DE1018439B

DE1018439B - Verfahren zur Temperaturregelung dampfbeheizter Waermetauscher aller Art

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Publication number: DE1018439B
Application number: DEB23956A
Authority: DE
Original assignee: Baelz & Sohn KG W
Current assignee: Baelz & Sohn KG W
Priority date: 1953-01-24
Filing date: 1953-01-24
Publication date: 1957-10-31
Also published as: DE1401091A1; DE1401092A1

Description

DEUTSCHES

Um eine möglichst wirtschaftliche Ausnutzung der einer Heizanlage zugeführten Wärmemenge zu erreichen, ist es vor allem erforderlich, die der Heizanlage zugeordneten Wärmeaustauscher in der Temperatur zu regeln. Im allgemeinen wird dies dadurch erreicht, daß ein in der Dampfzuführungsleitung angeordnetes Regelventil von einem von einer Temperatur des Wärmetauschers beeinflußten Thermostat überwacht wird. Die Anordnung arbeitet hierbei derart, daß bei Erreichen des eingestellten Sollwertes der zu regelnden Temperatur das Dampfventil geschlossen und bei Unterschreitung des Temperatur-Sollwertes das Dampfventil geöffnet wird. Das Dampfventil ist demnach, solange die Solltemperatur noch nicht erreicht ist, geöffnet, so daß durch den Wärmetauscher während dieses Betriebszustandes der Dampf von der Dampfzuführungsleitung über den Wärmeaustauscher zur Kondensatleitung geführt wird.

Eine derartige Temperaturregelung eines Wärmeaustauschers besitzt nun eine Reihe von Nachteilen, um deren Beseitigung sich die einschlägige Fachwelt seit Jahren bemüht. Zu zufriedenstellenden Ergebnissen war man jedoch hierbei bisher nicht gekommen. Abgesehen davon, daß bei der vorstehend erwähnten Wärmeanlage neben dem Dampfventil auch noch ein Dampfreduzierventil und ein weniger zuverlässig arbeitender Kondenstopf zur Verwendung kommen, und derartige Anlagen zu Dampfschlägen auf der Wasserseite neigen., weiisen diese auch insbesondere dein schwerwiegenden Nachteil auf, daß die zugeführte Wärmemenge keineswegs in wirtschaftlicher Weise !m Wärmeaustauscher ausgenutzt wird. Es ist viel- : lehr hierbei so, daß die Temperatur des abgeführten Kondensats gegenüber der Dampftemperatur noch verhältnismäßig hoch liegt.

Es sind wohl Regelverfahren für dampfbeheizte Vorwärmer mit einem in dem Kondensatabfluß angeordneten Regelventil bekannt, das jedoch nur von der Vorlauftemperatur, also von einer Temperatur überwacht wird, durch die eine wirtschaftliche Ausnutzung der zugeführten Wärmeenergie nicht erfolgt.

Auch bei einem bekannten Milcherhitzer erfolgt die Überwachung eines in der Kondensatleitung liegenden Regelventils lediglich nur von der Milchtemperatur. Demgemäß wird auch mit dieser Regelanordnung keine günstige Ausnutzung der dem Milcherhitzer zugeführten Wärmeenergie erreicht.

Es ist weiterhin ein Verfahren zur Regulierung eines dampfbeheizten und mit einer Kondensatableitung versehenen Aggregats bekannt, bei dem ein in der Dampfleitung eingebautes Regelventil und ein mit diesem in direkter Verbindung stehendes, in der Kondensatleitung eingebautes Regelorgan von einem Wärmefühler beeinflußt werden, der in einem in zwei Verfahren zur Temperaturregelung
dampfbeheizter Wärmetauscher aller Art

Anmelder:

W. Balz & Sohn K.-G.,
Heilbronn/Neckar, Koepffstr. 5

Räume unterteilten Gehäuse der Kondensatableitung angeordnet ist, wobei bei einer Verstellung des einen Regelorgans auch eine Verstellung des anderen Regelorgans in gleichem Sinne erfolgt.

