DE699789C

DE699789C - Control device for low-pressure steam boiler systems

Info

Publication number: DE699789C
Application number: DE1937G0096670
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Lukowsky
Original assignee: GROVE AKT GES D
Current assignee: GROVE AKT GES D
Priority date: 1937-11-16
Filing date: 1937-11-16
Publication date: 1940-12-06

Description

Regeleinrichtung für Niederdruckdampfkesselanlägen Bei Zentralheizungsanlagen, in welchen als Wärmeerzeuger Niederdruckdampfkessel verwendet werden, tritt häufig der Wunsch auf, diese Kessel auch gleichzeitig zur Abgabe von Dampfmengen heranzuziehen, welche für andere als Heizungszwecke, z. B. in Küchen, .Waschküchen, Krankenhausbetrieben usw., gebraucht werden. In der Regel müß dieser Dampf eine Spannung haben, welche mehrere Zehntel Atmosphären über dem atmosphärischen Druck liegt. Da eine Niederdruckdampfkesselanlage mit keinem höheren Druck als o,5 Atm. betrieben werden kann, die vorerwähnten -Betriebe aber geringere Drücke als 0,3 oder o,q. Atm. nicht gebrauchen können, ist die Spanne, innerhalb derer der Dampfdruck schwanken kann, in solchen Fällen so gering, daß sich beträchtliche Schwierigkeiten im Betrieb ergeben. Hinzu kommt, daß die- in Zentralheizungen üblichen Kesselbauarten -eine erhebliche Trägheit -besitzen. Bei reinem Heizungsbetrieb spielt diese Trägheit keine Rolle, da die Betriebsverhältnisse in einer Heizung sich nur sehr langsam im Laufe von Stunden ändern. Anders bei den obengenannten Wirtschaftsbetrieben. Dort kommt es häufig vor, daß die Dampfentnahme plötzlich stark ansteigt oder ebenso plötzlich abgestoppt- wird. In beiden Fällen sind gewöhnliche Heizungskessel nicht in der Lage, dieser schnellen Betriebsänderung zu -folgen, sondern bei plötzlichem Abstoppen steigt der Dampfdruck und bringt die Sicherheitseinrichtungen zum Abblasen, oder im umgekehrten Falle sinkt der Dampfdruck so stark, daß die gewünschten Temperaturen in den Wirtschaftsbetrieben nicht erreicht werden.Control device for low-pressure steam boiler systems In central heating systems, in which low-pressure steam boilers are used as heat generators, occurs frequently the desire to use these boilers at the same time for the delivery of steam quantities, which are used for other than heating purposes, e.g. B. in kitchens, laundry rooms, hospitals etc., are needed. As a rule, this vapor must have a tension, which several tenths of an atmosphere above atmospheric pressure. Because a low pressure steam boiler system with no higher pressure than 0.5 atm. can be operated, the aforementioned operations but lower pressures than 0.3 or o, q. Atm. can not use is the range, within which the vapor pressure can fluctuate, in such cases so small that there are considerable operational difficulties. In addition, the in Central heating systems, the usual boiler designs, have a considerable degree of inertia. at This inertia does not play a role in pure heating operation, since the operating conditions in a heater change only very slowly over the course of hours. Not so with the the above-mentioned commercial enterprises. There it often happens that the steam extraction suddenly increases sharply or is stopped just as suddenly. In both cases Ordinary heating boilers are not capable of this rapid change in operation to follow, but when suddenly stopping the steam pressure rises and brings the Safety devices for blowing off, or vice versa, the vapor pressure drops so strong that the desired temperatures in the farms are not reached will.

Bei den hier in Frage kommenden Anlagen wird nur für einen Teil der Abnehmer, der gleichbleibende Druck von beispielsweise 0,4 Atm. verlangt. Die übrigeji Abnehmer, insbesondere also die Heizung selbst oder auch die meist ebenfalls vorhandene Warm iwasserbereitungsanlage, können mit niedrigerem Druck betrieben werden. Dabei sind die letztgenannten Dampfverbraucher; vor allem etwaige Warmvvasserbereitungsanlagen 'oder -Gegenstromaj5parate zur Speisung von Warmwasserheizungen, gegen''vorübergehende Druckschwankungen- nahezu unempfindlich. Es ergibt sich also die Aufgabe, eine Lösung zu finden, bei welcher die Verbraucher von Dampf höheren Druckes auf Kosten der Verbraucher von Dampf niedrigeren Druckes bevorzugt beliefert werden, bis durch die Feuerungsregelung die Dampferzeugung derri-Gesamtdampfbedarf angeglichen ist.In the systems in question here, the constant pressure of, for example, 0.4 Atm. Is only required for some of the customers. demands. The übrigeji customers, mainly to bring the heater itself or even the usually likewise existing warm iwasserbereitungsanlage, can be operated at a lower pressure. The latter are steam consumers; Above all, any hot water preparation systems or countercurrent devices for supplying hot water heating systems, almost insensitive to temporary pressure fluctuations. The problem arises, therefore, of finding a solution in which the consumers of higher pressure steam are preferably supplied at the expense of lower pressure steam until the steam generation of the total steam requirement is matched by the combustion control.

