-
Dampferzeuger, bei welchem die Dampftemperatur durch Einstellen einer
in den Uberhitzer eingeführten zusätzlichen Flüssigkeit geregelt wird Die Erfindung
bezieht sich auf einen Dampferzeuger, bei welchem die Dampftemperatur durch Einstellen
einer in den Überhitzer eingeführten zusätzlichen Flüssigkeit in Abhängigkeit sowohl
von der Temperatur .des Dampfes als auch von einer Druckdifferenz im Strom des Arbeitsmittels
geregelt wird.
-
Es wurde schon vorgeschlagen, die zur Regelung der Dampftemperatur
in den Überhitzer einzuführende zusätzliche Flüssigkeitsmenge durch einen vom Dampf
beeinflußten Thermostat und zusätzlich durch einen von der Dampfströmung beeinflußten
Differenzdruckregler einzustellen. Es soll hierdurch einerseits ein Überregeln bei
niedriger Belastung und andererseits ein zu träges Regeln bei erhöhter Belastung
verhindert werden. Eine solche Kombination zweier Regelvorrichtungen bringt aber
nicht nur eine wesentliche Vermehrung der Regeleinrichtungen, sondern damit auch
eine erhöhte Gefahr von Betriebsstörungen mit sich.
-
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Zusatzflüssigkeit an einer
Stelle der Speiseleitung hinter dem Speiseregelorgan und: vor einer Drosselstelle
zu entnehmen. Hierdurch wird der zwischen der Entnahmestelle und der Einführungsstelle
in .den Überhitzer im gleichen Sinn wie die Belastung sich ändernde Differenzdruck
zur unmittelbaren Einstellung der Zusatzmenge herangezogen. Regeleinrichtungen sind
deshalb nicht notwendig, die Zusatzmenge ist nur durch einen einfachem, von der
Dampftemperatur beeinflußten Impulsgeber mit Hilfe eines Regelorgans einzustellen.
Die
Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
Fig. i stellt in einem Schaubild die für einen Dampferzeuger notwendige
Zusatzflüssigkeitsmenge bei verschiedenen Betriebsverhältnissen als Funktion der
Belastung dar; Fig.2 zeigt einen Steilrohrdampferzeuger nach der Erfindung, für
welchen das Schaubild nach Fig. 3 den Druckverlauf an verschiedenen Stellen in Abhängigkeit
von der Belastung veranschaulicht. Ein Dampferzeuger bedarf entsprechend seiner
Bauart und seiner besonderen Eigenschaften je nach dem Belastungsgrad einer veränderlichen
Menge zusätzlich in den Überhitzer eingeführter Flüssigkeit, um bei allen Lasten
im: Beharrungsbetrieb die .gleiche Dampftemperatur einhalten zu können. Die in den
Überhitzer eines bestimmten Dampferzeugers einzuführende zusätzliche Flüssigkeitsmenge
möge bei den verschiedenen Belastungen z. B. .die durch die Kurve o (Fig. i) gegebenen
Werte (besitzen.
-
Steigt bei einer Abweichung von einem Beharrungsbetrieb die Temperatur
um den Wert a°, so muß eine größere Menge Zusatzflüssigkeit gemäß der Kurve +a dem
Überhitzer zugeführt werden, bis die Temperatur im neuen Beharrungszustand wieder
auf den Sollwert zurückgeführt ist. Entsprechend muß bei einer doppelt so großen
Temperaturerhöhung eine Menge zugeführt werden, die durch die Kurve +2 a gegeben
ist, und bei negativen Temperaturabweichungen im Betrag von a° bzw. 2 ca'° die durch
die Kurven -a bzw. -2 a dargestellten verminderten Mengen.
-
Die bei Veränderung der Temperatur notwendige Veränderung der Einspritzmenge
dQ nimmt, um einen stabilen Betrieb der Regelung bei allen Belastungen einhalten
zu können, bei verschiedenen Belastungen Werte an, wie sie durch eine von der Temperatur
allein abhängige Regelung nicht eingehalten werden können. Würde die dem Dampferzeuger
zuzuführende Zusatzmenge nur nach Maßgabe der Temperatur geregelt, so würde das
Ausklingen von Regelungsschwankungen um so länger dauern, je niedriger die Kesselbelastung
ist. Von einer gewissen Teillast an abwärts kann die Regelung sogar unstabil werden
und dauernd in Schwankung verbleiben..
-
Bei geringen Belastungen des Dampferzeugers strömt nämlich nur eine
geringe Arbeitsmittelmenge durch das Kesselsystem. Eine bestimmte Temperaturänderung
an der Stelle des Temperaturfühlers verursacht daher hinsichtlich der durchströmenden,
Arbeitsmittelmenge eine zu große Veränderung der Zusatzmenge. Die zu starke Veränderung
der Zusatzmenge würde aber die Temperatur des Dampfes viel zu stark beeinflussen-,
und zwar würde die Temperatur nicht nur auf den gewünschten Sollwert zurückgeführt,
sondern auf der anderen Seite weit darüber hinausschießen, so daß sogar in dieser
Richtung eine größere Temperaturabweichung entstünde als vorher in der ursprünglichen
Richtung. Der eine Temperaturanschlag würde fortlaufend den nächstfolgenden weiter
aufschaukeln. Die Regelung käme nicht mehr zur Ruhe; und es würde sich insofern
ein unstabiler Betrieb einstellen, weil die Temperatur fortwährend zwischen einem.
oberen und einem unteren Grenzwert pendeln würde.