Bei diesem Regelverfahren werden also zwei Regelventile verwendet, die beide von einem in der Kondensatleitung liegenden Wärmefühler beeinflußt werden und von denen das eine in der Dampfleitung und das andere in der Kondensatleitung liegt. Außer diesen beiden Regelventilen ist ferner noch ein speziell ausgebildetes Wärmefühlargehäuse vorgesehen, das, in zwei Räume unterteilt, zwischen dem Auslauf eines Trockenzylinders und einem Kondensatventil angeordnet ist und den Temperaturfühler aufnimmt.

Eine derartige Regelanlage hat demzufolge insbesondere den Nachteil, daß ihr Aufwand für die Kondensatabfluißsteuerung groß und damit unwirtschaftlich ist. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperaturregelung dampfbeheizter Wärmetauscher aller Art, bei dem der Kondensatabfluß in Abhängigkeit von der Temperatur des Kondensats überwacht wird. Sie macht sich insbesondere zur Aufgabe, eine Regelanordnung zu schaffen, durch die bei hoher Betriebs- und Regelsicherheit und bei geringstmöglichem

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Aufwand an Mitteln eine bessere Ausnutzung der zur einem in der Sekundärleitung des Wärmetauschers

Verfugung stehenden Wärmeenergie als bisher erzielt liegenden Fühler wird ferner die gesamte automati-

wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, sehe Temperaturregelung des Wärmetauschers nur

daß der Kondensatabfluß außer von der Kondensat- durch Beeinflussung des Kondensat abflusseis erreicht,

temperatur noch von wenigstens einer weiteren Regel- 5 wobei es nicht mehr erforderlich ist, daß der Druck

größe derart geregelt wird, daß erst nach Erreichung und die Temperatur des zugeführten Dampfes beson-

des eingestellten Sollwertes der Kondensattemperatur ders reguliert werden müssen. Es wird also durch die

die weitere Regelgröße in den Kondensatabfluß Anordnung eines Regelventils in der Kondensatlei-

steuerndem Sinne regelnd eingreifen kann. tung und durch dessen Steuerung in Abhängigkeit

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, io von der Kondensaitemperatur und wenigstens einer

daß das Kondensat durch entsprechende Bemessung Sekundärregelgröße des Wärmetauschers der bedeu-

der Oberfläche des Wärmetauschers unterkühlt wird tende Vorteil erreicht, daß ein besonderes Reduzier-

und nur dann Kondensat aus der Kondensatleitung ventil und ein Regelventil in der Dampfzuführungs-

austreten kann, wenn die Kondensattemperatur unter- leitung nicht mehr beinötigt werden. Ferner wird durch

kühlt ist, wobei die andere Regelgröße in einem den 15 die geregelte Unterkühlung des Kondensats eine bes-

Kondensatabfluß steuernden Sinne wirken kann. Der sere Wärmeausnutzung am Wärmetauscher erreicht.

Kondensatabfluß kann nun hierbei in Abhängigkeit Weiterhin ist durch die Konstanthaltung des Druckes

von der unterkühlten Kondensattemperatur und vom und der Temperatur in der Kondensatableitung eine

Druck oder von der Temperatur des Vorlaufs oder Wärmemengenmessung in einfacher Weise denkbar,

auch von der Differenz der Vorlauf- und Rücklauf- 20 Die Abb. 1 zeigt ein Schaltschema einer bisher

temperatur des Wärmeaustauschers geregelt werden. üblichen Regelanordnung bei einer dampfbeheizten

