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Einrichtung zum Regeln der Speisewasserzufuhr für mehrere von einer
Stelle aus gespeiste Zwangdurchlaufkessel Bekanntlich ist die Speicherfähigkeit
eines. Zwangdurchlaufkessels ungleich kleiner als die eines Trommelkessels, so daß
Zwangdurchlaufkessel Belastungsschwankungen schwer zu folgen vermögen. Jede Belastungsänderung
.ringt eine empfindliche Störung des Kesselgleichgewichtes und damit beträchtliche
Schwierigkeiten hinsichtlich der Regelung eines Zwangdurchläufkessels.
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Neben manchen anderen Wegen ist vorgeschlagen worden,, einen überspeisten
Zwangdurchlaufkessel mit einem Flüssigkeitsabscheider zu versehen und.die aus diesem
abzunehmende Rücklaufmenge im Sinne einer Gleichhaltung des Flüssigkeitsstandes
im Abscheider zu steuern. Dabei soll die vom Abscheider kommende Rücklaufmenge mit
dem Frischwasser zusammengeführt und im übrigen die Anordnung so getroffen werden,
daß sich der Anteil der Frischwassermenge an der Gesamtspeisemenge im entgegengesetzten
Sinne wie die Rücklaufmenge ändert. Dies hat eine selbstregelnde Wirkung im Sinne
einer Aufrechterhaltung des Gleichgewichtes im Kessel zur Folge, denn Störungen
des Gleichgewichtes, die unter sonst gleichen Betriebsbedingungen .etwa durch Schwankungen
der Temperatur des: Frischwassers verursacht werden könnten, werden durch eine solche
Änderung. des Anteils der Frischwassermenge unterdrückt. Wenn z. B. die Temperatur
des Frischwassers sinkt und bei Gleichbleiben der Belastung auch die. Wärmezufuhr
zum Kessel ungeändert bleibt, so wird die Rücklaufmenge zunehmen und infolgedessen
.der Anteil des Frischwassers entsprechend der Zunahme der Rücklaufmenge kleiner
werden. -Dies bedeutet aber eine Steigerung der Temperatur des in den Kessel einströmenden
Wassers.
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Versuche haben gezeigt, daß auf diese Weise das Betriebsgleichgewicht
eines Zwangdurchlaufkessels günstig beeinfiußt werden kann. Sobald nun aber mehrere
Zwangdurchlaufkessel von einer Stelle aus gespeist werden
sollen,
ergibt sich bezüglich dieser selbstregelnden Wirkung eine Schwierigkeit, die sich
daraus erklärt, daß alsdann die Rück-
| Laufmengen der einzelnen Kessel diesen nic g'@; |
| mehr gesondert zugeteilt werden kön t.,: |
| sondern alle dem Gesamtfrischwasserstrz |
| ,. .,.: |
| also z. B. der gemeinsamen Speisepumpe, ztt,: |
zuführen sind. Sobald dies der Fall ist, ge-° nügt es zur Sicherstellung der erwähnten
selbstregelnden Wirkung nicht, die Teilspeiseleitungen zu den Kesseln nur mit einem
.belastungsabhängig gesteuerten Speiseventil auszurüsten, weil die in den Einzelkessel
ein-. gespeiste Menge außer vom eingesteuerten Querschnitt nur von dem Druckabfall
über dem Speiseventil abhängig ist und diese beiden Größen in keiner Weise die vom
jeweils zugehörigen Kessel stammende Rücklaufmenge erfassen. Der Anteil der Rücklaufmenge
an der Gesamtspeisemenge erfährt zwar gleichfalls eine Änderung, jedoch nur nach
Maßgabe des Mittelwertes aus der Summe der einzelnen Rücklaufmengen, während zur
Sicherung der Selbstregelung eine Änderung nach Maßgabe des vom jeweils zugehörigen
Kessel stammenden Rücklaufes notwendig ist, so daß die durch die Speisung mehrerer
Kessel von einer Stelle aus gegebenen Vorteile nur unter Verzicht auf die selbstregelnde
Wirkung möglich zu sein scheint.
