DE726132C

DE726132C - Control method and device for gas delivery systems

Info

Publication number: DE726132C
Application number: DEA92800D
Authority: DE
Inventors: Albert Leyer
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1941-01-04
Filing date: 1941-01-29
Publication date: 1942-10-07

Description

Regelverfahren und -vorrichtung für Gasförderanlagen Bei Gasförderanlagen kommt es vor, daß der Erzeuger oder ,der Verbraucher in einem solchen Maße unter konstantem Druck: gehalten werden muß, daß sich eine Unterteilung der Regelvorrichtung in eine Grob-und in eine Feinregelung empfiehlt. Die Grobregelung besteht in den hier in Betracht kommenden Fällen aus einem Gasförderer, der durch einen Druckregler so gesteuert wird, daß das Gas bei angenähert konstantem Druck von der Feinregelung übernommen oder an diese abgegeben wird.Control method and device for gas production systems In gas production systems it happens that the producer or, the consumer to such a degree under constant pressure: must be kept that there is a subdivision of the regulating device recommends in a coarse and in a fine adjustment. The coarse control consists of the Cases under consideration here from a gas conveyor, which is controlled by a pressure regulator is controlled so that the gas is controlled by the fine control at an approximately constant pressure is taken over or given to them.

Ein Beispiel, bei dem der Gaserzeuger konstanten Druck verlangt, ist die Gasabsaugung bei Koksofenanlagen. Das Gas wird durch einen Gassauger aus den Koksöfen abgesaugt und nach irgendeinem Verbraucher gefördert. In den Koksöfen soll bis auf wenige Millimeter Wassersäule atmosphärischer Druck herrschen, was bekanntlich durch Regelung des Gassaugers allein niemals erreicht werden kann. Es ist an jedem Koksofen noch eine Feinregelung notwendig, die die Unvollkommenheiten der Gassaugerregelung ausgleicht. Der Gassauger stellt mit seinem Druckregler die Grobregelung dar, die den Zustand in der Abgasleitung, d. h. einen bereits angenähert konstanten Druck, Herzustellen hat, der die Feinregelung an den verschiedenen Koksöfen erst befähigt, ihre Aufgabe zu erfüllen.An example where the gas generator requires constant pressure is the gas extraction in coke oven systems. The gas is extracted through a gas suction device Coke ovens sucked out and promoted to some consumer. In the coke ovens should down to a few millimeters of water column atmospheric pressure prevails, which is well known can never be achieved by regulating the gas suction device alone. It's up to everyone Coke oven still requires fine control that eliminates the imperfections of the gas suction control compensates. With its pressure regulator, the gas suction device represents the coarse control that the condition in the exhaust pipe, d. H. an already approximately constant pressure, Which enables the fine control on the various coke ovens to do their job.

Ein Beispiel, bei dem der Verbraucher konstanten Druck verlangt, ist die Gasversorgung einer oder mehrerer Städte von einem Werk aus. Zu Zeiten großen Verbrauchs muß, um den Druck an den Verbrauchsstellen nicht zu sehr fallen zu lassen, das Gas mit einem Gebläse in die verschiedenen Netze gepumpt werden. Das Gebläse wird durch einen Druckregler auf konstanten Enddruck gesteuert. Dieser ist aber nicht genügend konstant, da noch Leitungsdruckverluste, die von der Fördermenge abhängen, mithineinspielen, so dafa vor den einzelnen Verteilungs: netzen noch eine Feinregelung eingeschaltet werden muß, die durch Drosseln des vom Gebläse gelieferten Gasstromes den Druck in den Netzen mit großer Genauigkeit konstant hält.An example where the consumer demands constant pressure is the gas supply to one or more cities from one plant. At times great Consumption must, in order not to let the pressure at the consumption points drop too much, the gas is pumped into the various networks with a fan will. The fan is controlled to a constant final pressure by a pressure regulator. This is not constant enough, however, as there are still line pressure losses that depend on the delivery rate depend, play along, so there is another one before the individual distribution networks Fine control must be switched on by throttling the output supplied by the fan Gas flow keeps the pressure in the networks constant with great accuracy.

