DE693779C

DE693779C - Device for automatic regulation of the combustion air supply to a steam power plant

Info

Publication number: DE693779C
Application number: DE1934A0072351
Authority: DE
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1934-01-26
Filing date: 1934-01-26
Publication date: 1940-07-18

Description

Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zu einer Dampfkraftanlage Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zu einer Dampfkraftanlage, die aus mehreren verschieden hoch belasteten Dampfkesseln oder Dampfkesselgruppen besteht.Device for automatic regulation of the combustion air supply to a steam power plant The invention relates to a device for automatic Regulation of the combustion air supply to a steam power plant, which consists of several differently heavily loaded steam boilers or groups of steam boilers.

Es ist bekannt, bei derartigen Dampfkraftanlagen dieVerbrennungsluft unterÜberdruck aus einer gemeinsamen Luftleitung oder einem gemeinsamen Überdruckraum den einzelnen Kesseln zuzuführen. Solange .die einzelnen Kessel oder Kesselgruppen einer -derartigen Anlage gleich belastet sind, macht die Regelung der Verbrennungsluftzufuhr keine Schwierigkeiten. 'Es braucht dann nur -die Verbrennungsluftzufuhr zu den einzelnen Feuerräumen in Abhängigkeit von' der Belastung der einzelnen Kessel oder Kesselgruppen eingestellt zu werden. Werden aber die einzelnen Kessel oder' Kesselgruppen verschieden belastet, indem bald der eine, bald der andere Kessel oder Kesselgruppe verschieden hoch belastet ist,, was z. B. auf Schiffen, besonders auf Torpedobooten beim Manövrieren u..dgl., der Fall ist, so ergeben sich hinsichtlich der Luftzufuhr Schwierigkeiten.It is known to use the combustion air in such steam power plants under overpressure from a common air line or a common overpressure space to feed the individual boilers. As long as the individual boilers or boiler groups Such a system are equally loaded, makes the regulation of the combustion air supply no difficulties. 'All that is needed is the supply of combustion air to the individual Fireplaces depending on the load on the individual boilers or boiler groups to be hired. But if the individual boilers or groups of boilers are different burdensome because now one, now the other boiler or boiler group is different is heavily loaded, what z. B. on ships, especially on torpedo boats when maneuvering and the like. Is the case, difficulties arise with regard to the air supply.

Diese Schwierigkeiten werden der Erfindung gemäß dadurch überwunden, daß bei solchen Anlagen ein Hauptregler vorgesehen wird, .der, unter dem Einfluß der Belastungen der verschiedenen Kessel stehend, den Überdruck in der gemeinsamen Luftzuführungs-Leitung oder in dem Überdruckraum selbsttätig entsprechend der Belastung des jeweils am höchsten belasteten Kessels bzw. der entsprechenden Kesselgruppe einregelt, während für die einzelnen Kessel oder Kesselgruppen vorgesehene selbsttätig arbeitende Einzelregler Iden Anteil -der den Einzelkesseln oder Kesselgruppen zugeführten Verbrennungsluftmenge jeweils entsprechend der Belastung des zugehörigen Einzelkessels oder der Kesselgruppen einstellen. Dadurch wird in jedem einzelnen Feuerraum die den jeweiligen Belastungsverhältnissen entsprechende, d. h. wirtschaftlichste Ausnutzung .des Brennstoffes gewährleistet und andererseits eine unnötige Mehrbelastung der Luftförderanlage vermieden.According to the invention, these difficulties are overcome by that in such systems a main controller is provided, .der, under the influence the loads on the various boilers, the overpressure in the joint Air supply line or automatically in the overpressure space depending on the load of the boiler with the highest load or the corresponding boiler group regulates, while provided for the individual boilers or boiler groups automatically working individual controllers Iden proportion of the individual boilers or boiler groups supplied Amount of combustion air in each case according to the load on the associated individual boiler or set the boiler groups. As a result, the corresponding to the respective load conditions, d. H. most economical use .of the fuel and, on the other hand, an unnecessary additional burden on the Air conveyor system avoided.