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Von dieser Aufgabenstellung ausgehend bringt die Erfindung eine Lösung,
die darauf beruht, daß bei Einführung der von den einzelnen Kesseln kommenden Rücklaufmengen
in den gemeinsamen Frischwasserstrom die belastungsabhängige Steuerung der in die
einzelnen Kessel eingespeisten Gemischmenge nach Maßgabe der vom Abscheider des
jeweils zugehörigen Kessels kommenden Rücklatifmenge berichtigt wird. Damit ist
sodann wieder die für die selbstregelnde Wirkung unerläßliche zwangsläufige Veränderung
des Frischwasseranteils nach Maßgabe' der Rücklaufmenge des zugehörigen Kessels
gegeben.
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Eine solche Berichtigung kann dadurch verwirklicht werden, daß die
Gemischleitung für jeden einzelnen Kessel in zwei parallele Leitungen mit Regelvorrichtungen
aufgeteilt wird, von denen die eine Regelvorrichtung belastungsabhängig und die
andere Regelvorrichtung im entgegengesetzten Sinne zu der aus dem Abscheider des
zugehörigen Kessels kommenden Rücklaufmenge gesteuert wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel
der Regelanlage gemäß der Erfindung.
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Beim dargestellten Beispiel handelt es sich um eine aus zwei Zwangdurchlaufkesseln
bestehende Anlage. jeder der beiden Kessel setzt sich aus einer Verdampferschlange
i, einem Merhitzer z und einem Wasserab$chei= der 3 zusammen, der in bekannter Weise
zwischen der. Verdampferschlange i und dem LTberhitzer 2 angeordnet ist. Beide Kessel
| '@beiten auf einer gemeinsamen Verbraucher- |
| . fei.ng q. und werden von einer gemeinsamen |
| i.;huzipe 5 aus- über eine Leitung i- gespeist. |
| !'@t"ön jedem der beiden Abscheider 3 führt je |
eine Rücklaufleitung 6 zu der entsprechenden Druckstufe der Pumpe 5, so daß sich
das Rücklaufwasser aus beiden Kesseln mit dem der Pumpe zugeführten Frischwasser
mischt 'und' das -von der- Pufzpe geförderte Gemisch den beiden Kesseln zugeführt
wird.
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In jeder der beiden Rücklaufleitungen 6 ist ein Ventil 7 vorgesehen,
das in Abhängigkeit von einem Wasserstandsregler 8 des zugehörigen Kessels im Sinne
einer Gleichhaltung des Wasserstandes gesteuert wird.
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jedem der beiden Kessel ist ein Hauptspeiseventil 9 zugeordnet, das
in an sich bekannter Weise nach Maßgabe der Belastung des zugehörigen Kessels verstellt
wird und damit die Speisewassermenge belastungsabhängig ändert. Außerdem ist ein
Hilfsspeiseventil io für jeden Kessel vorgesehen, das in einer Umgehungsleitung
i i parallel zum Ventil 9 angeordnet und das seinerseits mit der Steuerung des Rüeklaufventils
7 derart gekuppelt ist, daß .beim Öffnen des Ventils 7 das Hilfsventil io weitergeschlossen
wird.
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Wenn die Umgehungsleitung i i mit dem Ventil io nicht vorhanden wäre,
wenn also die eingespeiste Menge sich nur nach dem Ventil 9 richten würde, so wäre
die eingangs erwähnte selbstregelnde Wirkung auf Grund der in die Speisung wieder
eingeführten Rücklaufmenge nicht zwangsläufig gegeben. Ein Beispiel mag dies näher
erläutern. Beide Kessel mögen sich im Gleichgewicht befinden. Die Temperatur des
in der Speisepumpe 5 eintretenden.Frischwassers mag kleiner werden, so daß auch
die Temperatur des in die beiden Kessel eintretenden Gemischwassers absinkt. Infolgedessen
nimmt durch geringere Verdampfung die im Abscheider 3 jedes Kessels gespeicherte
Wassermenge zu und damit auch die aus jedem Abscheider 3 kommende Rücklaufmenge.
