungen
haben auch eine Auswirkung auf die Techniken, die zur Messung des Wasserstands
in dem Kessel angewandt werden. Aufgrund der Wichtigkeit des Detektierens
von „Niedrig
Eins" und „Niedrig
Zwei" werden separate
Sonden verwendet, um jeden der Pegelstände zu detektieren; manchmal
wird zwar eine kapazitive Sonde vorgesehen, um Wasserstände innerhalb
des normalen Betriebsbereichs zu erfassen, aber entsprechende leitfähige Sonden,
die erfassen, ob sie sich im Wasser befinden oder nicht, jedoch
keine weitere Anzeige des Wasserstands liefern, sind vorgesehen,
um „Niedrig
Eins" und „Niedrig
Zwei" zu detektieren.
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Häufig sind
andere leitfähige
Sonden auf anderen Niveaus oder Pegeln angebracht, so daß diese anderen
Niveaus auf ähnliche
Weise detektiert werden können.
Daher ist eine große
Zahl von separaten Sonden vorgesehen. Eine kapazitive Sonde wird nicht
als ausreichend zuverlässig
zur Detektierung der Wasserstände „Niedrig
Eins" und „Niedrig
Zwei" angesehen.
Besondere Bedenken bestehen dabei, daß die Signale von solchen Sonden
durch Temperaturänderungen
beeinflußt
werden und auch durch elektromagnetische Streustrahlung beeinflußt werden
können,
die von Einrichtungen im Umfeld der Sonden erzeugt wird.
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Ein
weiteres Problem bei dem Versuch, Wasserstände in Dampfkesseln zu messen,
besteht darin, daß dann,
wenn Wasser siedet, ein bestimmtes Maß an Turbulenzen vorhanden
ist, was es erschwert, den Wasserstand präzise zu messen.
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Das
Dokument US-A-6 078 729 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Messen des Wasserstands in einem Kessel.
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Bei
dem Verfahren gemäß der Erfindung
wird der Wasserstand in dem Kessel mit einer Wasserstand-Überwachungseinrichtung überwacht,
die imstande ist, eine Vielzahl von Wasserständen, die sich über einen
Bereich erstrecken, zu überwachen,
den Wasserstand zu einer Vielzahl von verschiedenen Zeitpunkten
zu überwachen
und die Überwachungsergebnisse
zu vergleichen, um auszuwerten, ob das Wasser turbulent ist oder
nicht.
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Die
Fähigkeit
auszuwerten, ob das Wasser turbulent ist oder nicht, ermöglicht die
Einführung
eines weiteren Sicherheitsfaktors: Wenn beispielsweise andere Steuerorgane
anzeigen, daß der
Kessel Dampf erzeugt, dann sollte das Wasser im Kessel turbulent
sein, und eine Auswertung, die besagt, daß keine Turbulenz vorliegt,
kann als Anzeichen für
eine Störung
betrachtet werden. Es versteht sich, daß im Kontext der vorliegenden
Beschreibung der Begriff "Turbulenz" jede Störung einer
ruhigen Wasseroberfläche
betrifft, wie sie durch eine Welle, eine die Oberfläche erreichende
Dampfblase oder durch Schaum an der Oberfläche verursacht werden kann.
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Bevorzugt
ist die Wasserstand-Überwachungseinrichtung
imstande, den Wasserstand kontinuierlich über ihren Bereich zu überwachen.
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Die Überwachungszeitpunkte
sind bevorzugt um weniger als eine halbe Sekunde und stärker bevorzugt
weniger als eine viertel Sekunde voneinander beabstandet. Bei einer
Ausführungsform
der Erfindung, die nachstehend beschrieben wird, beträgt die Überwachungsrate
zehnmal pro Sekunde. Die Rate ist bevorzugt erheblich kürzer als
die Periode einer Welle. Bevorzugt wird eine Vielzahl von Überwachungsergebnissen,
die sich über
einen Zeitraum erstrecken, der mehr als einen Wasserstandsspitzenwert
enthält,
miteinander kombiniert, um ein Maß für den Wasserstand zu liefern;
das ermöglicht
den Erhalt einer recht präzisen
Wasserstandsmessung auch dann, wenn das Wasser turbulent ist.
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Bevorzugt
wird das Kombinieren der Ergebnisse miteinander zugunsten von Ergebnissen
gewichtet, die einen relativ niedrigen Wasserstand angeben; wir
haben festgestellt, daß in
turbulentem Wasser in einem Kessel die Wasserstandsspitzenwerte
sehr wenig Wasser enthalten; bei einer Ausführungsform der nachstehend
beschriebenen Erfindung werden daher die höchsten und niedrigsten Wasserstandsergebnisse,
die in dem Zeitraum enthalten sind, aufgezeichnet, und ein Rückschluß auf den
tatsächlichen
Wasserstand wird erhalten, indem das niedrigste Wasserstandsergebnis
neunmal höher
gewichtet wird als das höchste
Wasserstandsergebnis.
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Bevorzugt
wird die Auswertung, ob das Wasser turbulent ist oder nicht, als
Eingangswert für
eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Brenners genutzt.
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Bevorzugt
ist ein Paar von Wasserstand-Überwachungseinrichtungen
vorgesehen. Bevorzugt sind die Wasserstand-Überwachungseinrichtungen Kapazitätssondenanordnungen.
Bevorzugt wird ein Mittelwert von Signalen von der einen Einrichtung
mit einem Mittelwert von Signalen von der anderen Einrichtung kombiniert,
um eine Auswertung des Wasserstands zu liefern.
