DE972857C - Druckwandler fuer Regler - Google Patents

Druckwandler fuer Regler

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DE972857C
DE972857C DEL20396A DEL0020396A DE972857C DE 972857 C DE972857 C DE 972857C DE L20396 A DEL20396 A DE L20396A DE L0020396 A DEL0020396 A DE L0020396A DE 972857 C DE972857 C DE 972857C
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DE
Germany
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pressure
pressure transducer
spring
balance beam
characteristic
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Expired
Application number
DEL20396A
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English (en)
Inventor
Erwin Dipl-Ing Samal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00Control systems for steam boilers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Description

  • Druckwandler für Regler In, pneumatischen Steuer- und Regelanlagen, wie sie in größerem Umfange in Dampfkraftwerken Verwendung finden, besteht vielfach die, Notwendigkeit, einen Druckwandler zu ver%venden, der einen veränderlichen Eingangsdruck pE in einen. zu diesem proportionalen Ausgangsdruck pA umformt. Der Proportionalitätsfaktor zwischen pA und pE muß einstellbar sein und stellt in seinem Wert üblicherweise eine ganze Zahl oder einen. Bruch dar. In dem Diagramm nach Fig. i sind beispielsweise solche idealisierten Kennlinien aufgezeichnet, die' die Abhängigkeit des Ausgangsdruckes pA vom Eingangsdruck pE bei den Proportionalitätsfaktoren z, i und 1/2 wiedergeben.
  • Bekanntgeworden. ist ein Regler, der eine elektrische Kompensationswaage aufweist. Zur Einstellung des Sollwertes dient eine Feder, deren eines Ende am Waagebalken des Systems angreift, während das andere Ende einstellbar befestigt ist. Da sich der Waagebalken praktisch nicht bewegt, liefert die Feder eine konstante Gegenkraft. Eine Verstellung der Federvorspannung bewirkt eine Parallelverschiebung der Kennlinie. Zur Änderung der Steilheit der Kennlinie sind Widerstände vorgesehen. Die erwähnte Beeinflussung der Kennlinie erfordert somit die Bedienung mehrerer Einstellglieder, was zu Fehleinstellungen führen kann. Die angestrebte Kennlinie kann im Einzelfall nur durch probeweises Betätigen der Einstellglieder gefunden werden.
  • Die Erfindung betrifft einen Druckwandler mit zwei über eine einstellbare Übersetzung gegeneinander ausgewogenen Meßwerken, dessen Ausgang :nit federbelastetem Stell- oder Meßgliedern eines Regleis verbunden ist. Gemäß der Erfindung ist mit der Vorrichtung zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses ein Steuerglied verbunden, welches eine am Waagesystem angreifende Zusatzkraft derart beeinflußt, daß die Kennlinie des Druckwandlers nicht nur gedreht, sondern gleichzeitig übersetzungsabhängig verschoben wird, so daß die Drehung um einen außerhalb des Unempfindlichkeitsbereichs der Kennlinie liegenden bestimmten Punkt erfolgt.
  • Ein Anwendungsbeispiel für einen multiplikativen Druckwandler zeigt Fig. 2. Der.Fühler i eines pneumatischen Reglers mißt den Dampfdruck in der Dampfsammelleitung 2 des Kessels 3. Der pneumatische Ausgangsdruck des Fühlers (Stelldruck) wirkt über den multiplikativen. Druckwandler 4 auf pneumatische Stellmotoren 5, die die Brennstoffaufgabeeinrichtungen 6 so beeinflussen, daß der Druck in der Dampfsammelleitung konstant gehalten wird. Der Dampfdruckregler sei dabei so eingestellt, daß einer bestimmten Druckabweichung vom eingestellten Sollwert eine bestimmte Änderung des Stelldruckes zugeordnet ist. Die Teile sind im einzelnen so aufeinander abgestimmt, daß sich bei Belastungsschwankungen ein optimaler Verlauf der Übergangsfunktion ergibt. Wird nun aus irgendwelchen Gründen (Störung) eine der Brennstoffleitungen 7 abgeschaltet, so würde bei der gleichen Änderung des pneumatischen Stelldruckes vom Regler dem Kessel nur noch die halbe Brennstoffmenge zugeteilt werden, wenn kein multiplikativer Druckwandler verwendet würde. Der Regelungsvorgang würde dadurch verlangsamt werden und sich vom optimalen Ablauf entfernen. Bei Verwendung eines multiplikativen Druck -andlers dagegen wird durch Verstellung des Druckwandlers in dem gegebenen. Falle dem Eingangsdruck ein doppelt so großer Ausgangsdruck zugeordnet, so daß die eine noch arbeitende Brennstoffaufgabevorrich.tung 6 nunnehr mit doppelter Fördermenge gefahren wird.
