EP0679855A1 - Verfahren zur Führung eines langgestreckten Elementes - Google Patents

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EP0679855A1
EP0679855A1 EP95105231A EP95105231A EP0679855A1 EP 0679855 A1 EP0679855 A1 EP 0679855A1 EP 95105231 A EP95105231 A EP 95105231A EP 95105231 A EP95105231 A EP 95105231A EP 0679855 A1 EP0679855 A1 EP 0679855A1
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spindles
blow
spindle
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Karsten Kleye
Wilfried Boden
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Clyde Bergemann GmbH Maschinen und Apparatebau
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Bergemann GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/16—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G1/166—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris from external surfaces of heat exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/003—Control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/04—Feeding and driving arrangements, e.g. power operation

Definitions

  • the invention relates to a method for guiding an elongate element with the features of the preamble of claim 1.
  • Such an elongated element can be the lance tube of a soot blower for cleaning wall surfaces of a tube wall through which a heat exchange medium flows and which is loaded with dust-laden flue gas (DE-OS 41 42 448).
  • the water jet emerging from the sootblower removes dust deposits from the wall surface. So that this blowing jet can cover the entire wall surface, the lance tube is guided in such a way that its outlet end describes a horizontal and then a vertical path section and thus performs a meandering movement.
  • Adherence to this blow figure is achieved in that one spindle is driven at a constant rotational speed for a certain period of time and the other spindle is then switched on. When operating under rough operating conditions, the spindles can become stiff due to dirt or wear. However, since the spindles are controlled over time, it is possible to switch to a new direction of movement in such a case before the intended reversal point of the blow figure is reached. In this way, the wall surface is only incompletely cleaned.
  • a control system is proposed according to DD-PS 281 452.
  • a blow figure adapted to the structure and the visually determined degree of soiling of the wall surface is stored in this control. This blow figure is transmitted to the spindles via a signal generator and displacement measuring devices.
  • the invention has for its object to control a generic element mounted in two universal joints so that a given blow figure composed of several reversals can be exactly adhered to.
  • the control according to the invention is path-dependent and no longer time-dependent, which enables exact tracking of the universal joint and precise positioning of the element to be moved.
  • the path detection is only dependent on the drive mechanism of the element.
  • Frequency control for the three-phase brake motors serving as drive for the spindles can advantageously be included in this control.
  • the duration of action of the blow jet on a specific wall area can be varied in accordance with the degree of contamination by such a speed control.
  • the integration of the speed change is useful because the control according to the invention is only path-dependent, so that the speed at which the blow jet is guided over the wall surface has no influence on the exactness of the execution of the blow figure.
  • a sootblower designed as a water lance blower contains a lance tube 1 through which water is passed as a blowing medium.
  • the outlet end of the lance tube 1 projects through an opening closed by a cover 2 into a combustion chamber of a steam generator which is delimited by tube walls.
  • the lance tube 1 is held in a first universal joint 3.
  • the rear end of the lance tube 1 is held in a second universal joint 4.
  • the second universal joint 4 is fastened on a guide sleeve 5 which is axially displaceable on a first spindle 6.
  • the first spindle 6 is over a three-phase brake motor 7 driven.
  • the ends of the first spindle 6 are arranged axially displaceably on two second spindles 8 arranged in parallel.
  • a three-phase brake motor 9 drives one of the second spindles 8 directly and the other spindle 8 via a chain drive 10.
  • the guide sleeve 5 pushes vertically with the second universal joint 4, as a result of which the outlet end of the lance tube 1 and thus the emerging blowing jet likewise perform a vertical movement.
  • the blowing jet is moved horizontally.
  • the blow figure shown in FIG. 3 is formed, which consists of horizontal and vertical sections which merge into one another at reversal points.
  • the blow figure contains a reference point PO, which represents the zero point of the coordinate system.
  • the path between a starting point PS and the first turning point in the horizontal is X 1
  • the path between the turning point on the left and the turning point on the right in the horizontal is X 2.
  • the spindles 8 are in operation during this movement phase.
  • the path that the blowing jet travels vertically when the spindle 6 is switched on is Y1.
  • XY represents the path in the reversal points when all spindles 6, 8 are switched on.
  • the upper limit of the blow figure is shown with Y2.
  • the frame Z indicates the limitation of the blow figure due to the design of the drive mechanism.
  • the first spindle 6 and one of the second spindle 8 are each assigned two contactless, inductive limit switches 11, 12, 13, 14.