Die Regelanordnung zur Ausführung des Ver- Wärmetauscheranlage; in den

fahrens kann ein in der Kondensatabflußleitung lie- Abb. 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele der Erringendes Regelventil aufweisen, das von einem von der dung einer elektrischen Regelanordnung dargestellt. Kondensattemperatur beeinflußten Wärmefühler bei 25 Bei der aus Abb. 1 ersichtlichen, schematisch darunterkühltem Kondensat im öffnenden Sinne und von gestellten bekannten Regelanordnung liegt in der an wenigstens einem weiteren von einer anderen Betriebs- das Hauptdampfnetz 1 angeschlossenen Dampfleitung 2 größe des Wärmetauschers beeinflußten Fühler in eine ein Reduzierventil 3 und ein Regelmagnetventil 4, Konstanthaltung der Temperatur des Wärmetauschers dessen Magnet 5 von einem in der Vorlaufleitung 6 wirkenden Sinne überwacht wird. Der zweite Fühler 3« des Wärmetauschers 7 liegenden Thermostat 8 gekann im Vorlauf des Wärmetauschers und ein dritter steuert wird. In der Kondensatabflußleitung 9 liegt ein Fühler im Rücklauf angeordnet werden. Die Regelung· Schwimmerkondenstopf 10.

des Wärmetauschers kann auch noch zusätzlich von Durch das Reduzierventil 3 wird der vor diesem

einem Raum- bzw. Außenwärmefühler überwacht liegende Dampfdruck, der die Größenordnung von 2

werden. Hierbei wirkt zweckmäßig der Raum- bzw. 35 bis 6 atü besitzt, auf beispielsweise 0,5 atü vermin-

Außenfühler auf einen der anderen Fühler in einen. dert. Während das für die Temperaturregelung des

dessen Sollwert verstellenden Sinne ein. Wärmetauschers 7 dienende Regelventil 4 mittels des

Es ist ferner auch denkbar, in die Kondensatablauf- Thermostats 8 in Abhängigkeit von der Vorlaufleitung zwischen Regelventil und Düse einen Mano- temperatur beeinflußt wird, wobei der Regelvorgang staten anzuordnen, der das Regelventil in einem eine 4° derartig ist, daß das Regelventil 4 geschlossen wird, Aufrechterhaltung des Kondensatablaufdruckes be- wenn die Temperatur in der Vorlauf leitung 6 den einwirkenden Sinne beeinflußt. Auf diese Weise also wird gestellten Sollwert überschreitet, und geöffnet wird, bei der erfindungsgemäßen Regelanordnung sowohl wenn die Vorlauftemperatur unter dem Sollwert liegt, die Kondensattemperatur als auch der Kondensatdruck Der Kondensatabfluß in der Kondensatleitung 9 konstant gehalten, so daß in Verbindung mit der Wir- 45 wird von dem Schwimmer des Kondenstopfes 10 derkung des Regelventils auch eine einwandfreie Wärme- art überwacht, daß bei Erreichen des eingestellten mengenmessung denkbar ist. Niveaus im Kondenstopf Kondensat abgeführt wird,

Für die Fühler können Manostate oder Thermostate wobei die Höhe der Kondensattemperatur unberück-

verwendet werden. Bei einer elektrischen Regelanord- sichtigt bleibt.

nung sind die Fühler als elektrische Fühler aus- 5° Diese bekannte Temperaturregelung nach Abb. 1 gebildet, die mit einem in der Kondensatleitung lie- des Wärmetauschers 7 erfolgt hierbei im wesentlichen genden Magnetventil zusammenwirken. Bei dnar von dem Thermostat 8, der je nach den im Vorlauf pneumatischen Regelanordnung werden pneumatische herrschenden Temperaturverhältnissen über das Regel-Fühler verwendet, die mit einem Membranventil zu- ventil 4 die Zuführung oder Absperrung des Dampfes sammenwirken. Für das in der Kondensatleitung lie- 55 zum Wärmetauscher bewirkt. Eine Regelung der gende Regelventil können an sich bekannte Bauarten Kondensattemperatur wird jedoch hierbei nicht beverwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung wirkt. Diese bekannte Regelanordnung benötigt ein eines Mehrzweckeventils, dessen Betätigungsglieder Reduzierventil 3, ein von dem Thermostat 8 gesteumit den zugehörigen Fühlern zusammenarbeiten. ertes Regelventil 4 und ein Schwimmerkondenstopf 10,