  • In Fig. 3 ist der grundsätzliche Aufbau eines multiplakativen Druckwandlers. dargestellt. Der Wandler besteht im wesentlichen aus den Balgensysternen 8 und g, deren Kräfte über den Waagebalken io gegeneinander ausgewogen werden. Das Übersetzungsverhältnis wird durch Verschiebung des Waagebalkendrehpunktes i i eingestellt: Dem Balgensystem 8 wird der Eingangsdruck pE zugeführt. Der Balgen übt damit eine dem Eingangsdruck proportionale Kraft auf den Waagebalken aus. Das Balgensystem g besitzt zusätzlich ein Doppelsitzventil 12. Der untere Raum des Ventils 13 ist mit einer Preßluftspeiseleitung verbunden. Der Ausgangsdruck p,4 wird der Balgenkammer des Systems an der Stelle 14 entnommen. Der obere Verschlußkegel des Doppelsitzventils trennt die Balgenkammer von einem Vorraum 15. ab, der ins Freie führt. Ist die Grundfläche der Balgensysterne gleich groß, so ergibt sich bei gleich großen Hebelarmen am Waagebalken, daß der Ausgangsdruck pA gleich dem Eingangsdruck pE ist. Der Drehpunkt i i des Waagebalkens kann nach beiden. Seiten verschoben werden, so daß jeder erforderliche Proportionalitätsfaktor einstellbar ist. Die Bedeutung der Teile 16 und 17, die bei den bisher bekannten Druckwandlern nicht vorhanden sind, wird später erläutert.
  • Der Ausgangsdruck üblicher pneumatischer Regler ändert sich meist in Grenzen von o,15 bis i atü. Aus Gründen, die hier nicht maßgeblich sind, geht also der Druck nicht vollständig bis auf Null herunter. Die obere Grenze ist durch den Druck der Speiseleitung bestimmt, die meist Druckluft von 1 atü führt. Für die eigentliche Regelung wird von den pneumatischen Verstellmotoren bekannter Bauart nur ein Teil dieses Druckintervalles benutzt. Vielfach wird zum völligen Öffnen und Schließen des Stellgliedes nur der Druckbereich von o,2 bis o,8 atü herangezogen. Damit hat man die Sicherheit, daß auch in den Endstellungen des Stellgliedes noch eine gewisse Stellkraft vorhanden ist und der gekrümmte Anfangsbereich der Reglerkennlinie nicht ausgenutzt wird.
  • Benutzt man nun einen im Bereich von o,15 bis i atü arbeitenden Regler in. Verbindung mit einem Stellglied im Druckbereich von o,2 bis o,8 atü, so ergibt sich bei Verwendung eines üblichen Druckwandlers kein befriedigendes Arbeitsverhalten. Diese Tatsache sei im folgenden näher erläutert: Ist beispielsweise der Eingangsdruck pE = 0,3 atü und das Übersetzungsverhältnis i : i, so wird das Stellglied um ein Sechstel seines Maximalhubes verstellt. Ändert man nun das übersetzungsverhältnis auf 1 :2, so verdoppelt sich der Ausgangsdruck, d. h.. pA ist gleich o,6 atü. Mit diesem Druck erreicht man aber bereits vier Sechstel des Maximalhubes und nicht eine Verdoppelung (zwei Sechstel), wie dies erwünscht wäre. Eine weite:e Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß der Ausgangsdruck des Reglers nicht ganz auf Null absinken kann. Steht beispielsweise der Regler in einer Stellung, bei der sein Ausgangsdruck eigentlich Null sein müßte, infolge seiner Unvollkommenheit aber etwa o,15 atü ist, so macht das weiter nichts aus, solange das Proportionalitätsverhältnis i : i eingestellt ist, weil ja der Stellmotor erst ab o,2 atü zu arbeiten beginnt. Wird aber jetzt das Übersetzungsverhältnis. z. B. auf 1 : 3 umgestellt, so wird der Ausgangsdruck durch den multiplakativen Druckwandler auf das Dreifache erhöht (o,45 atü), wodurch das Stellglied die Hälfte seines Hubes erhält, während es eigentlich die Nullage einnehmen sollte. Die Kennlinien gemäß Fig. 4 lassen erkennen, wie sehr ein richtiges Arbeiten der Anlage unter diesen Umständen in Frage gestellt ist. Beachtenswert ist in diesem Zusammenhang auch die Anfangskrümmung der Kennlinien. Benutzt man die beiden Kennlinien mit dem Übersetzungsverhältnis 1 :3 und i : 2, so kann das Stellglied seine zweite Endlage überhaupt nicht mehr erreichen, weil der Druck nicht mehr unter o,2 atü absinkt.