  • the limit switches 11, 12 measure the revolutions of the spindles 6, 8 via pulses, from which the distance traveled by the second universal joint 4 can be determined on the basis of the geometric conditions.
  • the limit switches 13, 14 determine the reference point PO.
  • the limit switches 11 to 14 are connected via control lines 15 to a programmable logic controller 16. In this controller 16 is the Blown figure (Fig. 3) stored, which is to perform the blow jet. In the controller 16, the pulses picked up by the limit switches 11, 12 are compared with the stored blow figure.
  • the three-phase brake motors 7, 9 are each provided with a contactor 17 for the forward and reverse rotation of the spindles 6, 8.
  • the contactors 17 are connected to the controller 16 via control lines 15.
  • a frequency converter 18 is provided, which is connected to the contactors 17 and the controller 16.
  • the reference point PO is approached in order to reset the measuring system to zero. Reaching the reference point PO is signaled in the X and Y directions by the limit switches 13, 14. Then the starting point PS is approached.
  • the supply of the blowing medium to the soot blower is opened and the blowing figure begins to move down.
  • the pulses picked up by the limit switches 11, 12 are counted as a measure of the distance covered in the horizontal and vertical directions (actual value) and compared in the control with the programmed value (setpoint) of the blow figure. If the actual and target values are the same, the path condition is fulfilled and the next movement step is initiated.
  • the blow figure has left, the supply of blowing medium is closed and the resting point PR is approached.
  • the speed of the three-phase brake motors 7, 9 is changed via the frequency converter 18. This change in speed has no influence on the execution of the blow figure, since the limit switches 11, 12 detect distances and work regardless of how quickly the blow figure is moved.
  • control described is suitable not only for sootblowers, but also for other elongated elements held in two universal joints.

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Abstract

Ein langgestrecktes Element, z. B. ein Rußbläser zur Reinigung von Wandflächen, wird entlang einer vorgegebenen, mäanderförmigen Blasfigur geführt. Das Element ist in zwei auf Abstand angeordneten Kardangelenken (3, 4) gehalten, von denen ein erstes ortsfest angeordnet und das zweite auf einer ersten Spindel (6) axial verschiebbar ist, deren Enden auf zwei parallel angeordneten zweiten Spindeln (8) axial verschiebbar sind. Der ersten und einer der zweiten Spindeln (6, 8) sind je zwei berührungslose induktiver Endschalter (11, 12, 13, 14) zugeordnet, die mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (16) verbunden sind. Die Endschalter (13, 14) registrieren einen Referenzpunkt in horizontaler und vertikaler Richtung, und zwei Endschalter (11, 12) registrieren die Umdrehungen der Spindeln (6, 8) als Maß für einen zurückgelegten Weg des zweiten Kardangelenkes (4). Die wegproportionalen Impulse der Endschalter (11, 12) werden in der Steuerung (16) mit der vorgegebenen Blasfigur verglichen, und die Spindeln (6, 8) werden nach Maßgabe der Blasfigur angesteuert. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Führung eines langgestreckten Elementes mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
  • Ein solches langgestrecktes Element kann das Lanzenrohr eines Rußbläsers zur Reinigung von Wandflächen einer von einem Wärmeaustauschmedium durchströmten und durch staubbeladenes Rauchgas beaufschlagten Rohrwand sein (DE-OS 41 42 448). Der aus dem Rußbläser austretende Wasserstrahl befreit die Wandfläche von Staubablagerungen. Damit dieser Blasstrahl die gesamte Wandfläche bestreichen kann, wird das Lanzenrohr so geführt, daß dessen Austrittsende abschnittsweise einen horizontalen und anschließend einen vertikalen Wegabschnitt beschreibt und so insgesamt einen mäanderförmigen Bewegungsablauf ausführt. Die Einhaltung dieser Blasfigur wird dadurch erreicht, daß jeweils eine Spindel über einen bestimmten Zeitabschnitt mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit angetrieben und daß danach die andere Spindel eingeschaltet wird. Im Betrieb unter rauhen Betriebsbedingungen können die Spindeln aufgrund von Verschmutzung oder Verschleiß schwergängig werden. Da die Spindeln aber über die Zeit gesteuert sind, kann in einem solchen Fall bereits in eine neue Bewegungsrichtung umgeschaltet werden, bevor der vorgesehene Umkehrpunkt der Blasfigur erreicht ist. Auf diese Weise wird die Wandfläche nur unvollkommen gereinigt.