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Bei
einem besonders bevorzugten Verfahren weist der Schritt der Überwachung
des Wasserstands in dem Kessel die folgenden Schritte auf: Vorsehen
eines Paars von Kapazitätssondenanordnungen,
die in dem Kessel angebracht sind, wobei jede Sonde sich über einen
Bereich von Wasserständen erstreckt
und die Sonden so angeordnet sind, daß sich die Kapazität jeder
Sonde in Abhängigkeit
von dem Wasserstand ändert,
und Messen der Kapazität jeder
Sonde, Vergleichen der Kapazitäten
miteinander, um zu prüfen,
ob sie übereinstimmen,
und Nutzen der Messung der Kapazität als Angabe des Wasserstands.
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Durch
das Vorsehen einer Kapazitätssondenanordnung
zum Messen des Wasserstands in dem Kessel wird es möglich, einen
großen
Bereich von Wasserständen
und, falls gewünscht,
alle Zwischenwasserstände
ohne eine große
Anzahl von Sonden zu messen. Außerdem
kann durch das Vorsehen eines Paars von Sonden, die dieselben Wasser stände messen,
die Sicherheit erheblich verbessert werden. Natürlich können, falls gewünscht, mehr als
zwei Sonden verwendet werden.
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen, daß der Brenner abgeschaltet
wird, wenn eine Diskrepanz zwischen den Kapazitäten der Sonden einen gegebenen
Wert überschreitet.
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Der
Bereich von Wasserständen, über den sich
die Sonden erstrecken, weist bevorzugt einen ersten niedrigen Wasserstand
unterhalb des normalen Betriebsbereichs auf. Somit werden die Sonden bevorzugt
verwendet, um den Wasserstand „Niedrig Eins" zu detektieren.
Ferner weist der Bereich von Wasserständen, durch den sich die Sonden
erstrecken, bevorzugt einen zweiten niedrigen Wasserstand unterhalb
des ersten niedrigen Wasserstands auf. Daher werden die Sonden bevorzugt
auch genutzt, um den Wert „Niedrig
Zwei" zu detektieren.
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Herkömmliche
Kapazitätssonden
sind zum Detektieren von „Niedrig
Eins" und „Niedrig
Zwei" als nicht
zufriedenstellend betrachtet worden wegen der Wichtigkeit dieser
Detektierung unter einem Sicherheitsaspekt. Wir haben jedoch festgestellt,
daß es durch
die Verwendung eines Sondenpaars zur Durchführung der gleichen Messungen
möglich
ist, eine sehr sichere Detektieranordnung bereitzustellen.
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Weiter
wird bevorzugt, daß der
Bereich von Wasserständen, über den
sich die Sonden erstrecken, sämtliche
anderen Wasserstände
einschließt, die
zu detektieren sind. In diesem Fall ist es nicht notwendig, irgendwelche
anderen Wasserstandsdetektoren abgesehen von diesen Sonden vorzusehen. Die
weiteren von den Sonden detektierten Wasserstände können die Grenzwerte des normalen
Betriebsbereich-Wasserstands und/oder ein hoher Wasserstand über dem
normalen Betriebsbereich und/oder andere Wasserstände sein,
die in der Praxis von bestimmten Gesetzen oder Vorschriften in einem
gegebenen Land gefordert werden können.
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Jede
der Kapazitätssonden
ragt bevorzugt von einem oberen Bereich des Kesselgehäuses nach unten.
Jede Sonde weist bevorzugt einen langgestreckten Kern aus elektrisch
leitfähigem
Material auf, der von einer Hülse
aus elektrisch isolierendem Material umgeben ist.
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Bevorzugt
ist das Paar von Kapazitätssondenanordnungen
im wesentlichen identisch.
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Jede
Kapazitätssonde
weist bevorzugt zusätzlich
eine Referenzkapazität
auf, deren Kapazitätswert
alternierend mit dem Sondenkapazitätswert erfaßt wird. Durch das Vorsehen
eines solchen Referenz-Kapazitätswerts
in jeder Sondenanordnung ist es möglich, jegliche Verzerrungen
des erfaßten
Kapazitätswerts,
die etwa auftreten könnten,
zu detektieren.
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Eine
Ursache für
eine solche Diskrepanz wäre
etwa eine Temperaturänderung
der Sondenanordnung. Dadurch würden
die erfaßten
Werte sowohl der Referenzkapazität
als auch der Sondenkapazität geändert werden,
und da die Referenzkapazität
bekannt ist, könnte
eine Korrektur des erfaßten
Werts der Sondenkapazität
vorgenommen werden.
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Falls
gewünscht,
kann ferner eine Temperaturüberwachungseinrichtung
in der Sondenanordnung vorgesehen sein und beispielsweise über eine Nachschlagetabelle
eine Korrektur berechnen, die an dem erfaßten Wert der Sondenkapazität vorzunehmen
ist; dann kann geprüft
werden, ob die beiden verschiedenen Methoden der Korrektur des erfaßten Werts
der Sondenkapazität
um nicht mehr als einen gegebenen Betrag abweichen, und wenn doch,
kann der Brenner abgeschaltet werden.
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Ein
weiterer Grund für
eine solche Diskrepanz kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung
sein. Wir haben festgestellt, daß es durch die Verwendung von
zwei Kapazitätssondenanordnungen
der beschriebenen Art möglich
ist, den Wasserstand mit einer Genauigkeit von plus/minus 2 mm in ruhigen
Bedingungen zu messen.
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Die
Messung der Kapazität
der einen Sonde kann mit der Messung der Kapazität der anderen Sonde alternieren,
oder die Messungen können gleichzeitig
durchgeführt
werden.
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Ein
Verfahren zum Überwachen
des Wasserstands in einem unter Druck stehenden Dampfkessel weist
die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Paars von Kapazitätssondenanordnungen,
die in dem Kessel so angebracht sind, daß sich jede der Sonden über einen
Bereich von Wasserständen
erstreckt, wobei die Sonden so angeordnet sind, daß die Kapazität jeder
Sonde sich in Abhängigkeit
von dem Wasserstand ändert,
und Messen der Kapazität jeder
Sonde, Vergleichen der Kapazitätswerte
miteinander, um auszuwerten, daß sie übereinstimmen, und
Nutzen der Messung der Kapazität
als eine Anzeige für
den Wasserstand.