Das Wachsen der beiden Rücklaufmengen bringt eine Steigerung der Temperatur des
von der Pumpe geförderten Gemisches und damit die angestrebte Selbstregelung in
beiden Kesseln. Dies ist aber nur unter der Voraussetzung der Fall, daß die Rücklaufinengen
von beiden Kesseln wenigstens annähernd gleich sind und auch gleich bleiben, eine
Voraussetzung, die erfahrungsgemäß bei Gruppenkesseln praktisch nicht einzuhalten
ist. Vielmehr sind im Betrieb Änderungen der Rücklaufinengen unvermeidlich, die
bei beiden Kesseln unabhängig voneinander auf äußere Einflüsse verschiedenster
Art
'zurückzuführen sind. Sobald. aber, die . Rücklaufinengen voneinander abwticlien
und bei--Gleichbleiben' der einzel-. nen Kesselbelastungen auch die durch die Ventile
j eingesteuerten Speisemengen ungeändert .bleiben,. so ändert sich deich nicht im
gleichen-Sinne der Rücklaufanteil an dem in jeden der beiden Kessel eingespeisten.
Gemisch aus Frisch- und Rücklaufwasser. Vielmehr ist der Rh cklaufänteil bei beiden
Kesseln gleich. Er ergibt sich als Mittelwert aus der Summe der Rückl.aufinengen
beider Kessel. Bei dem einen (z. B. rechten) Kessel mit dem kleineren Rücklauf wird
deshalb der Rücklaüfabnahme eine Steigerung der Rücklaufanteils im Speisungsgemisch
gegenüberstehen. Infolgedessen würde der Rücklauf noch weiter abnehmen, also das
Gegenteil von dem eintreten, was anzustreben ist. Grundsätzlich das gleiche gilt
für den anderen (linken) Kessel mit größerem'Rücklauf. Bei dieseln bleibt die Zunahme
des Rücklaufanteils am Speisungsgemisch hinter dem Wert zurück, der notwendig wäre,
um den gesteigerten Rücklauf wieder herauszuregeln. Dem auf -Vergrößern der Rücklaufinenge
gerichteten Bestreben wird also nicht begegnet, sondern diesem Bestreben noch Vorschub,
geleistet.
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Die Gefahr einer solchen Steigerung der Gleichgewichtsänderung wird
durch das Zusatzventil io beseitigt, weil dieses, gegenläufig zum Rücklaufventi1
7 gesteuert, die- in den einzelnen Kessel einströmende Gemischmenge unter Berücksichtigung
der aus jedem Kessel aasgeschiedenen Rücklaufmenge beeinflußt. Wenn z. B. in dem
oben angenommenen Fälle der Gleichheit der Belastung und der durch die beiden Hauptventile
g eingesteuerten Mengen etwa die Rücklaufmenge im linken Kessel zunimmt, so-'bedeutet
dies, daß dieser Kessel im Augenblick zu stark überspeist -wird. Eine .Zunahme der
Rücklaüfmenge bedeutet ein Öffnen des Rücklaufventils 7 am linken Kessel und damit
ein stärkeres Drosseln des Hilfsventils io, so daß auf diese Weise die in den' linken
Kessel eintretende Gemischwassermenge nach Maßgabe der zu starken Überspeisung herabgesetzt
wird: Aus diesem Grunde ist auch bei einer Speisung mehrerer Kessel von '.einer
einzigen Pumpe aus die selbstregelnde Wirkung voll gewahrt.