Die Regelvorrichtung gemäß der@Erfindung ist besonders für die Fälle geeignet, in denen die einzelnen Kessel oder Kesselgruppen unabhängig voneinander, z. B. auf verschiedene Verbraucher, arbeiten, weil gerade in solchen Fällen mit starken Schwankungen der Kesseleinzelbelastungen zu rechnen ist. Auch in diesen Fällen vermeidet die Vorrichtung gemäß der Erfindung, trotz Vermeidung einer unnötigen Mehrbelastung der Luftförderanlage, einen Luftüberschuß in den geringer belasteten Kesseln, .da jeder Einzelkessel oder jede Kesselgruppe stets mit der dem augenblicklichen Bedarf angepaßten Luftmenge arbeitet, und zwar ganz unabhängig davon, welcher der Einzelkessel im Augenblick am stärksten belastet wird.The control device according to the invention is especially for the cases suitable, in which the individual boilers or boiler groups independently of one another, z. B. on different consumers, because especially in such cases with strong fluctuations in the individual boiler loads are to be expected. Also in these The device according to the invention avoids cases, despite avoiding an unnecessary one More load on the air conveyor system, an excess of air in the less polluted Boilers, because each individual boiler or each boiler group always corresponds to the current one Needs adapted air volume works, regardless of which one the Single boiler is most heavily loaded at the moment.

Zweckmäßig ist es, den Kraftschalter des Hauptreglers durch Kurvenbahnen, von denen jede in Abhängigkeit von der Belastung eines Einzelkessels oder einer Kesselgruppe verstellt wird, derart zu beinflussen, .daß der Regel-,vert des Kraftschalters jeweils von der den größten Verstellweg ausführenden Kurvenbahn bestimmt ist Die Abbildungen veranschaulichen schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, und zwar handelt es sich hierbei um eine Schiffskesselanlage.It is useful to move the power switch of the main controller through cam tracks, each of which depends on the load on a single boiler or one Boiler group is adjusted in such a way to influence .that the control, vert of the power switch is determined in each case by the curved path executing the greatest adjustment path Figures schematically illustrate an embodiment of the subject matter of the invention, namely this is a ship boiler system.

Abb. i zeigt die Schaltung der Regleranlage. , Abb. 2 gibt ein Einzelteil in schaubildlicher Darstellung wieder.Fig. I shows the circuit of the controller system. , Fig. 2 shows a single part again in a graphical representation.

Im Kesselraum mit den Seitenwänden 1, 2, 3, 4 eines Torpedobootes sind zwei Kesselgruppen 5 und 6 für die Steuerbord- und' die Backbordmaschine aufgestellt. Die Kessel beider Kesselgruppen haben je einen gemeinsamen Feuerraum. Von Dampfturbinen i i, 12, 13, 14 angetriebene Lüfter 7, 8, 9,1o setzen den gemeinsamen Kesselraum 15 unter Überdruck. Die Kesselgruppen sind mit Luftzuführungskanälen 16;17,18,19 versehen, denen die Verbrennungsluft aus dem gemeinsamen Kesselraum 15 über einstellbare Jalousieklappen 16Q, 17Q, 18Q, 19, zuströmt. Die Antriebsturbinen i 1, 12, 13, 14 für die Lüfter 7, 8, 9, io werden durch eine mit einem Drosselventil 22 versehene Anschlußdampfleitung 2o aus den Hauptleitungen 21 und 23 der beiden Kesselgruppen mit Dampf versorgt.In the boiler room with the side walls 1, 2, 3, 4 of a torpedo boat, two boiler groups 5 and 6 are set up for the starboard and port engine. The boilers of both boiler groups each have a common combustion chamber. Fans 7, 8, 9, 10 driven by steam turbines 11, 12, 13, 14 put the common boiler room 15 under overpressure. The boiler groups are provided with air supply ducts 16; 17, 18, 19, to which the combustion air flows from the common boiler room 15 via adjustable louvre flaps 16Q, 17Q, 18Q, 19. The drive turbines i 1, 12, 13, 14 for the fans 7, 8, 9, io are supplied with steam from the main lines 21 and 23 of the two boiler groups through a connecting steam line 2o provided with a throttle valve 22.