Solange man auf die Schwierigkeit der Druckeinhaltung in der ersten Druckstufe keine Rücksicht nimmt, ergibt sich bei der Ausführung solcher Anlagen folgende bekannte und bereits vielfach ausgeführte Anordnung: Von den Dampfkesseln aus wird zunächst ein Dampfverteiler gespeist,-in welchem ein Druck von etwa o;4 Atm. gehalten werden soll und von welchem die Wirtschaftsbetriebe beliefert werden. Von diesem Dampfverteiler aus wird über ein Druckminderventil ein zweiter Verteiler mit niedrigerem Druck gespeist, welcher die übrigen Abnehmer zu versorgen hat. Das Druckminderventil ist dabei so eingerichtet; daß es von dem Druck im zweiten Verteiler gesteuert wird und gerade so viel Dampf von dem ersten zum zweiten Verteiler strömen läßt, daß der Druck im zweiten Verteiler auf der einmal eingestellten Höhe von beispielsweise o,2 Attn. gehalten wird. Der Druck in dem ersten Verteiler dagegen wird von den Feuerungsreglern gesteuert.As long as you focus on the difficulty of maintaining pressure in the first place Pressure stage does not take into account, results in the execution of such systems the following well-known and already executed arrangement: From the steam boilers from a steam distributor is first fed, -in which a pressure of about o; 4 Atm. should be held and from which the business enterprises are supplied. A second distributor is connected to this steam distributor via a pressure reducing valve fed with lower pressure, which has to supply the other consumers. That Pressure reducing valve is set up so; that it depends on the pressure in the second distributor is controlled and just as much steam flow from the first to the second manifold lets that the pressure in the second distributor at the once set level of, for example o, 2 Attn. is held. The pressure in the first distributor, on the other hand, is controlled by the Controlled by combustion controllers.

Da ein Druckminderventil=sofort und genauanspricht, ein Feuerungsregler aber langsam und ungenau, so werden in diesem Fälle die Dampfverbraucher der zweiten Stufe bevorzugt beliefert, während in der ersten Stufe erhebliche Druckschwankungen auftreten, welche die oben erläuterten Schwierigkeiten nach sich ziehen.Since a pressure reducing valve = responds immediately and precisely, a combustion controller but slowly and imprecisely, in this case the steam consumers become the second Stage preferentially supplies, while in the first stage considerable pressure fluctuations occur, which entail the difficulties explained above.

Es isst auch eine Anordnung bekanntgeworden, bei welcher= diese Schwierigkeiten auf folgende Weise vermieden- werden: Die Kessel speisen wieder unmittelbar den Verteiler der ersten Stufe. Zwischen diesem und dem Verteiler der zweiten Stufe ist ein Ü'berströrnventil angeordnet, welches durch .den Druck im ersten Verteiler gesteuert wird. Die Feue=. rungsregler der Kessel werden von dem Druck der zweiten Stufe gesteuert.An arrangement has also become known in which = these difficulties can be avoided in the following way: The boilers immediately feed the First stage distributor. Between this and the second stage distributor an overflow valve is arranged, which by .the pressure in the first distributor is controlled. The fire =. The boilers are regulated by the pressure of the second Level controlled.