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Die
Erfindung wird zwar vorstehend unter Bezugnahme auf ein Verfahren
definiert, es versteht sich jedoch, daß sie auch in einer Vorrichtung
verkörpert
sein kann, die einen unter Druck stehenden Dampfkessel aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung gibt ferner einen unter Druck stehenden Dampfkessel
an, der folgendes aufweist: ein Kesselgehäuse zur Aufnahme von Wasser
in dem Kessel, eine Wasserstand-Überwachungseinrichtung,
die imstande ist, eine Vielzahl von Wasserständen zu überwachen, die sich über einen
Bereich erstrecken, und eine Steuereinheit zum Speichern von Ergebnissen
der Überwachung
des Wasserstands zu einer Vielzahl von verschiedenen Zeitpunkten
und zum Vergleichen der Ergebnisse, um auszuwerten, ob das Wasser
turbulent ist oder nicht.
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Ein
unter Druck stehender Dampfkessel weist folgendes auf: ein Kesselgehäuse zur
Aufnahme von Wasser in dem Kessel, und einen Wasserstandsdetektor,
der ein Paar von Kapazitätssondenanordnungen
aufweist, die in dem Kesselgehäuse
so angebracht sind, daß sich
jede der Sonden durch einen Bereich von Wasserständen erstreckt, wobei die Sonden
so angeordnet sind, daß sich
die Kapazität jeder
Sonde in Abhängigkeit
von dem Wasserstand ändert,
und ein Steuer- und Verarbeitungssystem zum Messen der Kapazität jeder
Sonde, Vergleichen der Kapazitätswerte
und Bereitstellen eines Ausgangssignals, das den Wasserstand auf
der Basis der Kapazitätsmessungen
angibt.
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Es
versteht sich, daß vorstehend
beschriebene Merkmale in bezug auf Verfahren zur Steuerung des Betriebs
eines unter Druck stehenden Dampfkessels, Verfahren zur Überwachung
des Wasserstands in einem unter Druck stehenden Dampfkessel, Verfahren
zur Auswertung des Massestroms von Dampf aus einem unter Druck stehenden Dampfkessel
und Verfahren zum Überwachen
der Turbulenz in einem unter Druck stehenden Dampfkessel in jedem
der unter Druck stehenden Dampfkessel gemäß der vorstehenden Beschreibung
angewandt werden können,
wo immer das möglich
ist. Außerdem
kann ein Merkmal, das in bezug auf eines der oben beschriebenen
Verfahren beschrieben wurde, auch in jedem der anderen oben beschriebenen Verfahren
angewandt werden, wo immer das möglich ist.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben; diese zeigen in:
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1 eine
schematische Darstellung eines Brenners und eines unter Druck stehenden
Dampfkessels sowie einer Steuereinheit zur Steuerung des Brenners
und des Dampfkessels;
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2 eine
schematische Darstellung des unter Druck stehenden Dampfkessels
von 1;
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3 eine
Schnittansicht von einer von einem Paar von Kapazitätssondenanordnungen,
die in dem in 2 gezeigten unter Druck stehenden Dampfkessel
verwendet werden; und
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4 ein
Blockschaltbild der Signalsteuerungs- und -verarbeitungsanordnung,
die in jeder Kapazitätssondenanordnung
vorgesehen ist.
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1,
auf die zuerst Bezug genommen wird, zeigt einen Brenner 20 mit
einem Brennerkopf 21, einer Brennkammer 22 und
einem Kanal 23 für
Verbrennungsprodukte, die Abgase aufweisen. Wie nachstehend beschrieben
wird, verläuft
der Kanal durch einen unter Druck stehenden Dampfkessel; danach
werden die Abgase durch einen Abzug fortgeleitet.
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Luft
wird dem Brennerkopf 21 von einem Lufteinlaß 24 durch
ein Zentrifugalgebläse 26 und dann
durch einen Auslaßdämpfer 27 zugeführt. Der Brennerkopf 21 ist
imstande, entweder mit Gas oder Öl
als dem Brennstoff zu funktionieren; Gas wird dem Brennerkopf von
einem Einlaß 28 durch
ein Ventil 29 zugeführt,
während
dem Brennerkopf Öl
aus einem Einlaß 30 über ein
Ventil 31 zugeführt
wird.
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Eine
Steuereinheit 1 ist vorgesehen, um den Betrieb des Brenners
und des Kessels zu steuern. Die Steuereinheit 1 hat ein
Display 2, einen Näherungsdetektor 3 zum
Detektieren, ob sich eine Person in der Nähe befindet, und eine Gruppe
von Tasten 5, die es einem Bediener ermöglichen, Befehle in die Steuereinheit
einzugeben. Der Zweck des Näherungsdetektors
ist für
die vorliegende Erfindung nicht relevant und wird hier nicht weiter
beschrieben; seine Funktion ist in der GB-A-2 335 736 beschrieben.
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Die
Steuereinheit 1 ist mit verschiedenen Sensor- bzw. Fühlereinrichtungen
und Antriebseinrichtungen verbunden, wie die Zeichnung zeigt. Insbesondere
ist die Einheit über
einen Abgasanalysator 37 mit einer Abgasanalysesonde 38 (die
einen Temperaturfühler
aufweist) und mit einer Flammendetektiereinheit 40 am Brennerkopf
verbunden.
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Die
Steuereinheit 1 ist ferner über eine Inverterschnittstelleneinheit 41 und
einen Inverter 42 mit dem Motor des Gebläses 26 verbunden
(wobei die Schnittstelleneinheit 41 ein Rückführungssignal
von einem dem Gebläse 26 zugeordneten
Drehzahlmesser 26A empfängt), über einen
Luftservomotor 44 mit dem Luftauslaßdämpfer 27, mit einer
Luftdruckerfassungseinrichtung 45, die in dem Luftzuführkanal stromabwärts von
dem Auslaßdämpfer 27 vorgesehen
ist, verbunden, über
Brennstoffservomotoren 46 mit den Brennstoffventilen 29, 31 und
mit einem weiteren Servomotor 47 zum Einstellen der Konfiguration
des Brennerkopfs 21 verbunden.