Im Sinne der Erfindung wird der Überdruck in deni gemeinsamen Kesselraum 15 nach der am stärksten belastetenKesselgruppe in der Art geregelt, daß dem Druckunterschied, welcher zwischen dem gemeinsamen Kesselraum 15 und einem Feuerraum herrscht, Gleichgewicht gegenüber der Belastung der am stärksten belasteten Kesselgruppe gehalten wird. Zu- dem Zweck wird nach dem Ausführungsbeispiel der zwischen der Stelle a im Raum 15 und der Stelle b im Feuerraum der einen Kesselgruppe 5 herrschende Druckunterschied auf ein Differenzdruckwerk 28 übertragen, das auf den Kraftschalter 24 -des Hauptreglers: wirkt. Dieser Kraftschalter ist im Beispiel ein bekannter Strahlrohrkraftschalter, an dem entgegen dem Differenzdruckwerk eine Feder 25 angreift, die unter Vermittlung einer Rolle 26 an zwei keilförmigen Steuernocken 30 und 31 abgestützt ist (vgl. Abb. 2). Der Nocken 30 ist der Kesselgruppe 5 und der Nocken 31 der anderen Gruppe 6 zugeordnet, d. h. die beiden Nocken werden entsprechend den Belastungen der beiden Kesselgruppen 5 und 6 verstellt, und zwar derart, daß sie bei gleichsinnigen Belastungsänderungen der Kesselgruppen auch in gleicher Richtung bewegt werden. Infolgedessen liegt die Rolle 26 der Feder 25 an dem jeweils höheren Nocken an, so daß sie nach der Belastung der am höchsten belasteten Kesselgruppe gespannt wird. Da die Feuerräume beider Kesselgruppen 5, 6 an den gleichen Schornstein angeschlossen sind, so können die Unterdrücke in .den Feuerräumen beider Kesselgruppen als gleichangenommen werden. Der zwischen denn Stellen a und b vorhandene Druckunterschied ist quadratisch der durch die Klappen 16Q, 17Q, 18" 19Q eingestellten Luftmenge verhältnisgleich. Da nun der Hauptregler 28, 24; 25 über den in .bekannter Weise als Rückführzylinder ausgebildeten Steuerzylinder 32 und die Leitung 33 das Ventil22 in der Dampfzufuhrleitung zu den Antriebsturbinen i i, 12, 13, 14 einstellt, so wird die Leistung der 'Lüfter 7, 8, 9, io und damit der Überdruck in dem gemeinsamen Kesselraum 15 nach der Belastung der am höchsten belasteten Kesselgruppe eingestellt, wobei es gleichgültig ist; ob die Kesselgruppe 5 oder die Gruppe 6 höher belastet ist.According to the invention, the overpressure in the common boiler room 15 is regulated according to the most heavily loaded boiler group in such a way that the pressure difference that prevails between the common boiler room 15 and a furnace is kept in balance with the load on the most heavily loaded boiler group. For this purpose, according to the exemplary embodiment, the pressure difference prevailing between point a in space 15 and point b in the combustion chamber of one boiler group 5 is transmitted to a differential pressure unit 28 which acts on power switch 24 of the main controller. In the example, this power switch is a known jet power switch on which a spring 25 acts against the differential pressure mechanism, which is supported by a roller 26 on two wedge-shaped control cams 30 and 31 (see Fig. 2). The cam 30 is assigned to the boiler group 5 and the cam 31 to the other group 6, ie the two cams are adjusted according to the loads of the two boiler groups 5 and 6, in such a way that they are moved in the same direction when the load changes in the boiler groups in the same direction . As a result, the roller 26 of the spring 25 rests on the higher cam, so that it is tensioned after the load on the most heavily loaded boiler group. Since the combustion chambers of both boiler groups 5, 6 are connected to the same chimney, the negative pressures in the combustion chambers of both boiler groups can be assumed to be the same. The pressure difference between the points a and b is the square of the air volume set by the flaps 16Q, 17Q, 18 "19Q. Since the main controller 28, 24; the valve 22 in the steam supply line to the drive turbines ii, 12, 13, 14 is set, so the power of the fans 7, 8, 9, io and thus the overpressure in the common boiler room 15 is set according to the load on the most heavily loaded boiler group, It does not matter whether boiler group 5 or group 6 is heavily loaded.