Es ist offensichtlich, daß durch diese Anordnung die genannten Schwierigkeiten behoben werden, jedoch ergeben sich eine Reihe von anderen Nachteilen: Zunächst können die reihenmäßig mit Heizungskesseln mitgelieferten Feuerungsregler, welche unmittelbar von dem Druck in den Kesseln gesteuert werden, nicht verwendet werden, sondern es sind hierfür besonders angefertigte Regler notwendig. Weiterhin ist es -offensichtlich, daß die Feuerungsregelung von der zweiten Stufe aus einen Umweg bedeutet und die an sich schon träge Regelung- der Kesselleistung noch mehr verzögert wird. Weiterhin erfordert das Abschalten der Niederdruckseite (Stillegung der Heizung im Sommer) beträchtliche Umstellungsarbeiten an der ganzen Anlage.It is obvious that this arrangement eliminates the aforementioned difficulties However, there are a number of other disadvantages: First the combustion controllers supplied in series with boilers, which are directly controlled by the pressure in the boilers, are not used, Instead, specially made controllers are necessary for this. Furthermore it is Obviously, the combustion control from the second stage is a detour means and the already sluggish regulation of the boiler output is delayed even more will. It is also necessary to switch off the low-pressure side (shutdown of the heating in summer) considerable conversion work on the entire system.

Alle die genannten Schwierigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung wie folgt behoben: Durch den Dampfdruck im ersten Verteiler wird ein Regelorgan beeinflußt, welches aus einer Membran bestehen kann oder aus einer sonstigen an sich bekannten Bauart eines auf Druckänderungen ansprechenden Reglers; dieses Organ wirkt derart, daß bei -geringem Ansteigen des Druckes im ersten Verteiler das Druckminderventil so verstellt wird, daß es im zweiten Verteiler einen wesentlich höheren Dreck einstellt als bisher, und umgekehrt, daß bei geringem Sinken des Druckes im ersten Verteiler in dem zweiten Verteiler ebenfalls ein wesentlich niedrigerer Druck eingestellt wird.All of the foregoing difficulties are overcome by the present invention remedied as follows: The steam pressure in the first distributor becomes a regulating device affects, which can consist of a membrane or another known type of regulator responsive to pressure changes; this organ acts in such a way that when the pressure rises slightly in the first distributor, the pressure reducing valve is adjusted so that it sets a much higher level of dirt in the second distributor than before, and vice versa that with a slight drop in pressure in the first distributor a much lower pressure is also set in the second distributor will.