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Die
oben beschriebenen Anschlüsse
beziehen sich auf die Steuerung des Brenners 20 durch die
Steuereinheit 1. Die Steuereinheit 1 ist jedoch auch über eine
RS485-Verbindung 48 mit einer weiteren Steuereinheit 49 verbunden,
die in 2 gezeigt ist und deren Funktionen nachstehend
beschrieben werden.
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Die
Brennkammer 22 des Brenners 20 ist im Inneren
eines Kessels 50 auf herkömmliche Weise angeordnet. In 1 ist
der Kessel 50 schematisch mit Strich-Punkt-Linien umrissen. 1 deutet
zwar darauf hin, daß die
Brennkammer direkt zu dem Abgaskanal 23 führt, der
Fachmann erkennt jedoch, daß in
der Praxis die gasförmigen
Verbrennungsprodukte einer Serpentinenbahn folgen, die einige Male durch
den Kessel 50 führt,
bevor sie den Abgaskanal 23 erreichen und zur Atmosphäre abgeleitet
werden.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Kessels und zeigt ein Kesselgehäuse 51,
das im Normalbetrieb ungefähr
bis zu der Höhe
gefüllt
ist, die in 2 mit der gestrichelten Linie
L1 gezeigt ist. Es versteht sich, daß die Brennkammer und die Kanäle für die Abgase
in 2 nicht gezeigt sind.
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Eine
Wasserleitung 52 führt
Wasser in das untere Ende des Kessels mit einer Rate zu, die durch Einstellungen
einer drehzahlgeregelten Pumpe 53 und über ein motorgetriebenes Steuerventil 54 bestimmt
ist. Ein Temperaturdetektor 59 erfaßt die Temperatur des Wassers,
während
es in den Kessel einströmt.
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Eine
Dampfauslaßleitung 55 entnimmt Druckdampf
vom Kopf des Kessels 51. Der Druck des aus dem Kesselgehäuse 51 entnommenen Dampfs
wird von einem Druckdetektor 56 erfaßt, während seine Temperatur von
einem Temperaturdetektor 57 erfaßt wird. Im Kopf des Kesselgehäuses 51 ist
ein Paar von Kapazitätssondenanordnungen 58A und 58B angebracht.
Die Kapazitätssondenanordnungen
sind miteinander identisch, und unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird
nachstehend eine davon beschrieben.
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Die
weitere Steuereinheit 49 empfängt Eingangssignale von den
folgenden Elementen (ausgenommen die Verbindung über die RS485-Leitung 48 zu
der Steuereinheit 1):
- a) jeder der
Kapazitätssondenanordnungen 58A und 58B;
- b) dem Dampftemperaturdetektor 57;
- c) dem Zulaufwassertemperaturdetektor 59;
- d) dem Steuerventil 54 (ein Rückführungssignal, das den Öffnungsgrad
des Steuerventils 54 bezeichnet); und
- e) der Pumpe 53 (ein Rückführungssignal, das die Einstellung
der Pumpe bezeichnet).
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Zusätzlich wird
ein Signal von dem Druckdetektor 56 entlang einer Leitung 60 (in 1 nicht
gezeigt) zurück
zu der Steuereinheit 1 geleitet, wo es ein Eingangssignal
bildet, das für
die Steuereinheit 1 den Bedarf angibt.
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Die
weitere Steuereinheit 49 liefert Ausgangssignale an die
folgenden Elemente (ausgenommen die Verbindung über die RS485-Leitung 48 zu
der Steuereinheit 1):
- i) das Steuerventil 54 (zum
Einstellen des Öffnungsgrads
des Ventils);
- ii) die Pumpe 53 (zum Einstellen der Pumpeneinstellungen);
- iii) eine Warnleuchte und einen hörbaren Alarm 61A bzw. 61B,
die aktiviert werden, wenn der Wasserstand auf einen ersten niedrigen
Wasserstand unter seinen Normalbetriebsbereich fällt („Niedrig Eins");
- iv) eine Warnleuchte und einen hörbaren Alarm 62A bzw. 62B,
die aktiviert werden, wenn der Wasserstand auf einen zweiten niedrigen
Wasserstand unter dem ersten Wasserstand fällt („Niedrig Zwei"); und
- v) eine Warnleuchte und einen hörbaren Alarm 63A bzw. 63B,
die aktiviert werden, wenn der Wasserstand auf einen hohen Wasserstand
oberhalb seines normalen Betriebsbereichs steigt.
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Es
versteht sich, daß die
verwendeten Warnleuchten- und Tonalarmeinrichtungen je nachdem, was
erforderlich ist, von Anwendung zu Anwendung verschieden sein können.
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In 2 bezeichnet
die gestrichelte Linie L1 die Mitte des normalen Betriebsbereichs
des Wasserstands in dem Kessel. Ferner sind eine gestrichelte Linie
L2, die „Niedrig
Eins" bezeichnet,
eine gestrichelte Linie L3, die „Niedrig Zwei" bezeichnet, und eine
gestrichelte Linie L4, die den hohen Wasserstand bezeichnet, eingezeichnet.
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Es
wird nun auch auf 3 Bezug genommen. Es ist ersichtlich,
daß jede
Kapazitätssondenanordnung 58A, 58B einen
Hauptkörper 70 und
eine langgestreckte Sonde 71 aufweist, die nach unten in das
Innere des Kessels ragt und sich durch den hohen Wasserstand (L4),
den Normalbetriebs-Wasserstand (L1), „Niedrig Eins" (L2) und „Niedrig
Zwei" (L3) erstreckt.