Die Zufuhr .des Brennstoffes zu den Feuerräumen der beiden Kesselgruppen 5 und 6 stellt sich, wie nachstehend näher erläutert, nach der jeweiligen Belastung der zugehörigen Kesselgruppe ein.The supply of the fuel to the combustion chambers of the two boiler groups 5 and 6, as explained in more detail below, depends on the respective load of the associated boiler group.

Die Kessel arbeiten mit Ölfeuerung, deren Brennöldüsen 35 bzw. 36 jeweils aus einer gemeinsamen Leitung 37 bzw. 38 über Ventile 39 bzw. 40 versorgt werden. Je weiter die Ventile 39 bzw. 40 geöffnet werden, um so mehr Brennöl wird -den einzelnen Düsen zugeführt. Die Öffnung der Ventile 39 bzw. 40 geschieht durch Auf- und Abwärtsbewegung von Rollen 41 bzw. 42, welche auf Nockenscheiben 43 bzw. 44 laufen. Diese Nockensche%ben wenden durch die Hilfsmotoren 45 bzw. 46 von Strahlrohrreglern 47 bzw. 48 bekannter Bauart nach den durch Leitungen 49, 5o, die von den Hauptdampfleitungen 21 und 23 ausgehen, auf Wellrohndosen 51, 52 übertragenen Drücken, also nach .den Belastungen der Kesselgruppen 5 bzw. 6 gesteuert. Die Rückführung der Regler 45, 51 bzw. 48, 52 geschieht über Nockenkurven 53, 71, welche über Rollen 55 bzw. 56 die Spannungen der Gegenfedern 54 bzw. 58 der Regler einstellen. Die Nockenkurven 43 und 44 sind jeweils zusammen mit einer der beiden .nebeneinander arbeitenden Nockenkurven 30 und 31 mittels des gleichen Gestänges mit den Hilfsmotoren 45, 46 verbunden.The boilers operate with oil firing, the fuel oil nozzles 35 and 36 of which are each supplied from a common line 37 and 38 via valves 39 and 40, respectively. The further the valves 39 and 40 are opened, the more fuel oil is supplied to the individual nozzles. The valves 39 and 40 are opened by the upward and downward movement of rollers 41 and 42, which run on cam disks 43 and 44, respectively. These cam discs turn by the auxiliary motors 45 and 46 of jet pipe regulators 47 and 48 of known design according to the pressures transmitted to corrugated pipe sockets 51, 52 through lines 49, 5o, which emanate from the main steam lines 21 and 23, i.e. according to the loads of boiler groups 5 or 6 controlled. The feedback of the regulators 45, 51 and 48, 52 takes place via cam curves 53, 71, which adjust the tensions of the counter springs 54 and 58 of the regulators via rollers 55 and 56, respectively. The cam cams 43 and 44 are each connected to the auxiliary motors 45, 46 together with one of the two cam cams 30 and 31 working alongside one another by means of the same linkage.