In der Zeichnung ist das Schema einer derartigen Anlage abgebildet. Es ist eine Kesselanlage mit den Kesseln 1(i, K2, I(3 vorhanden, welche mit einem Standrohr versehen sind und die auch im übrigen den Sicherheitsvorschriften für Niederdampfdruckkessel entsprechen. Die- Feuerungsregelung geschieht durch die üblichen Membranregler F1, F2 Lind F3, welche durch den in den Kesseln herrschenden Dampfdruck betätigt werden. Von den Kesseln gelangt der Dampf. zunächst in den Verteiler VI, von welchem die einzelnen Leitungen zu den verschiedenen Wirtschäftsdampfverbrauchern abzweigen. Durch das Druckminderventillz wird ein Teil des:Dampfes nach dem Verteiler V2 geleitet. Das Ventil 1Z, welches seinen Impuls durch die -Leitung l2 erhält,- hält in dem Verteiler V2 einen Dampfdruck -aufrecht, welcher im Mittel 0;2 atü beträgt, welcher aber durch die bei allen Druckminderventilen vorhandene Verstelleinrichtung in weiten Grenzen nach oben oder unterm geändert werden kann. Diese Verstellung wird hier nicht von Hand (höchstens zusätzlich von Hand) betätigt, sondern von dem Membranregler L', der seinen Impuls durch die Impulsleitung J, von dem Verteiler V1 erhält. Daß bei der praktischen Ausführung diese Membran nicht unmittelbar, sondern unter Vermittlung eines Kraftrelais angreifen wird., sei nur nebenbei bemerkt.The drawing shows the scheme of such a system. There is a boiler system with boilers 1 (i, K2, I (3, which are equipped with a Standpipe are provided and the rest of the safety regulations for Correspond to low-steam pressure boilers. The combustion control happens through the usual Membrane regulators F1, F2 and F3, which are controlled by the steam pressure in the boilers be operated. The steam comes from the boilers. first in distributor VI, from which the individual lines to the various commercial steam consumers branch off. The pressure reducing valve causes part of the: Steam downstream of the distributor V2 headed. The valve 1Z, which receives its impulse through the line l2, - maintains a vapor pressure in the distributor V2, which is on average 0; 2 atmospheres, which, however, by the adjustment device that is present in all pressure reducing valves can be changed upwards or downwards within wide limits. This adjustment is not operated by hand (at most additionally by hand), but by the Membrane regulator L ', which gets its pulse through the pulse line J, from the manifold V1 received. That in the practical implementation this membrane is not directly, but will attack through the intermediary of a power relay.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Angenommen, es sei zunächst ein ausgeglichener Betriebszustand vorhanden, bei welchem. die Kessel gerade so viel Dämpf liefern, wie dem Verbrauch entspricht, und es herrsche im ersten Verteiler ein Druck von 0.,4 und im zweiten Verteiler einer von o,2 atü. Plötzlich werde aus dem ersten Verteiler eine wesentlich größere,Dampfmenge entnommen als bisher. Der Druck fängt also an zu sinken von 0,4 auf 0,39, 0,38 usw. Darauf spricht nun der Regler E an,und verstellt das DruckminderventilR in dem Sinne, daß es in dem Verteiler V2 einen wesentlich niedrigeren Druck einstellt, also beispielsweise bei o,39 im ersten Verteiler o, 15 atü oder bei o,38 im ersten Verteiler o, i atü. Die Folge davon ist, daß die Verbraucher, welche an den zweiten Verteiler angeschlossen sind, wesentlich weniger Dampf schlucken. Die Regeleinrichtung E hat also die Wirkung, daß in demselben Augenblick, in welchem im ersten Verteiler plötzlich mehr Dampf entnommen wird, im zweiten Verteiler. entsprechend weniger verbraucht wird, und umgekehrt, so daß die unangenehmen Belastungsstöße von der Kesselanlage ferngehalten werden.The mode of operation of this device is as follows: Assuming that there is initially a balanced operating state in which. the boilers supply just as much steam as corresponds to the consumption, and there is a pressure of 0..4 in the first distributor and one of 0.2 atmospheres in the second distributor. Suddenly, a significantly larger amount of steam is withdrawn from the first distributor than before. The pressure therefore begins to decrease from 0.4 to 0.39, 0.38 etc. The controller E responds to this and adjusts the pressure reducing valve R in the sense that it sets a significantly lower pressure in the distributor V2, that is for example at o.39 in the first distributor o.1 5 atü or at o.38 in the first distributor o, i atü. The consequence of this is that the consumers who are connected to the second distributor swallow significantly less steam. The control device E thus has the effect that at the same instant in which more steam is suddenly withdrawn in the first distributor, in the second distributor. accordingly less is consumed, and vice versa, so that the unpleasant load surges are kept away from the boiler system.

Es kommt jedoch noch eine zweite vorteilhafte Wirkung hinzu. An den zweiten Verteiler sind bei solchen Anlagen in der Regel Einrichtungen angeschlossen, welche ein erhebliches Wärmespeichervermögen haben, z. B. große - Speicher von Warmwasserbereitungen oder auch eine ganze Warmwasserheizungsanläge und ähnliches mehr. Wenn man eine solche Anlage- mit einem bestimmten Dampfdruck betreibt und ändert' plötzlich den Dampfdruck, dann ändert sich die Dampfaufnahme folgendermaßen: Bei einer plötzlichen Drucksteigerung nimmt die Dampfaufnahme zunächst einmal sehr stark zu, bis die Temperaturen dem erhöhten Dampfdruck entsprechend angestiegen sind. Dann sinkt sie nach und nach ab auf einen Wert, der nur wenig über dem urspriinglichen liegt und welcher dem erhöhten Wärmedurchgang durch die Übertragungsflächen bei der etwas erhöhten Temperatur entspricht. Das Umgekehrte tritt ein bei einer plötzlichen Erniedrigung des Dampfdruckes; die Dampfaufnahme sinkt zunächst einmal auf einen sehr kleinen Wert, um dann langsam wieder auf den ursprünglichen Wert anzusteigen. Für die Gesamtanlage ergibt sich jetzt also folgendes Bild: Es werde - wieder ausgehend vom ausgeglichenen Betriebszustand - im ersten Verteiler die. Dampfaufnahme plötzlich gesteigert. Der Druck im ersten Verteiler sinkt. Die Feuerungsregler -sprechen an und geben den Kesseln mehr Verbrennungsluft. Die Kessel kommen aber infolge ihrer Trägheit noch nicht nach, sondern liefern noch die alten sekundlichen Dampfmengen. Gleichzeitig hat der Regler E den Druck im zweiten Verteiler niedriger gestellt. Der zweite Verteiler nimmt also viel weniger Dampf auf als früher. Das Verhältnis, in dem der Druck im zweiten Verteiler gesenkt worden ist, wird nun so eingerichtet, däßzunächst einmal die Gesamtdampfmenge, welche den Kesseln entnommen wird, ungefähr die alte bleibt. Erst nach und nach nimmt, wie oben beschrieben, die vom zweiten Verteiler aufzunehmende Dampfmenge wieder zu. Inzwischen haben aber auch die trägen Kessel die höhere Dampflieferung aufgenommen, und der Betriebszustand ist wieder ausgeglichen.However, there is also a second beneficial effect. To the second distributors are usually connected to such systems, which have a significant heat storage capacity, e.g. B. large - storage of hot water systems or even a whole hot water heating system and the like. If you have a Such a plant operates with a certain steam pressure and suddenly changes the Steam pressure, then the steam absorption changes as follows: In the event of a sudden If the pressure increases, the steam uptake initially increases very strongly until the temperatures have risen correspondingly to the increased vapor pressure. Then it gradually sinks from a value that is only slightly above the original and which is the increased heat transfer through the transfer surfaces at the slightly increased temperature is equivalent to. The reverse occurs when the vapor pressure is suddenly lowered; the steam absorption first drops to a very small value, and then slowly to increase back to the original value. For the entire system results So now the following picture: It will - again based on the balanced operating condition - in the first distribution list the. Suddenly increased steam absorption. The pressure in the first Distributor is sinking. The combustion controllers respond and give the boilers more combustion air. However, due to their inertia, the boilers do not keep up, they still deliver the old secondary amounts of steam. At the same time, the regulator E has the pressure in the second Distributor placed lower. So the second distributor takes much less steam on than before. The ratio in which the pressure in the second manifold has been lowered is, is now set up so that first of all the total amount of steam, which the The boiler is removed, roughly the same as the old one. Only gradually takes how described above, the amount of steam to be absorbed by the second distributor increases again. In the meantime, however, the sluggish boilers have also absorbed the higher steam supply, and the operating state is balanced again.