-
Würde zur Verhinderung der Pendelung die einer bestimmten, Temperaturabweichung
entsprechende Änderung der Zusatzmenge so stark vermindert, daß bei Teillast ein
stabiler Betrieb eingehalten. werden könnte, so würde umgekehrt die Wiederherstellung
des Sollwerts gegenüber der bei günstigster Einstellung für eine bestimmte höhere
Last erreichbaren Zeit länger dauern, wobei der Unterschied um so größer wird, je
höher die Belastung des Dampferzeugers ist.
-
Die Regelvorrichtung würde für den Fall, daß der Regelvorgang bei
geringer Belastung gerade genügend gedämpft wäre, .bei höheren Belastungen hinsichtlich
(der Temperaturabweichungen. zu kleine Veränderungen der Zusatzmenge einstellen.
Das hätte wiederum zur Folge, daß zu starke vorübergehende Abweichungen. der Temperatur
vom gewünschten Sollwert entständen. Durch diese starken Abweichungen könnte der
Dampferzeuger infolge Überhitzung oder die an den. Dampferzeuger angeschlossene
Dampfkraftmaschine infolge Kondensationserscheinungen Schaden nehmen.
-
Wird die Temperaturregelung zusätzlich noch unter den Einfluß der
Last gestellt, so kann bei einer bestimmten Veränderung,der Temperatur die einzustellende
Veränderung der zu verstellenden Größe der jeweiligen Belastung angepaßt werden.
Bei- niedrigen. Belastungen, z. B. bei Halblast, wird bei einer bestimmten Temperaturveränderung
um a° eine Veränderung der Zusatzmenge nur um den Betrag dQ' verursacht. Der Wert
dQ kann mit Hilfe der zusätzlichen Beeinflussung in Abhängigkeit von der Belastung
so eingestellt werden, daß bei allen Teilbelastungen und auch bei Überlast die Stabilität
der Regelung die gleiche bleibt, so daß weder bei Teillasten eine Überregelung noch
bei- höheren Lasten eine zu träge Regelung zu befürchten ist.
-
Bei dem in Fig. z dargestellten Dampferzeuger strömt aus der Obertrommel
i eines Steilrohrsystems 2 der Dampf mit einem der Temperatur des Kesselwassers
entsprechenden unveränderlichen Druck durch die Leitung 3 in den Überhitzer 4. Der
überhitzte Dampf gelangt durch die Leitung 5 zu nicht gezeichneten Verbrauchsstellen.
-
Durch die Leitung 6 wird dem Dampferzeuger mittels der Pumpe 7 die
Speiseflüssigkeit zugeführt, deren augenblickliche Menge sich nach der jeweiligen,
Belastung des Dampferzeugers richtet. Die Speiseflüssigkeit gelangt zuerst in einen
Vorwärmer 8 und dann durch die Leitung 9 in die Obertrommel. Zur Regelung der Temperatur
des zu den Verbrauchsstellen strömenden Dampfes wird an der Stelle io zu Beginn
des überhitzers 4 durch die Leitung i r zusätzlich Flüssigikeit aus der Speiseleitung
6 in den überhitzer 4 eingeführt.
-
Die Entnahme der Zusatzflüssigkeit aus der Speiseleitung 6 erfolgt
an einer Stelle 12, welche
zwischen dem Speiseregelventil 13 und
einem Drosselorgan 14 mit fest einstellbarem Drosselquerschnitt gelegen ist. Die
Menge der in den Überhitzer eingeführten Zusatzflüssigkeit wird mit Hilfe des Organs
15 nach Maßgarbe der Temperatur des durch die Leitung 5 zu den Verbrauchsstellen
strömenden Dampfes eingestellt. Der von der Dampftemperatur beeinflußte Impulsgeber
16 ist über die Impulsleitung 17 mit dem Regelorgan 15 verbunden.
-
Der Dampfdruck in der Trommel i bleibt bei allen Belastungen unveränderlich,
wie die Waagerechte p in Fig. 3 andeutet. Der Druck der Speiseflüssigkeit vor dem
Vorwärmer 8 in der Leitung 6 stellt sich bei den verschiedenen Belastungen entsprechend
der Kurve p,, ein. Das Drosselorgan 14 erhöht das Druckgefälle von der Speisepumpe
bis zur Kesseltrommel, so daß an .der Stelle 12, an welcher die Zusatzflüssigkeit
entnommen wird, der Druck gemäß der Kurve p, verläuft. Der Druck in der Speiseleitung
6 verläuft entsprechend der Charakteristik der Pumpe 7 nach der Kurve pf. Das Gefälle
zwischen dem Pumpendruck pf und dem Druck p., an der Entnahmestelle der Zusatzflüssigkeit
wird durch Drosselung im Speiseregelventil 13 erzeugt.
-
Aus den Kurven nach Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Druckdifferenz
zwischen pf und p mit abnehmender Last nicht abnimmt, sondern im Gegenteil noch
wächst. Würde man also diese Druckdifferenz auf das Organ 15 einwirken lassen, so
würde sich bei Teillast bei einer bestimmten Temperaturänderung um a° eine
Zusatzmengenänderung d Q" (Fig. i) ergeben, während die für gleichbleibende
Reglerstabilität erforderliche Mengenänderung d Q' beträgt. Sie wird erzielt
durch das Drosselorgan 1.4, wobei auf das Organ 15 die mit zunehmender Last in gewünschter
Weise wachsende Druckdifferenz zwischen p, und p einwirkt.
-
Die Erfindung läßt sich grundsätzlich auf alle Arten von Dampferzeugern
anwenden, auf Trommelkessel, Röhrenkessel, auf Kessel mit natürlichem Umlauf, auf
Kessel mit Zwangsumlauf und ferner auf alle Arten von Kesseln mit Zwangsdurchlauf.