Wird so die Brennstoffzufuhr nach der Belastung der zugehörigen Kesselgruppe, der Überdruck im gemeinsamen Kesselraum dagegen nach der jeweils am höchsten belasteten Kesselgruppe, geregelt, so erhält die geringer belastete Kesselgruppe an sich zu viel Luft. Für eine wirtschaftliche Verbrennung ist es daher erforderlich, . die Luftzufuhr zu der Feuerung der geringer belasteten Kesselgruppen entsprechend abzudrosseln. Zu dem Zweck sind Einzelregler 61, 62 vorgesehen, die gleichfalls als Strahlrohrregler ausgebildet sind und auf die Hilfsmotoren 63, 64 arbeiten, von denen -der eine, 63, (die Drosselklappen 16Q, igj zu den Luftkanälen 16 und i9, der andere, 64, die Klappen 17, 18" zu,den Luftkanälen i7 und 18 steuert. Die Kräftschalter bzw. die Strahlrohre dieser Regler 61, 62 werden einerseits durch Differenzdruckwerke 65 bzw. 66 eingestellt, die auf die Unterschiede der Drücke an den Stellen b :bzw. b1 in den Feuerräumen der. Kesselgruppen 5 bzw. 6 gegenüber den Drücken in den Luftkanälen 16 bzw. 17 ansprechen, die Einstellfedern 71, 72, gegen welche idie Differenzdruckwerke 65 bzw.66 arbeiten, werden aber durch Rollen 73, 74 gespannt, welche durch die Nockenscheiben 75, 76 verstellt werden, die ihrerseits gemeinsam mit den Nookenscheiben 30, 43, 53 bzw. 31, 44, 71 durch die Hilfsmotoren 45, 46, also in Abhängigkeit von den Belastungen der beiden Kesselgruppen 5 und 6, eingestellt werden. Die Regler 61, 62 stellen .daher die Lüftungsklappen 16" i9" bzw. 17, 18" nach den Belastungen der einzelnen Kesselgruppen 5 und 6. ein. Die Lüftungsklappen 16Q, r9" bzw. 17Q, 18" werden um so stärker gedrosselt, je weniger die Kesselgruppe 5 bzw. 6 belastet ist.If the fuel supply is regulated according to the load on the associated boiler group, while the overpressure in the common boiler room is regulated according to the most heavily loaded boiler group, the less loaded boiler group itself receives too much air. For an economical combustion it is therefore necessary. to throttle the air supply to the furnace of the less polluted boiler groups accordingly. For this purpose, individual regulators 61, 62 are provided, which are also designed as jet pipe regulators and work on the auxiliary motors 63, 64, of which - one, 63, (the throttle valves 16Q, igj to the air ducts 16 and i9, the other, 64 , the flaps 17, 18 ″, controls the air ducts i7 and 18. The force switches or the jet pipes of these regulators 61, 62 are set on the one hand by differential pressure units 65 and 66, which are based on the differences in the pressures at points b: or. b1 in the combustion chambers of the boiler groups 5 and 6 respond to the pressures in the air ducts 16 and 17, the adjusting springs 71, 72, against which the differential pressure units 65 and 66 work, are however tensioned by rollers 73, 74 which are driven by the cam disks 75, 76 are adjusted, which in turn are adjusted together with the cam disks 30, 43, 53 or 31, 44, 71 by the auxiliary motors 45, 46, that is, depending on the loads on the two boiler groups 5 and 6 Regulator 61, 62 therefore set the ventilation flaps 16 "i9" or 17, 18 "according to the loads on the individual boiler groups 5 and 6. The ventilation flaps 16Q, r9 "or 17Q, 18" are throttled all the more, the less the boiler group 5 or 6 is loaded.