Die erfindungsgemäße Regelanordnung für dampf- 60 wobei die Temperaturregelung im wesentlichen nur beheizte Wärmetauscher gewährleistet nun gegenüber durch Beeinflussung der Dampfzufuhr bewirkt wird, den bekannten Anordnungen eine Reihe von Vor- Bei den Ausführungsformen nach den Abb. 2 und 3 teilen. So verzichtet diese, auf die Verwendung eines wird jedoch die Temperaturregelung des Wärmeunstabil arbeitenden Kondensatabieiters. An deren tauschers ausschließlich durch Beeinflussung des Kon-Stelle tritt ein Regelventil, dessen Aufbau bekanntlich 65 densatabflusses erreicht, wobei auf die Anordnung bereits so weitgehend entwickelt ist, daß es unzweifel - eines Reduzierventils und eines Regelventils in der haft als ein äußerst zuverlässiges Regelorgan be- Dampfzuleitung verzichtet wird. Weiterhin tritt hierzeichnet werden kann. Durch die Steuerung dieses bei an Stelle des Kondenstopfes ein Regelventil. Regelventils von einem ebenfalls in der Kondensat- Die Regelanordnung nach Abb. 2 enthält nun ein in leitung liegenden Temperaturfühler und wenigstens 70 der Kondensatabflußleitung 9 liegendes Regelventil 11,

dessen Magnat 12 das über ein. Steuergerät 13 von dem ebenfalls in der Kondensatleitung 9 liegenden Thermostat 14 beeinflußt wird. Hierbei ist ferner die Anordnung so getroffen, daß das Kondensat durch zusätzliche !Bemessung der Oberfläche des Wärmetauschers 7 unterkühlt wird. Der Regelvorgang spielt sich derart ab, daß bei Unterschreitung der Unterkühltemperatur des Kondensats das Regelventil 11 geöffnet und bei Überschreitung der Unterkühltemperatur geschlossen wird.

Das Regelventil 11 wird weiterhin auch noch von dem in der Vorlaufleitung 6 liegenden Thermostat 8 beeinflußt. Bei von dem Kondensat-Thermostat 14 geschlossen gehaltenem Magnet ventil 11 hat jedoch dieser Thermostat 8 keinen Einfluß auf das Betätigungssteilglied des Regelventils 11. Erst wenn das Regelventil 11 von dem Kondensat-Thermostat 14 geöffnet wird, kann der Thermostat 8, falls die Temperaturverhältnisse in der Vorlaufleitung 6 entsprechend sind, im regelnden Sinne auf das Regelventil 11 einwirken.

Die Ausführungsform nach Abb. 3 entspricht im wesentlichen der nach Abb. 2, nur ist hier das in der Kondensatabflußleitung 9 liegende Regelventil als Alehrzweckventil 15 ausgebildet, das ein Druckbetätigungsglied 16 und ein temperaturbetätigtes Glied 17 aufweist. Das Druckglied 16 wird von dem im Vorlauf 6 liegenden Manostat 18 und das Temperaturglied 17 von dem in der Kondensatleitung 9 liegenden Thermostat 14 beeinflußt. Die Arbeitsweise dieser Regelanordnung spielt sich in der gleichen Weise wie die der Anordnung nach Abb. 2 ab. Nur wird hierbei i:^::ht die Vorlauf temperatur, sondern der Vorlauf druck zur Regelung benutzt.