In diesen und allen ähnlichen Fällen erzeugt der Gasförderer einen Druck bzw. Unterdruck, der die Voraussetzung für das Arbeiten des Feinreglers bildet. Bei den bisher bekannten Regelungen dieser Art wurde der Druckregler des Gasförderers auf einen bestimmten Sollwert eingestellt und dieser so lange beibehalten, bis der Betriebszustand eine Veränderung dieses Sollwertes verlangte. Dies war dann der Fall, wenn .das Drosselorgan, das die Feinregelung besorgte, am Ende seines Regelbereiches angelangt war, d. 1i. entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen war. Um die Regelfähigkeit dieses Organs auch bei diesen veränderten Betriebszuständen zu erhalten, wurde jeweils durch Signale, die .durch Kontakte in den Endlagen der Feinregelorgane ausgelöst wurden, dem Bedienungspersonal angezeigt, daß eine Änderung des Sollwertes sich als notwendig erweise, worauf diese vom Personal vorgenommen wurde.In these and all similar cases, the gas conveyor produces one Pressure or negative pressure, which is the prerequisite for the fine control to work. In the previously known regulations of this type, the pressure regulator of the gas conveyor was used set to a certain setpoint and maintain this until the Operating state required a change in this setpoint. This then was the Case when. The throttle body, which took care of the fine control, at the end of its control range had arrived, d. 1i. was either fully open or fully closed. About the ability to regulate to maintain this organ even with these changed operating conditions, was in each case by signals that are triggered by contacts in the end positions of the fine control organs were indicated to the operating personnel that a change in the setpoint is possible prove necessary, whereupon this was carried out by the staff.

Gemeinsames -Merkmal aller derartigen Regelungen sind zwei Grenzwerte des Förderdruckes bzw. -unterdruckes, deren einer nie unterschritten werden darf, wenn nicht ein oder mehrere Feinregelorgane ganz. öffnen und dadurch ihre Regelfähigkeit verlieren sollen, und deren anderer nie überschritten werden darf, wenn nicht ein oder mehrere Feinregelorgane ganz schließen und dadurch ebenfalls ihre Regelfähigkeit verlieren sollen. Diese beiden Grenzwerte ändern sich mit dem Betriebszustand und bewegen sich dauernd auf und ab. Der Regler <les Gasförderers steht mit seinem Sollwert irgendwo zwischen diesen beiden Grenzen und bleibt bei den bisher bekannten Steuerungen so lange auf diesem Wert stehen, als er sich noch innerhalb der genannten Grenzen befindet. Ein Signal zur Verstellung dieses Sollwertes-wird erst dann ausgelöst, wenn infolge der ständigen Verschiebung der Grenzwerte der Sollwert außerhalb derselben zu liegen kommt. Der Sollwert lag also bald näher an der unteren, bald näher an der oberen Grenze, im Mittel, über eine sehr lange Zeit gerechnet. lag er gerade in der Mitte zwischen den beiden. Die Erfüllung der gestellten Regelaufgabe verlangt aber nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis nur, daß der Sollwert des Förderdruckes bzw. -unterdruckes, gerade bei seinem unteren Grenzwert steht, d.li. so, daß ein oder mehrere Feinregelorgane gerade im Begriff sind, ganz zu öffnen. Eine Erhöhung des Sollwertes über diesen Betrag hinaus, ist nicht notwendig, sie hat nur zur Folge, daß in den Feinregelorganen entsprechend mehr gedrosselt werden muß. Die dadurch bedingte Mehrarbeit des Gasförderers ist also nutzlos aufgewendet und wird durch vermehrte Drosselung in den Feinregelorganen einfach wieder vernichtet.The common feature of all such regulations are two limit values for the delivery pressure or negative pressure, one of which must never be fallen below, unless one or more fine control elements are entirely. should open and lose its controllability, and the other must never be exceeded if not close one or more fine control devices entirely and thus should also lose their ability to rule. These two limit values change with the operating status and are constantly moving up and down. The regulator <les gas conveyor stands with its setpoint somewhere between these two limits and remains at this value in the previously known controls as long as it is still within the stated limits. A signal for adjusting this setpoint value is only triggered when, as a result of the constant shifting of the limit values, the setpoint value comes to lie outside the same. The setpoint was therefore soon closer to the lower, sometimes closer to the upper limit, on average, calculated over a very long time. he was lying in the middle between the two. However, according to the knowledge on which the invention is based, the fulfillment of the set control task only requires that the target value of the delivery pressure or negative pressure is precisely at its lower limit value, i.e. so that one or more fine control organs are just about to open completely. It is not necessary to increase the setpoint value beyond this amount, it only has the consequence that the fine control organs have to be throttled correspondingly more. The resulting extra work of the gas conveyor is therefore uselessly expended and is simply destroyed again by increased throttling in the fine control elements.