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Da
die Kesselgrößen unterschiedlich
sind, sind die Sonden 71 mit verschiedener Länge gefertigt,
und für
jeden Kessel wird eine Sonde geeigneter Länge gewählt. Beispielsweise können die
Sonden in einer Länge
von ungefähr
0,5 m, 1,0 m und 1,5 m verfügbar
sein.
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Jede
Sonde 71 ist aus einem zentralen Stahlstab 72 gebildet,
der von einer Hülse 73 aus
dielektrischem Material umgeben ist. An dem freien Ende der Hülse 73 ist
ferner ein Stöpsel 74 aus
dielektrischem Material vorgesehen, um dieses Sondenende dicht abzuschließen. Somit
bildet die Sonde 71 auf an sich bekannte Weise gemeinsam
mit dem die Hülse 73 umgebenden
Medium eine veränderliche
Kapazität.
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Da
die Kapazität
stark davon abhängt,
ob das Medium Wasser oder Dampf ist, so ist der Wert der Kapazität davon
abhängig,
wieviel von der Sondenlänge
von Wasser anstatt von Dampf umgeben ist. Somit liefert die Kapazität der Sonde
eine Anzeige des Wasserstands in dem Kessel für alle Wasserstände zwischen
und einschließlich
L3 und L4.
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Innerhalb
des Hauptkörpers 70 der
Kapazitätssondenanordnung
befindet sich eine sichere physische und elektrische Verbindung
mit der Sonde, und eine Leiterplatte 75 ist in einem erweiterten
rückwärtigen Bereich 76 des
Hauptkörpers 70 angebracht, wobei
die Leiterplatte 75 die notwendigen Verarbeitungsschaltkreise
trägt,
wie in Form eines Blockschaltbilds in 4 gezeigt
ist.
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Es
wird nun auch auf 4 Bezug genommen; diese zeigt
die als veränderliche
Kapazität
markierte Sonde 71, eine Referenzkapazität 77,
ein Relais 78, um die Sonde 71 und die Referenzkapazität alternierend
mit der Schaltung zu verbinden, einen Oszillator 79, einen
Prozessor 80, der sowohl die Operation des Relais 78 steuert
als auch gemeinsam mit dem Oszillator imstande ist, ein Maß für die erfaßte Kapazität durch
Detektieren der Frequenz eines Signals in einer die Kapazität enthaltenden
Schaltung zu liefern, und einen Treiberkreis 81, der ein
Signal von der Sondenanordnung an die weitere Steuereinheit 49 liefert.
Die Verbindung zwischen jeder Sondenanordnung 58A, 58B und
der weiteren Steuereinheit 49 erfolgt über RS485-Verbindungen.
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In
einem speziellen Beispiel der Erfindung variiert die Sondenkapazität zwischen
10 pF und 200 pF, die Referenzkapazität 77 ist 120 pF, der
Oszillator 79 ist ein Oszillator vom Typ 555,
der Prozessor 80 ist ein Prozessor 80188, und die Hülse 73 hat
einen Außendurchmesser
von 12 mm, einen Innendurchmesser von 6 mm und besteht aus PTFE
(Polytetrafluorethylen).
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Da
sich die Sondenkapazität
aufgrund einer Änderung
des Wasserstands ändert, ändert sich
die Frequenz des Ausgangssignals von der Sondenanordnung; typischerweise
ist die Ausgangsfrequenz in der Größenordnung von 45.000 Hz, und
eine Änderung
des Wasserstands von 1 mm ändert
die Frequenz um 20 Hz.
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Bei
Einfügung
in das Steuersystem der 1 und 2 wird die
Kapazität
jeder Sonde 71 alternierend mit der Referenzkapazität 77 dieser Sonde
gemessen. Im Fall einer Temperaturänderung sind die Werte sowohl
der Kapazität
der Sonde 71 als auch ihrer Referenzkapazität 77 betroffen,
so daß die Änderung
des Werts der Referenzkapazität
genutzt werden kann, um das Signal von der Sondenkapazität einzustellen,
um eine solche Temperaturänderung zu
kompensieren.
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Außerdem liest
die Steuereinheit 49 Signale von jeder der Sondenanordnungen 58A, 58B abwechselnd
aus, obwohl auch gleichzeitige Werte erhalten werden können, wenn
das erwünscht
ist. Typischerweise ist das Wasser in einem Dampfkessel zumindest
nahe der Oberfläche
etwas turbulent, und dadurch kann es sein, daß eine gewisse Ungenauigkeit
in die vorgenommene Messung eingeführt wird.
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Somit
ist die Steuereinheit 49 so angeordnet, daß eine gewisse
Diskrepanz in den Signalen von den Sondenanordnungen 58A, 58B zulässig ist,
aber abgesehen davon prüft
sie, daß das
Signal von der Referenzkapazität
den richtigen Kapazitätswert
angibt, und daß jede
von den Sonden 71 den gleichen Kapazitätswert und damit denselben
Wasserstand angibt. Eine spezielle Möglichkeit, wie Turbulenz im Wasser
zugelassen und sogar vorteilhaft genutzt werden kann, wird später beschrieben.
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Die
Verwendung der zwei identischen Sondenanordnungen 58A, 58B jeweils
mit ihrer eigenen Referenzkapazität für Prüfzwecke, wobei sämtliche Meßwerte von
beiden Sondenanordnungen gegeneinander überprüft werden, führt zu einem
besonders sicheren System.
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Der
Normalbetrieb des Brenners und Kessels ergibt sich für den Fachmann
aus der vorstehenden Beschreibung und wird nachstehend nicht weiter erläutert. Die
GB-A-2 138 610 und die GB-A-2 169 726 liefern weitere Einzelheiten
für den
Normalbetrieb des Brenners. Der Kessel arbeitet auf herkömmliche
Weise, wenn der Wasserstand normal ist, und liefert über die
Steuereinheit 49 Rückführungssignale,
die beispielsweise einen Abfall der Dampftemperatur bezeichnen,
an die Steuereinheit 1.