  • Wenn man den linearen Teil dieser mit bekannten Druckwandlern erzielbaren Kennlinien zum Ursprung hin verlängern könnte, würden sie durch den Nullpunkt des Koordinatensystems laufen, der gleichzeitig der Drehpunkt bei Änderung des übersetzungsverhältnisses ist. Die obenerwähnten Nachteile sind letzten Endes durch die ungünstige Lage des Kennliniendrehpunktes bedingt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, multiplika.tive Druckwandler der beschriebenen oder überhaupt üblichen Bauart so zu verbessern, daß die beschriebenen Mängel beseitigt werden. Insbesondere soll dabei im gesamten Arbeitsbereich Proportionalität zwischen Eingangsdruck und Ste.llgliedhub erreicht werden, indem die gekrümmten Anfangsbereiche der Kennlinien aus dem Arbeitsbereich heraus verlegt werden.
  • Der Drehpunkt für die Kennlinien soll also in ein Gebiet gelegt werden, das Ausgangspunkt für den aussteuerbaren Bereich der Kennlinien ist.
  • Erfindungsgemäß geschieht dies durch ein einziges Einstellglied mittels einer vom eingestellten Übersetzungsverhältnis abhängigen Zusatzkraft, die von solcher Größe ist, daß die Kennlinien des Druckwandlers nicht nur gedreht, sondern gleichzeitig auch übersetzungsabhängig parallel verschoben werden.
  • Diese Zusatzkraft kann beispielsweise gemäß Fig. 3 durch eine Feder 16 auf den Waagebalken ausgeübt werden, wobei sich die Feder gegen eine mit dem Lager des Waagebalkendrehpunktes verbundene Kurvenscheibe 17 abstützt. Diese Kurven: scheibe gibt der Feder eine solche Vorspannung, daß die beim jeweiligen Übersetzungsverhältnis benötigte Zusatzkraft erhalten wird. Während durch das Vorhandensein der Feder an sich die Kennlinien in bestimmter Weise gedreht werden, werden sie zusätzlich durch .die Kurvenscheibe jeweils so verschoben, daß der Punkt pE = pA = o,2 atü bei allen Übersetzungsverhältnissen erhalten. bleibt (Fig. 5). Die Kennlinienschar zeigt nunmehr innerhalb des Arbeitsbereiches, d. h. ab o,2 atü, ein genau geradliniges Verhalten. Die Zusatzkraft kann auch auf jede andere beliebige Art erzeugt werden, wenn sie nur die an sie gestellten Bedingungen erfüllt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Druckwandler mit zwei über eine einstellbare Übersetzung gegeneinander ausgewogenen Meßwerken, dessen Ausgang mit federbelasteten Stell- oder Meßgliedern, eines Reglers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Vorrichtung (i i) zur Änderung des übersetzungsverhältnisses ein Steuerglied (i7) verbunden ist, welches eine am Waagesystem (1o7) angreifende Zusatzkraft (Feder 16) derart beeinflußt, daß die Kennlinie des Druckwandlers nicht nur gedreht, sondern gleichzeitig übersetzungsabhängig verschoben wird, so daß die Drehung um einen außerhalb des Unempfindlichkeitsbereichs der Kennlinie liegenden bestimmten Punkt erfolgt.
  2. 2. Druckwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, das- die Zusatzkraft von einer Feder geliefert wird, deren eines Ende mit dem Ende des Waagebalkens verbunden ist, während sich das andere Ende gegen eine Kurvenscheibe abstützt, die mit denn Drehpunkt des Waagebalkens fest verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 547 385; Siemens Zeitschrift, 28 (i954), S.96.
DEL20396A 1954-11-16 1954-11-16 Druckwandler fuer Regler Expired DE972857C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1175452B (de) * 1957-04-01 1964-08-06 Regula Vyvoj Narodni Podnik Einrichtung zur AEnderung der Abhaengigkeit zwischen zwei Groessen
DE1623779B1 (de) * 1967-12-14 1972-04-27 Bosch Gmbh Robert Funktionsgeber für Leistungsregler von Kolben-,vorzugsweise Axialkolbenpumpen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE547385C (de) * 1927-07-02 1932-08-24 Alfred Huster Dipl Ing Elektrische Neigungswaage

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