Vorliegende Erfindung ermöglicht es, diese Mehrarbeit zu vermeiden, indem der Sollwert des Vorlagedruckes bzw. -unterdruckes für die Feinregelung auf den unteren derjenigen beiden, mit dem Betriebszustand sich ändernden Grenzwerte gehalten wird. die nicht unter- bzw. überschritten werden dürfen.The present invention makes it possible to avoid this extra work, by setting the target value of the original pressure or negative pressure for the fine control the lower of those two limit values that change with the operating status is held. which must not be fallen below or exceeded.

An Hand der Zeichnung, die in den Fig. i und 2 schematisch zwei Ausführungen zeigt, sei die Erfindung näher erläutert.With reference to the drawing, in Figs. I and 2 schematically two versions shows, the invention is explained in more detail.

Fig. i zeigt schematisch eine Anlage mit einer kontinuierlich und Fig. 2 niit einer intermittierend wirkenden Regelvorrichtung.Fig. I shows schematically a system with a continuous and 2 shows an intermittently acting regulating device.

In Fig. i bedeuten i Koksöfen. deren Gas durch den Gassauger 2, der durch eine Turbine 3 angetrieben wird, mittels Saugleitungen ,I in die Sammelleitung 5 und dann in die Fernleitung 6 gesaugt wird. Die Saugleitungen q. enthalten Regelorgane ; , die von Druckreglern 8 gesteuert werden. indem durch den mehr oder weniger starken Abfluß aus der Druckölleitung 9 der Druck unter den Kraftkolben to verändert wird. Kraftkolben i i mit Winkelhebeln 12 können einen in seiner axialen Richtung unter Federdruck stehenden Schlitten 13 und damit den Kontakt eines Widerstandes 14 verschieben und so die auf den von der Batterie 13 gespeisten Elektromagneten 16 gegebene Spannung verändern. Der Kern des Elektromagneten, die Stange 17, verschiebt die Büchse i$ des Geschwindigkeitsreglers 1g derAntriebsturbine3 des Gassaugers 2 und verstellt das Einlaßventil2o der Turbine durch Einwirkung auf den Druck der zugehörigen Druckölsteuerung 2 1 mit Kraftkolben 22.In Fig. I i denote coke ovens. their gas through the gas suction device 2, the driven by a turbine 3, by means of suction lines, I into the collecting line 5 and then sucked into the capillary 6. The suction lines q. contain regulating organs ; controlled by pressure regulators 8. by being more or less strong Outflow from the pressure oil line 9, the pressure under the power piston to is changed. Power piston i i with angle levers 12 can take one in its axial direction Slide 13 under spring pressure and thus move the contact of a resistor 14 and so the voltage applied to the electromagnet 16 fed by the battery 13 change. The core of the electromagnet, the rod 17, moves the sleeve i $ of the speed controller 1g of the drive turbine 3 of the gas aspirator 2 and adjusted the inlet valve2o of the turbine by acting on the pressure of the associated pressure oil control 2 1 with power piston 22.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Die Druckregler 8 steuern die Regelorgane 7 so. daß der Druck in den Koksöfen i konstant bleibt. Wird dabei eines der Regelorgane 7 ausgesteuert, indem es ganz öffnet, so wird der am betreffenden Steuerölsystein angeschlossene Kraftkolben i i aus seiner oberen Endlage nach unten verschoben. Dabei verschiebt er über einen Winkelhebel 12 den unter Federdruck stehenden Schlitten 13 und damit. den Kontakt ;am Widerstand 14 nach rechts. Die auf den Magneten 16 wirkende Spannung wird erhöht und. der Magnet schiebt die Büchse 18 des Geschwindigkeitsreglers ig nach links und schreibt dadurch der Antriebsturbine 3 eine höhere Drehzahl vor. Der Gassauger2 saugt jetzt stärker, so daß dasjenige Ventil?, das -diesen Regelvorgang ausgelöst hat, nicht weiter zu öffnen braucht, um den Druck im Koksofen einzuhalten.The mode of operation is as follows: The pressure regulators 8 control the regulating organs 7 so. that the pressure in the coke ovens i remains constant. Becomes one of the regulating bodies 7 is controlled by opening it completely, the control oil system in question is then activated connected power piston i i moved down from its upper end position. He moves the spring-loaded slide via an angle lever 12 13 and in order to. the contact; at resistor 14 to the right. The on the magnet 16 acting voltage is increased and. the magnet pushes the can 18 of the speed controller ig to the left and thereby writes to the drive turbine 3 suggests a higher speed. The gas suction device2 now sucks more, so that Valve? Which has triggered this control process does not need to open any further, to keep the pressure in the coke oven.