Die Wirkungsweise der Regleranlage ist folgende: Nach der jeweiligen. Belastung der beiden Kesselgruppen wird durch die Regler 47 und 48 die Brennölzufuhr zu den Brenndüsen der beiden Kesselgruppen eingestellt. Gleichzeitig wird der Überdruck in dem gemeinsamen Kesselraum 15 durch den Hauptregler 24 entsprechend der Belastung der am höchsten belasteten' Kesselgruppe eingestellt; denn die Stellung des Strahlrohres 24 des Hauptreglers, der den Überdruck im gemeinsamen Kesselraum i 5 einstellt, hängt ab von derjenigen der beiden Steuernocken 30 und 31, ,die an :der Auflagerstelle ider Rolle 26 sden anderen Steuernocken überhöht. Sind beide Kesselgruppen gleichmäßig voll belastet, so sind die Klappen 16Q, 19Q bzw. 17Q, 18" zu den Luftzuführungskanälen 16, 19 bzw. 17, 18 offen. Sinkt aber die Belastung der einen Kesselgruppe, z. B. der Kesselgruppe 5, so steigt der Druck in der von .dieser Kesselgruppe ausgehenden Dampfleitung 21 und in der angeschlossenen Wellrohrdose .51, so daß das Strahlrohr 47 sich entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn bewegt und der Kolben im Hilfsmotor 45 nach links bewegt wird. Infolgedessen wird durch Verschieben des Nockens 75 nach links das Strahlrohr 61 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, so daß die Lüfterklappen 16Q, i9" weiter geschlossen werden. Die dem Feuerraum der Kesselgruppe 5 zugeführte Luftmenge wird also vermindert, was eine Verminderung des auf das Differenzdruckwerk 65 wirkenden Druckunterschiedes und damit ein allmähliches Zurruhekommen .des Regelvorganges zur Folge hat. Gleichzeitig wird durch Verschieben des Nockens 43 die Brennstoffzufuhr zu den Brennöldüsen verringert, so daß sich ein neues Gleichgewicht einstellt. Es wird somit die Brennstoff- und Luftzufuhr zu jedem Feuerraum der zugehörigen Kesselbelastung entsprechend eingestellt ohne Rücksicht darauf, welche Kesselgruppe stärker und welche weniger stark belastet ist.The mode of operation of the control system is as follows: According to the respective. Load of the two boiler groups, the fuel oil supply to the combustion nozzles of the two boiler groups is adjusted by the regulators 47 and 48. At the same time, the overpressure in the common boiler room 15 is set by the main regulator 24 in accordance with the load on the boiler group with the highest load; because the position of the jet pipe 24 of the main regulator, which adjusts the overpressure in the common boiler room i 5, depends on that of the two control cams 30 and 31, which at: the support point ider roller 26 s the other control cams too high. Are both boilers Group fully loaded evenly, so the flaps 16Q, 19Q and 17Q, 18 "to the air supply channels 16, 1 9 or 17, 18 open. Sinks but the load of a boiler group, for. Example, the boiler Group 5, so the pressure rises in the steam line 21 emanating from this boiler group and in the connected corrugated pipe socket 51, so that the jet pipe 47 moves counterclockwise and the piston in the auxiliary motor 45 is moved to the left on the left the jet pipe 61 is pivoted counterclockwise so that the fan flaps 16Q, i9 ″ are closed further. The amount of air supplied to the combustion chamber of the boiler group 5 is thus reduced, which results in a reduction in the pressure difference acting on the differential pressure unit 65 and thus a gradual cessation of the control process. At the same time, by moving the cam 43, the fuel supply to the fuel oil nozzles is reduced, so that a new equilibrium is established. The fuel and air supply to each furnace is adjusted according to the associated boiler load, regardless of which boiler group is heavily loaded and which is less heavily loaded.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die Verwendung bei Dampfkraftanlagen mit zwei Kesselgruppen beschränkt, sondern er läßt sich sinngemäß auch bei Dampfkraftanlagen mit mehreren einzelnen Kesseln oder Kessel= gruppen verwenden, deren Feuerungen die Luft aus einem gemeinsamen Überdruckraum zugeführt wird. Auch ist der Erfindungsgegenstand bei Dampfkraftanlagen mit Feuerungen für Gas oder feste Brennstoffe anwendbar.The subject of the invention is not limited to use in steam power plants limited to two boiler groups, but it can also be used analogously with steam power plants with several individual boilers or groups of boilers, use their firing the air is supplied from a common overpressure space. Also is the subject of the invention Applicable to steam power plants with furnaces for gas or solid fuels.

Claims

'13A7'L; N'rANSY12Ü'CHN: i. Device for automatic regulation the combustion air supply to a steam power plant with several different levels . polluted steam boilers or steam boiler groups to which the combustion air Overpressure from a common air supply line or from a common one Overpressure space is supplied and of which soon one, now the other boiler or boiler group is most heavily loaded, characterized in that a main controller (24) is provided, the 'under the influence of the loads' of the various boilers or groups of nettles, the overpressure in the common air supply line or automatically in the overpressure space according to the load of the respective on regulates the highest - loaded boiler or the corresponding boiler group, whereby also for 'the individual boilers or groups of boilers working independently (6-1, 62) are arranged, each corresponding to the load of the associated Boiler or the corresponding boiler group - the proportion of the boiler or the Boiler group supplied Combustion air volume - adjust.

2. Device according to claim r, characterized in that the power switch (24) of the main controller by cam tracks (30, 31), each of which is dependent on the load of a steam boiler or a steam boiler group is adjusted in such a way it is influenced that the control value of the power switch (24) in each case by the largest Adjustment causing cam path is determined.