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Wenn
der Wasserstand in dem Kessel unter den mittleren Normalstand fällt, ist
die Programmierung der Steuereinheit 49 derart, daß die Geschwindigkeit
der Pumpe 53 am Wasserzulauf eingestellt wird, um mehr
Wasser in den Kessel einlaufen zu lassen; ebenso ist für den Fall,
daß der
Wasserstand in dem Kessel allmählich
geringfügig über den
durchschnittlichen Normalstand ansteigt, die Steuereinheit 49 so
programmiert, daß sie
das Steuerventil 54 schließt oder die Geschwindigkeit
der Pumpe 53 am Wasserzulauf herabsetzt, so daß weniger
Wasser in den Kessel zuläuft.
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In
beiden Fällen
wird jedoch der Betrieb des Brenners 20 nicht beeinflußt, weil
die Ausgangssignale von der Steuereinheit 1 sich nicht ändern.
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Wenn
jedoch beispielsweise der Wasserstand im Kessel auf den Wasserstand
L2 gemäß 2 fällt, reagiert
die Steuereinheit 49 auf verschiedene Weise: Erstens werden
die Warnleuchte 61A und der Tonalarm 61B aktiviert;
zweitens wird ein Signal über
die RS485-Verbindung 48 zurück zu der Steuereinheit 1 geleitet,
die dann den Brenner 20 abschaltet, indem die Zuführung von
Brennstoff und Luft zum Brennerkopf 21 abgeschaltet wird;
drittens wird der Wasserzulauf in den Kessel 5 durch Einstellung
des Steuerventils 54 und/oder der Pumpe 53 erhöht.
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Vorrausgesetzt,
daß der
Wasserstand dann wieder auf den Stand L1 ansteigt, kann die Steuereinheit 49 die
im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Maßnahmen umkehren. Wenn jedoch
aus irgendeinem Grund der Wasserstand weiter fällt, weil beispielsweise der
Wasserzulauf blockiert ist, werden dann, wenn er den Stand L3 in 2 erreicht,
die Warnleuchte 62A und der Tonalarm 62B aktiviert
und ein weiteres Steuersignal von der Steuereinheit 49 an die
Steuereinheit 1 gesendet, so daß ein Wiedereinschalten des
Brenners ohne manuellen Eingriff durch einen Bediener verhindert
wird.
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Wenn
der Wasserstand in dem Kessel auf den in 2 gezeigten
Stand L4 ansteigt, dann reagiert die Steuereinheit 49 gleichermaßen auf
verschiedene Weise: Erstens werden die Warnleuchte 63A und
der Tonalarm 63B aktiviert; zweitens wird ein Signal über die
RS485-Verbindung 48 zurück
an die Steuereinheit 1 übertragen,
die dann den Brenner 20 abschaltet, indem die Zuführung von
Brennstoff und Luft zum Brennerkopf abgeschaltet wird; drittens wird
der Wasserzulauf in den Kessel 5 gestoppt durch Einstellen
des Steuerventils 54 und/oder der Pumpe 53.
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Die
Kopplung der Steuerung des Kessels und der Steuerung des Brenners
ermöglicht
die Durchführung
von weiteren, anspruchsvolleren und vorteilhaften Steuerungsmaßnahmen.
Insbesondere würde
ein Fachmann etwa erwarten, daß das
System einfach so programmiert ist, daß immer dann, wenn der Wasserstand
ansteigt, die Wasserzulaufrate verringert wird, aber das braucht
nicht der Fall zu sein.
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Ein
Anstieg des Wasserstands in dem Kessel ist zwar gewöhnlich das
Ergebnis davon, daß die den
Kessel pro Zeiteinheit verlassende Dampfmenge zu dem Zeitpunkt geringer
ist als die in den Kessel pro Zeiteinheit zulaufende Wassermenge,
aber paradoxerweise ist es möglich,
daß der
Anstieg des Wasserstands auch dann auftritt, wenn die Rate, mit
der Dampf den Kessel verläßt, höher als
die Rate ist, mit der Wasser in den Kessel zuläuft.
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Wie
oben erläutert,
kann dieser Fall eintreten, wenn ein plötzlicher Dampfbedarf eintritt,
was zu einer Druckabnahme im Kessel und der entsprechenden Ausdehnung
der kleinen Blasen in dem Wasser im Kessel führt, so daß sich das Wasser ausdehnt
und somit der Wasserstand steigt. Die hier beschriebene Ausführungsform
der Erfindung kann diesen speziellen Fall erkennen, wie es nachstehend beschrieben
wird.
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Die
Reaktion auf einen steigenden Wasserspiegel ist dadurch bestimmt,
daß innerhalb
des Steuersystems auch ausgewertet wird, wie sich der Dampfdruck
im Kessel, der von dem Detektor 56 gemessen wird, ändert und
wie die Brennrate des Brenners 20 sich ändert, was beispielsweise aufgrund
der Information in der Steuereinheit 1 betreffend die dem Brenner
zugeführte
Brennstoffmenge ausgewertet werden kann.
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Die
Variablen Wasserstand, Dampfdruck und Brennrate können jeweils
in Abständen
von einer Sekunde erfaßt
werden, und ihre Bewegungen über
die letzten 20 Sekunden können
genutzt werden, um den Grund für
einen Anstieg des Wasserstands auszuwerten.
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Wenn
beispielsweise in einem Fall, in dem der Wasserstand mit niedriger
Rate ansteigt, der Druck im Kessel mit niedriger Rate steigt und
die Brennrate geringer wird, ist dies ein gutes Anzeichen dafür, daß der Anstieg
des Wasserstands einfach durch eine Abnahme des Dampfbedarfs bewirkt
ist.