Die Lage des Schlittens 13 wird durch dasjenige Ventil ? bestimmt, das am weitesten offen steht. Die Winkelhebel 12 der anderen Kraftkolben ii kommen mit dem Schlitten 13 gar nicht in Berührung. Wenn .dann das dessen Stellung bestimmende Ventil infolge Abnehmens der Gaserzeugung schließt, so bewegt sich der Schlitten 13 wieder nach links, bis er am Winkelhebel 12 eines anderen Ventils anliegt, welches damit die Steuerung des Schlittens 13 und die Bestimmung der Solldrehzahl des Gassaugers 2 übernimmt. Die Drehzahl des Gassaugers wird also immer so gesteuert, daß das meistbelastete Regelorgan 7 gerade maximal (mit Einschluß einer gewissen Ungleichförmigkeit natürlich) offen steht. Sie ist daher nie höher als absolut notwendig, um das Gas bei konstantem Druck aus den Koksöfen zu saugen.The position of the slide 13 is determined by the valve? certainly, that is most open. The angle lever 12 of the other power piston ii come not in contact with the carriage 13 at all. If .then that which determines its position If the valve closes as a result of the decrease in gas generation, the slide moves 13 again to the left until it rests on the angle lever 12 of another valve, which thus the control of the slide 13 and the determination of the target speed of the gas suction device 2 takes over. The speed of the gas suction is always controlled so that the most loaded Control element 7 just maximum (with inclusion of a certain irregularity, of course) is open. It is therefore never higher than absolutely necessary to keep the gas constant To suck pressure from the coke ovens.

Fig, z, zeigt dasselbe Beispiel mit einer intermittierenden Regelung. Bezugszeichen, die mit denen der Fig. i übereinstimmen, bedeuten dasselbe wie dort. Mit 24 sind Kontakte zu einem Stromkreis 25 bezeichnet, der durch jeden der Druckregler 8 geschlossen werden kann. An diesen Stromkreis 25 ist ein Elektromagnet 26 angeschlossen, der einen Wendeschalter 27 steuert. Bei geschlossenem Stromkreis 25 wird der Schalter 27 hochgezogen, so daß er die Kontakte 28 eines Stromkreises 29 berührt. Ist der Elektromagnet 26 dagegen stromlos, so fällt der Schalter abwärts und berührt die Kontakte 30. Je nachdem die Kontakte 28 oder 30 berührt werden, also je nach .der Stellung des Wendeschalters in -der einen oder anderen Endlage, fließt der Strom in der einen Teil des Stromkreises 29 bildenden Leitung 3 i rechts oder links herum. Eine Schaltuhr 32 kann den Strom in dieser Leitung periodisch schließen und unterbrechen. An dieselbe Leitung ist ein Drehzahlverstellmotor 33 angeschlossen, der in diesem Beispiel auf das Einlaßventil2o einer (nicht dargestellten) Dampfturbine als Antriebsmaschine eines (nicht dargestellten) Gassaugers- einwirkt, indem, wie bei Fig. i erläutert;, die Büchse r8 eines eine Druckölssteuerung 2i für das Einlaßventil 2o beeinflussenden Geschwindigkeitsreglers ig verstellt wird, und zwar je nachdem, ob der Motor 33 rechts oder links herum läuft, in einem den Olabfluß drosselnden oder öffnenden Sinne, was eine entsprechende Änderung des Öldruckes unter dem Kolben 22 des Ventils 2o und damit eine andere Einstellung desselben mit Drehzahländerung der Maschinengruppe zur Folge hat.Fig, z shows the same example with intermittent control. Reference numerals which correspond to those in FIG. I mean the same as there. With 24 contacts are designated to a circuit 25, the through each of the pressure regulator 8 can be closed. An electromagnet 26 is connected to this circuit 25, which controls a reversing switch 27. When the circuit 25 is closed, the switch 27 pulled up so that it touches the contacts 28 of a circuit 29. Is the Electromagnet 26, however, de-energized, the switch falls down and touches the Contacts 30. Depending on whether the contacts 28 or 30 are touched, that is, depending on the When the reversing switch is in one or the other end position, the current flows in the part of the circuit 29 forming line 3 i to the right or left. A timer 32 can periodically close and interrupt the current in this line. A speed adjustment motor 33 is connected to the same line, which in this Example of the inlet valve2o of a steam turbine (not shown) as the drive machine a (not shown) gas suction acts by, as explained in FIG. the sleeve r8 of a pressure oil control 2i for the inlet valve 2o influencing Speed controller ig is adjusted, depending on whether the motor 33 runs around to the right or left, in a throttling or opening of the oil drain Meaning what a corresponding change in the oil pressure under the piston 22 of the valve 2o and thus a different setting of the same with a change in the speed of the machine group has the consequence.