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Was die mengenmäßige Verteilung der für jeden Kessel bestimmten Speisungsmenge
auf die beiden Ventile g und io angeht, so leann es zweckmäßig sein, das Hauptventil
g so zu bemessen, däß es genau die Menge einsteuert, die der Belastung entspricht,
so daß für das Ventil io nur die überspeiste Menge verbleibt.
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Es ist klar, daß die Berichtigung der Speisung mit Hilfe des Zusatzventils
io auch in anderer Weise als unmittelbar in ",lbhängigkeit von dein Rücklaufventil
7 erfolgen kann. Es wäre z. B. möglich, das Ventil io auch nach dem Wasserstand
im Abscheider 3 unmittelbar zu steuern, ohne daß sich an dem grundsätzlichen Aufbau
und der geschilderten Wirkungsweise irgend etwas ändern würde.
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Die wesentlichen Einzelheiten der Regelanlage des einen der beiden
Kessel veranschaulicht Abb. 2. Das Hauptventil g - wird von einem Stellmotor
13 .gesteuert, der einem Strahlrohrkraftschalter 14 nachgeschaltet ist. Auf
diesen wirken in einander entgegengesetztem Sinn zwei Steuerwerte, nämlich einmal
die Belastung und außerdem der Meßwert der durch das Ventil g eingesteuerten Menge..
Der Belastungs- oder Dampfmengensteuerwert wird als Druckabfall an einer Drossel
15 in der Dampfleitung 4 gewonnen. Dieser Druckabfall :wirkt auf eine Membran
16, während eine zweite Membran 17 mit dem Druckabfall an einer Drossel 18
in "der Speiseleitung 1z beaufschlagt ist. Die Membran 17
arbeitet nicht unmittelbar
auf das Strahlrohr _i4, sondern in bekannter Weise auf einen Gegenhebel ig, von
dem die Steuerkraft unter Vermittlung eines Verhältnisschiebers ig, auf -das Strahlrohr
14 übertragen wird. Durch Verstellen dieses Schiebers ig" kann das Übersetzungsverhältnis
zwischen den beiden Steuerkräften beliebig verändert werden.
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Wie oben ausgeführt, wird das in der Umgehungsleitung ii -liegende
Hilfsventil io gegenläufig zu der Rückläufmenge gesteuert. Das -Ventil io ist an'
einen Stellmotor 2o angeschlossen, der gleichzeitig an dem in der Rücklaufleitung
6 liegenden Rücklaufventil 7 angreift, und zwar derart, daß die beiden Ventile 7
und io gegenläufig gesteuert werden. Beim Steigen- des Wasserstandes in dem Abscheider
3 muß zur Gleichhaltung des Wasserstandes das Rücklaufventil7 weiter geöffnet werden,
der Kolben des Stellmotors 2o also einen nach links gerichteten Hub ausführen. Dabei
wird dann das Ventil iö gleichzeitig stärker gedrosselt.
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Zur Steuerung des Stellmotors 2o dient ein Strahlrohrkraftschalter
21, dessen Strahlrohr nach Maßgabe des Wasserstandes im Abscheider 3 verschwenkt
wird. Beim Steigen des Wasserstandes wird der auf dem Wehrohr 22 lastende Druck
größer, so daß das Strahlrohr 2i nach rechts. ausschwenkt und den Druck auf der
rechten Seite des Stellmotors 2o erhöht.
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An das die beiden Ventile 7 und io mit dem Kolben des Servomotors
2o verbindende , Gestänge ist noch ein Rückführhebel23 angelenkt, an dein sich-
eine am Strahlrohr 2i angreifende Feder 24 in bekannter Weise abstützt. Diese Feder
wird bei dem nach links gerichteten Hub des Stellmotors 2o entspannt
und
dadurch das Strahlrohr nach seinem Rechtsausschlag wieder in die Mittelstellung
zurückgeführt.
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Für den zweiten Kessel sind diese Einzelheiten der Regeleinrichtung
genau die gleichen.