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Als
Reaktion darauf, daß die
Steuereinheit 1 und die Steuereinheit 49 Signale
empfangen, die diese Situation bezeichnen, wird somit die Steuereinheit 49 wirksam
und reduziert mit niedriger Rate die Wassermenge pro Zeiteinheit,
die durch die Leitung 52 in den Kessel zuläuft.
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Wenn
andererseits der Wasserstand mit hoher Rate ansteigt, der Druck
im Kessel mit hoher Rate absinkt und die Brennrate ansteigt, ist
dies ein gutes Anzeichen dafür,
daß der
Anstieg des Wasserstands tatsächlich
ein Ergebnis eines plötzlichen Dampfbedarfs
ist.
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Als
Reaktion darauf, daß die
Steuereinheit 1 und die Steuereinheit 49 diese
Situation bezeichnende Signale empfangen, kann somit die Steuereinheit 49 dahingehend
wirksam werden, daß sie
die Wassermenge pro Zeiteinheit, die durch die Leitung 52 in den
Kessel einläuft,
auf der aktuellen Rate hält
oder erhöht.
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Es
ist ersichtlich, daß die
angewandten genauen Steuerungskriterien vom Konstrukteur des Steuersystems
und/oder von dem die Inbetriebnahme durchführenden Ingenieur, der das
Steuersystem installiert, variiert werden können.
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Beispielsweise
kann das System so angeordnet sein, daß dann, wenn nur eine Sondenanordnung
einen Wasserstand außerhalb
eines annehmbaren Bereichs detektiert, der Vorgang der Alarmauslösung und/oder
der Abschaltung des Brenners erst nach einer relativ langen Periode
von beispielsweise 20 Sekunden beginnt, während dann, wenn beide Sondenanordnungen
einen Wasserstand außerhalb
eines annehmbaren Bereichs detektieren, der Vorgang der Alarmauslösung und/oder
der Brennerabschaltung früher,
beispielsweise schon nach 10 Sekunden, beginnt.
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Ebenso
wie die Wahl von Werten für
das, was als "langsame" oder "schnelle" Änderungsrate einer Variablen
angesehen wird, ist es natürlich
auch möglich,
Werte von anderen Variablen in den Entscheidungsprozeß zur Steuerung
des Wasserstands einzuführen.
Durch Kombination der Steuerung des Brenners und des Kessels auf
die oben beschriebene Weise werden solche Anordnungen ermöglicht.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform liest die Steuereinheit 49 alle
Zehntelsekunden ein Wasserstandssignal von jeder der Sondenanordnungen 58A, 58B.
Zur Bildung eines Wasserstandssignals werden von zehn aufeinanderfolgenden
Meßwerten
von einer Sonde die höchsten und
niedrigsten Werte genommen, und ein Zehntel der Differenz zwischen
den Werten wird dem niedrigsten Wert hinzuaddiert, um zu definieren,
was dann als der Wert für
diese Sonde angesehen wird.
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Der
gleiche Vorgang wird für
die andere Sonde durchgeführt,
und die zwei so gewonnenen Werte werden gemittelt, um ein gutes
Maß für den Wasserstand
auch dann zu liefern, wenn das Wasser turbulent ist. Wir haben festgestellt,
daß es
zweckmäßig ist,
nur ein Zehntel der Differenz zwischen den Werten zu verwenden:
Eine Charakteristik einer typischen Welle in einem Kessel ist, daß Spitzenwerte der
Welle signifikant schmaler als Wellentäler sind; aus diesem Grund
und wegen anderer Formen von Turbulenz enthalten die Spitzenwerte
in dem turbulenten Wasser relativ wenig Wasser.
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Bei
dieser speziellen Ausführungsform
wird daher jede Sekunde ein Wasserstandswert erzeugt; dieser Meßwert kann
dann selbst vorteilhaft mit beispielsweise neun weiteren gleichartigen
Meßwerten kombiniert
werden, um einen mittleren Meßwert
zu liefern, der eine Periode von zehn Sekunden abdeckt. Dieser mittlere
Meßwert
kann mit irgendeiner gewählten
Rate bis hinunter auf einmal pro Sekunde aktualisiert werden.
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Die
Meßwerte
von jeder Sonde werden bei der vorliegenden Erfindung genutzt, um
eine Turbulenz zu detektieren. Wie nunmehr deutlich ist, kann erwartet
werden, daß die
Sondenanordnungen 58A, 58B Meßwerte mit kurzzeitigen Variationen
liefern, wenn Turbulenz vorhanden ist; insbesondere kann erwartet
werden, daß die
Meßwerte über einen
Zeitraum von einer Sekunde erheblich schwanken, wenn Turbulenz vorliegt.
Das bereits beschriebene Steuersystem kennt den Druck im Kessel
und die Wassertemperatur und weiß daher, ob das Wasser sieden und
somit turbulent sein sollte oder nicht.
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Änderungen
des Wasserstands von 2,5 mm oder mehr im Verlauf einer Sekunde können als
ein Anzeichen von Turbulenz betrachtet werden, und es ist daher
möglich
vorzusehen, daß das
Steuersystem eine weitere Überprüfung dahingehend
vornimmt, daß die
Sondenanordnungen 58A und 58B richtig arbeiten.
Im Fall eines Konflikts zwischen den Eingängen kann ein Tonalarm ausgelöst und/oder
der Brenner 20 abgeschaltet werden.
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Eine
gewisse Toleranz einer Differenz zwischen den Meßwerten von den Sondenanordnungen 58A und 58B ist
zwar erwünscht,
es ist aber auch erwünscht,
daß dann,
wenn die Meßwerte
weit auseinanderliegen und über
einen Zeitraum auseinander bleiben, der ausreichend lang ist, um Übergangsänderungen
zuzulassen, ein Alarm ertönt
und/oder der Kessel 20 abgeschaltet wird. Beispielsweise
kann das System so ausgelegt sein, daß eine Diskrepanz der Wasserstandswerte
von den jeweiligen Sondenanordnungen bis zu 50 mm für bis zu
20 Sekunden zulässig
ist.