Die Wirkungsweise ist folgende: Alle Minuten schließt die Schaltuhr 32 den Stromkreis 29, 31 für einige Sekunden. Je nach der Stellung des Wendeschalters 27 wird dann der Drehzahlverstellmotor 33 in der einen oder andern Richtung gedreht und dadurch der Drehzahlsollwert erhöht oder abgesenkt. Solange keiner der Kontakte 24 berührt, bedeutet das, daß der Gassauger noch zu stark saugt. Der Wendeschalter steht dann unten, und beim Einschalten der Schaltuhr 32 wird die Solldrehzahl etwas abgesenkt. Dies wiederholt :sich alle Minuten bis schließlich infolge der ständigen Abnahme der Drehzahl eines oder mehrere Regelventile 7 ganz öffnen. Beim nächsten Schließen der Schaltuhr 32 wird dann die Drehzahl nicht mehr abgesenkt, sondern erhöht, weil .der Wendeschalter oben steht und die Kontakte a8 berührt. Diese-Erhöhung ist jedoch nur vorübergehend, da beim abermaligen Einschalten von 32 die DZehzahl sofort wieder abgesenkt wird, wenn inzwischen die Kontakte 24 wieder unterbrochen sind. Sind aber die Ventile 7 trotz der erhöhten Drehzahl noch ganz offen und die betreffenden Kontakte geschlossen, so erfolgt beim neuerlichen Einschalten von 32 eine weitere Drehzahlerhöhung, die dann vielleicht genügt, um die Ventile 7 wieder etwas schließen zu lassen.The mode of operation is as follows: every minute the timer 32 closes the circuit 29, 31 for a few seconds. Depending on the position of the reversing switch 27, the speed adjustment motor 33 is then rotated in one direction or the other and the speed setpoint is increased or decreased as a result. As long as none of the contacts 24 touches, this means that the gas suction device is still sucking too much. The reversing switch is then down, and when the timer 32 is switched on, the setpoint speed is lowered somewhat. This repeats: one or more control valves 7 open completely every minute until finally, as a result of the constant decrease in speed. The next time the timer 32 is closed, the speed is no longer reduced, but increased because .the reversing switch is up and touches the contacts a8. This increase is only temporary, however, since when 32 is switched on again, the D number is immediately reduced again if the contacts 24 are interrupted again in the meantime. If, however, the valves 7 are still completely open despite the increased speed and the relevant contacts are closed, a further increase in speed occurs when 32 is switched on again, which may then be sufficient to allow the valves 7 to close somewhat again.

Auf diese Art wird der Sollwert stets der unteren Grenze nachgeführt und so der Energieverbrauch des Gassaugers auf einem Minimum gehalten.In this way, the setpoint is always tracked to the lower limit and thus the energy consumption of the gas suction device is kept to a minimum.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control procedures for gas production systems that do the job have to generate a delivery pressure or negative pressure to a pressure regulating element, d. H. with coarse and fine regulation of the gas pressure, especially for coke oven systems, characterized in that the target value of the delivery pressure or negative pressure for the fine control on the lower of those two, with the operating state itself changing limit values which must not be fallen below or exceeded.

2. Control method according to claim i, characterized in that the target speed of the prime mover of the gas conveyor depending on the position from Control organs of the producers or consumers to be kept at constant pressure are set will.

3. Device for continuous regulation according to the method of claims i and 2, characterized in that the position of the pressure oil-controlled regulating elements (7) the position of the power pistons (i1) belonging to the same pressure oil control line corresponds to the electrical resistance (14) in the circuit by means of the slide (13) one on the speed regulator (i9) of the prime mover (3) of the gas conveyor (2) change the acting electromagnet (16). Device for intermittent Control according to the method of claims i and 2, characterized in that the Circuit (29, 31) of a speed adjusting motor acting on the drive machine of the gas conveyor (33) is periodically opened and closed by a timer (32) and in this Circuit the position of a reversing switch (27) in its end positions (28, 30) the Direction of rotation of the speed adjustment motor (33) and thus the speed of the Driving machine of the gas conveyor changes, in that the position of the reversing switch in these end positions of an electromagnet (26) is dependent on its circuit (25) by at least one contact (24) which closes at its largest possible opening Control organ pulls the reversing switch (27) into one end position (28) and so in the sense an increase in speed acts, while in the throttle position of all control elements (7), d. H. when the contacts (24) are open, that is, the circuit (25) of the electromagnet is interrupted (26), the reversing switch (27) reaches the other end position (30) and in the sense of a Reduction of the speed of the drive machine of the gas conveyor acts.