  • Um mit Hilfe des obengenannten Rußbläsers nur einen flächen- und umfangsmäßig eingegrenzten Verschmutzungsbereich reinigen zu können, wird gemäß der DD-PS 281 452 eine Steuerung vorgeschlagen. In diese Steuerung wird eine dem Aufbau und dem visuell ermittelten Verschmutzungsgrad der Wandfläche angepaßte Blasfigur eingespeichert. Diese Blasfigur wird über einen Signalgeber und über Weg-Meßeinrichtungen auf die Spindeln übertragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes, in zwei Kardangelenken gelagertes Element so zu steuern, daß eine vorgegebene aus mehreren Umkehrungen zusammengesetzte Blasfigur exakt eingehalten werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Steuerung ist weg- und nicht mehr zeitabhängig, wodurch eine exakte Wegerfassung des Kardangelenkes und eine genaue Positionierung des zu bewegenden Elementes möglich wird. Dabei ist die Wegerfassung ausschließlich durch die Antriebsmechanik des Elementes abhängig. In diese Steuerung läßt sich in vorteilhafter Weise eine Frequenzregelung für die als Antrieb der Spindeln dienenden Drehstrombremsmotoren einbeziehen. Über eine derartige Drehzahlregelung kann die Einwirkdauer des Blasstrahles auf einen bestimmten Wandbereich entsprechend dem Verschmutzungsgrad variiert werden. Die Einbindung der Drehzahländerung ist deshalb sinnvoll, weil die erfindungsgemäße Steuerung nur wegabhängig ist, wodurch die Geschwindigkeit, mit der der Blasstrahl über die Wandfläche geführt wird, keinen Einfluß auf die Exaktheit zur Ausführung der Blasfigur hat.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 die Seitenansicht einer Rußbläseranordnung,
    • Fig. 2 ein Schaltschema und
    • Fig. 3 eine Blasfigur.
  • Ein als Wasserlanzenbläser ausgebildeter Rußbläser enthält ein Lanzenrohr 1, durch das Wasser als Blasmedium geführt wird. Das Austrittsende des Lanzenrohres 1 ragt durch eine durch einen Deckel 2 verschlossene Öffnung in einen durch Rohrwände begrenzten Feuerraum eines Dampferzeugers hinein. In dem Deckel 2 ist das Lanzenrohr 1 in einem ersten Kardangelenk 3 gehalten. Das hintere Ende des Lanzenrohres 1 ist in einem zweiten Kardangelenk 4 gehalten. Das zweite Kardangelenk 4 ist auf einer Führungshülse 5 befestigt, die auf einer ersten Spindel 6 axial verschiebbar ist. Die erste Spindel 6 ist über einen Drehstrombremsmotor 7 angetrieben. Die Enden der ersten Spindel 6 sind auf zwei parallel angeordneten zweiten Spindeln 8 axial verschiebbar angeordnet. Ein Drehstrombremsmotor 9 treibt eine der zweiten Spindeln 8 direkt und die andere Spindel 8 über einen Kettentrieb 10 an. Bei einer Rotation der ersten Spindel 6 schiebt sich die Führungshülse 5 mit dem zweiten Kardangelenk 4 vertikal, wodurch das Austrittsende des Lanzenrohres 1 und damit der austretende Blasstrahl ebenfalls eine Vertikalbewegung ausführt. Analog entsteht bei einer Rotation der zweiten Spindeln 8 eine Horizontalbewegung des Blasstrahles.
  • Durch ein wechselweises Einschalten der Spindeln 6, 8 entsteht die in Fig. 3 wiedergegebene Blasfigur, die aus waagerechten und senkrechten Abschnitten besteht, die an Umkehrpunkten ineinander übergehen. Die Blasfigur enthält einen Referenzpunkt PO, der den Nullpunkt des Koordinatensystems darstellt. Der Weg zwischen einem Startpunkt PS und dem ersten Umkehrpunkt in der Horizontalen ist X₁, der Weg zwischen dem Umkehrpunkt links und dem Umkehrpunkt rechts in der Horizontalen ist X₂. Während dieser Bewegungsphase sind die Spindeln 8 in Betrieb. Der Weg, den der Blasstrahl in der Vertikalen zurücklegt, wenn die Spindel 6 eingeschaltet ist, ist Y₁. XY stellt den Weg in den Umkehrpunkten dar, wenn alle Spindeln 6, 8 eingeschaltet sind. Die obere Begrenzung der Blasfigur ist mit Y₂ wiedergegeben. Der Rahmen Z gibt die konstruktiv durch den Antriebsmechanismus bedingte Begrenzung der Blasfigur an.