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Das
oben beschriebene Steuersystem kann außerdem die Dampfmenge pro Zeiteinheit
auswerten, die den Kessel verläßt, und
kann daher die Notwendigkeit für
einen oder mehrere Dampfdurchflußmeßeinrichtungen überflüssig machen.
Die Auswertung erfolgt durch Auswerten der gesamten Energiezufuhr
pro Zeiteinheit in den Brenner und den Kessel und der Energieabgabe
pro Zeiteinheit mit Ausnahme in den Dampf. Die Differenz zwischen
der so ausgewerteten Energiezufuhr und der Energieabgabe ist natürlich ein
Maß für die Energie,
die in das Wasser/den Dampf im Kessel eingeführt worden ist. Wenn die ungefähre Temperatur
des in das System geleiteten Wassers bekannt ist und Temperatur
und Druck des Dampfs ebenfalls bekannt sind, wird es möglich, den
Strömungsdurchsatz
des Dampfs zu berechnen. Die Genauigkeit, mit welcher die Energiezufuhr
und die Energieabgabe ausgewertet werden, ist eine Frage der Konstruktionswahl,
aber ein spezielles Beispiel wird nachstehend angeführt.
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Die
Energiezufuhr zu dem System wird ausschließlich als aus der Wärme bestehend
angesehen, die durch Verbrennung des Brennstoffs in dem Brenner 20 erzeugt
wird. Die Steuereinheit 1 ist imstande, die verbrannte
Brennstoffmenge zu berechnen, und kann, falls gewünscht, auch
die Ergebnisse der Abgasanalyse von dem Analysator 37 berücksichtigen,
um die Energiezuführungsrate
zu jedem Zeitpunkt zu erhalten.
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Während der
Inbetriebnahme der Steuereinheit 1 kann eine kalibrierte
Brennstoffmeßeinheit
verwendet werden, damit die Steuereinheit 1 fähig ist,
einen Wert der Brennstoffdurchflußrate und/oder der Wärmeenergiezufuhr
entsprechend der jeweiligen Einstellung von einer Vielzahl von Einstellungen
des Brennstoffventils zu speichern. Die Steuereinheit 1 kann
dann durch Interpolation geeignete Werte für alle Zwischeneinstellungen
ermitteln.
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Die
Energieabgabe aus dem System, ausgenommen Dampf, wird so betrachtet,
daß sie
folgendes aufweist:
- i) die Energie in den heißen Abgasen
nach deren Durchlauf durch den Kessel;
- ii) Verluste aus dem Brenner und dem Kessel in Form von Wärme, die
durch Abstrahlung, Leitung und Konvektion an die Umgebung übertragen wird.
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Die
Steuereinheit 1 erhält
Informationen über die
Temperatur der Abgase von dem Abgasanalysator 37 und ist
imstande, die Durchflußrate
von Abgasen aus den Brennstoffmengen und/oder Luftmengen zu berechnen,
die dem Brenner zugeführt
werden.
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In
bezug auf die Verluste aus Brenner und Kessel wird davon ausgegangen,
daß ein
fester Prozentsatz der eingebrachten Wärme (0,25 % in einem speziellen
Beispiel) verlorengeht, wenn der Brenner mit der maximalen Feuerungsrate
betrieben wird, und daß die
Wärmeverlustmenge
bei niedrigeren Feuerungsraten die gleiche bleibt, so daß dann, wenn
der Brenner beispielsweise auf ein Viertel seiner maximalen Feuerungsrate
heruntergeschaltet wird, der prozentuale Verlust um das Vierfache
ansteigt (auf 1 % in dem speziellen Beispiel).
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Somit
ist die Steuereinheit 1 imstande, die in das Wasser im
Kessel eingebrachte Energie auszuwerten. Von der Steuereinheit 49 ist
die Temperatur des in den Kessel eingespeisten Wassers bekannt, und
Temperatur und Druck des den Kessel verlassenden Dampfs sind ebenfalls
bekannt. Die Wärme (spezifische
Wärme),
die erforderlich ist, um Wasser so zu erhitzen, daß Wasser
in Dampf umgewandelt wird (latente Wärme), und um Dampf auf eine
bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck zu bringen, ist
natürlich
wohlbekannt, und daher ermöglichen
die von der Steuereinheit 49 erhältlichen Daten gemeinsam mit
den Daten von der Steuereinheit 1 die Berechnung des neuen
Dampfströmungsdurchsatzes.
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Bei
der Erstinbetriebnahme des Systems sind zusätzliche Arbeiten notwendig,
um die Steuereinheit 1 und die Steuereinheit 49 so
zu kalibrieren, daß sie
eine gute Anzeige für
die Dampfdurchflußrate liefern,
aber nach dem Abschluß des
Inbetriebnahmeprozesses und der Speicherung entsprechender Werte
in Nachschlagetabellen erfolgt die Berechnung der Dampfdurchflußrate dann
automatisch.
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Es
ist also ersichtlich, daß durch
die Koppelung der Steuerung von Brenner und Kessel ein besonders
vorteilhaftes Steuersystem bereitgestellt werden kann.
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Es
ist zwar ein spezielles Beispiel eines Systems beschrieben, es versteht
sich jedoch, daß das System
in vieler Hinsicht abgewandelt werden kann. Beispielsweise sind
bei der beschriebenen Ausführungsform
die Steuereinheit 1 und die Steuereinheit 49 separate
physische Einheiten; es ist jedoch auch möglich, die Steuereinheit 49 innerhalb
der Steuereinheit 1 anzuordnen, und nach Wunsch kann die Steuereinheit 49 natürlich vollständig in
die Steuereinheit 1 integriert sein, so daß sie beispielsweise denselben
Mikroprozessor nutzen.