Da, wie bereits erwähnt, an den Verteiler a nur solche Verbraucher angeschlossen werden, welche gegen Dampfdruckschwankungen verhältnismäßig unempfindlich sind und welche außerdem ein großes Speichervermögen haben, so können 'diese Verbraucher auch dann Dampf aufnehmen, 'wenn betriebsmäßig an der betreffenden Stelle gerade keine Wärme gebraucht werden sollte. In der Hauptsache werden sich. dazu ,Warmwasserbereitungen und Gegenstromapparate eignete. Wenn von der gleichen Dampfkesselanlage auch, noch Verbraucher gespeist werden sollen, welche zwar nicht den höheren Druck von 0,4 Atm., aber immerhin einen möglichst gleichbleibenden Druck brauchen, wie z. B. eine Niederdruckdampfheizung, so muß außer den beiden genannten Verteilern noch ein dritter Verteiler angeordnet werden, welcher von dem ersten oder zweiten Verteiler aus durch ein weiteres Druckminderventil gespeist wird. Dieses zweite Ventil wird natürlich nicht durch den zusätzlichen Regler E beeinflußt.Since, as already mentioned, only such consumers are sent to distributor a connected, which are relatively insensitive to fluctuations in steam pressure and which also have a large storage capacity, these consumers can also take up steam 'if operational at the point in question no heat should be needed. The main thing will be yourself. in addition, water heating and countercurrent apparatus. Even if from the same boiler system, still Consumers are to be fed, which, although not the higher pressure of 0.4 Atm., But at least need a pressure that is as constant as possible, such as Legs Low-pressure steam heating, a third must be added to the two distributors mentioned Manifold are arranged, which from the first or second manifold through another pressure reducing valve is fed. This second valve becomes natural not influenced by the additional controller E.

Claims

PATLN'TAl #, 'S1'LZUCll: Control device for low-pressure steam boiler systems ,, several consumer groups via distributors with pressure reducing valves in between supply with damping 'different pressure and at those with load changes the consumer groups with higher pressure steam at the expense of the consumer group lower pressure is preferred until the - combustion control the steam generation is adjusted to the total requirement, characterized in that the pressure reducing valve (R) is controlled by a pressure regulator (E), which is dependent on from the pressure in the consumer group of higher pressure the pressure reducing valve in the Way to regulate; that in the group of lower pressure there is a much higher one Pressure adjusts when the pressure in the preferred group tries to increase, -and vice versa.