  • Gemäß Fig. 2 sind der ersten Spindel 6 und einer der zweiten Spindel 8 jeweils zwei berührungslose, induktive Endschalter 11, 12, 13, 14 zugeordnet. Die Endschalter 11, 12 messen über Impulse die Umdrehungen der Spindeln 6, 8, woraus aufgrund der geometrischen Verhältnisse der zurückgelegte Weg des zweiten Kardangelenkes 4 bestimmt werden kann. Die Endschalter 13, 14 bestimmen den Referenzpunkt PO. Die Endschalter 11 bis 14 sind über Steuerleitungen 15 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 16 verbunden. In diese Steuerung 16 ist die Blasfigur (Fig. 3) eingespeichert, die der Blasstrahl ausführen soll. In der Steuerung 16 werden die von den Endschaltern 11, 12 aufgenommenen Impulse mit der eingespeicherten Blasfigur verglichen.
  • Die Drehstrombremsmotoren 7, 9 sind mit jeweils einen Schütz 17 für die Vorwärts- und die Rückwärtsdrehung der Spindeln 6, 8 versehen. Die Schütze 17 sind über Steuerleitungen 15 mit der Steuerung 16 verbunden. Weiterhin ist ein Frequenzumrichter 18 vorgesehen, der mit den Schützen 17 und der Steuerung 16 verbunden ist.
  • Nach der Freigabe der Startautomatik wird der Referenzpunkt PO angefahren, um das Wegemeßsystem auf Null zu stellen. Das Erreichen des Referenzpunktes PO wird in X- und Y-Richtung durch die Endschalter 13, 14 signalisiert. Danach wird der Startpunkt PS angefahren. Mit Erreichen des Startpunktes PS wird die Zufuhr des Blasmediums zu dem Rußbläser geöffnet, und das Abfahren der Blasfigur beginnt. Dabei werden die von den Endschaltern 11, 12 aufgenommenen Impulse als Maß für den in horizontaler und vertikaler Richtung zurückgelegten Weg gezählt (Istwert) und in der Steuerung mit dem programmierten Wert (Sollwert) der Blasfigur verglichen. Bei Gleichheit von Ist- und Sollwert ist die Wegbedingung erfüllt, und der nächste Bewegungsschritt wird eingeleitet. Ist die Blasfigur abgefahren, wird die Zufuhr von Blasmedium geschlossen und der Ruhepunkt PR angefahren.
  • Soll die Einwirkdauer des Blasstrahles verändert werden, so wird über den Frequenzumrichter 18 die Drehzahl der Drehstrombremsmotoren 7, 9 geändert. Diese Änderung der Drehzahl hat keinen Einfluß auf die Ausführung der Blasfigur, da die Endschalter 11, 12 Wegstrecken erfassen und unabhängig davon arbeiten, wie schnell die Blasfigur abgefahren wird.
  • Die beschriebene Steuerung ist außer für Rußbläser auch für andere in zwei Kardangelenken gehaltene, langgestreckte Elemente geeignet.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Führung eines langgestreckten Elementes, z. B. eines Rußbläser zur Reinigung von Wandflächen, entlang einer vorgegebenen, mäanderförmigen Blasfigur, wobei das Element in zwei auf Abstand angeordneten Kardangelenken (3, 4) gehalten ist, von denen ein erstes ortsfest gehalten und ein zweites auf einer ersten Spindel (6) axial verschiebbar ist, deren Enden auf zwei parallel angeordneten zweiten Spindeln (8) axial verschiebbar sind, wobei der ersten und einer der zweiten Spindeln berührungslose induktiver Endschalter (11, 12, 13, 14) zugeordnet sind, die mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (16) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Endschalter (13, 14) einen Referenzpunkt in horizontaler und vertikaler Richtung und zwei Endschalter (11, 12) die Umdrehungen der Spindeln (6, 8) als Maß für einen zurückgelegten Weg des zweiten Kardangelenkes (4) registrieren, daß die wegproportionalen Impulse der Endschalter (11, 12) in der Steuerung (16) mit der vorgegebenen Blasfigur verglichen werden und daß die Spindeln (6, 8) nach Maßgabe der Blasfigur angesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (6, 8) über frequenzgeregelte Drehstrombremsmotoren (7, 9) angetrieben werden und daß die Drehzahl der Drehstrombremsmotoren (7, 9) über die Steuerung (16) verändert wird.
EP95105231A 1994-04-29 1995-04-07 Führung eines langgestreckten Elementes Expired - Lifetime EP0679855B1 (de)

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