Nach Abb. 4 ist das in der Kondensatleitung 9 liegende Mehrzweckventil 15 mit einem Druckverstellglied 19 versehen, das von einem in der Kondensatabflußleitung 20 liegenden Manostat 21 gesteuert wird; auf diese Weise wird in der Kondensatleitung auch ein konstanter Druck aufrechterhalten. Da also in der Kondensatleitung eine Regelung des Kondensats sowohl auf konstantem Druck als auch auf konstante Temperatur erfolgt, kann auf Grund dieser Verhältnisse eine Wärmemengenmessung dadurch erreicht werden, indem das Regelventil 15 auch zur Steuerung eines Wärmemengenmessers 22 benutzt wird. 4-5

Die Abb. 5 zeigt eine Anordnung, bei der die bereits erwähnte Beeinflussung eines Thermostats 23 von einem Thermostat 24 erfolgt. Die Ausbildung kann hierbei derart getroffen werden, daß beispielsweise ein Widerstand des Außen thermostats 24 entsprechend der Außentemperatur verstellt wird, wobei ein diesem eingestellten Wert zugeordneter Strom eine proportionale Verstellung des Sollwertes im Thermostat 23 bewirkt.

Die erfindungsgemäße Regelanordnung kann überall dort verwendet werden, wo Dampf als Wärmeträger dient, also zu Koch-, Heiz- oder Trockenzwecken, wie beispielsweise bei Destillationskolonnen, Troekenwalzen von Papiermaschinen,, Milcherhitzern u. dgl.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Temperaturregelung dampfbeheizter Wärmeaustauscher aller Art, bei dem der Kondensatabfluß in Abhängigkeit der Temperatur des Kondensats überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatabfluß außer von der Kondensattemperatur noch von wenigstens einer weiteren Regelgröße derart geregelt wird, daß erst nach Erreichung des eingestellten Sollwertes der Kondensattemperatur die weitere Regelgröße in den Kondensatabfluß steuerndem Sinne regelnd eingreifen kann.

2. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat durch entsprechende Bemessung der Oberfläche des Wärmetauschers unterkühlt wird und nur dann Kondensat aus der Kondensatleitung austreten kann, wenn die Kondensattemperatur unterkühlt ist, wobei die andere Regelgröße in einem den Kondensatabfluß stauenden Sinne einwirken kann.

3. Regel verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatabfluß in Abhängigkeit von der unterkühlten Kondensattemperatur und der Vorlauf temperatur des Wärmetauschers beeinflußt wird.

4. Regelverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatabfluß in Abhängigkeit von der unterkühlten Kondensattemperatur und dem Vorlaufdruck des Wärmetauschers beeinflußt wird.

5. Regelverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatabfluß in Abhängigkeit von der unterkühlten Kondensattemperatur sowie von der Differenz der Vor- und Rücklauftemperatur des Wärmetauschers beeinflußt wird.

6. Regelverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatablaufdruck konstant gehalten wird.

7. Regelanordnung zur Ausübung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in bekannter Weise in der Kondensatabflußleitung liegendes Regelventil von einem von der Kondensattemperatur beeinflußten Wärmefühler bei unterkühltem Kondensat im öffnenden Sinne und von wenigstens einem weiteren, von einer anderen Betriebsgröße des Wärmetauschers beeinflußten Fühler im eine Konstanthaltung der Temperatur des Wärmetauschers wirkenden Sinne überwacht wird.

8. Regelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler im Vorlauf des Wärmetauschers liegt.

9. Regelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Fühler im Rücklauf angeordnet ist.

10. Regelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Wärmetauschers auch noch von. einem RaumwämKif übler erfolgt.

11. Regelanordnung nach Anspruch. 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Wärmetauschers auch noch von. einem Außen wärmefühler erfolgt.

12. Regelanordnung nach den Ansprüchen 7, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumbzw. Außenfühler auf einen der anderen Fühler in einem dessen Sollwert verstellenden: Sinne einwirkt.

13. Regelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil von einem Manostat beeinflußt wird, der in der Kondensatablaufleitung zwischen Regelventil und einer Düse angeordnet ist.

14. Regelanordnung nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als Thermo- oder Manostate ausgebildet sind.

15. Regelanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als elektrische Fühler ausgebildet sind und mit einem in der Kondensatlaitumg liegenden Magnetventil zusammenwirken.

16. Regelanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als pneumatische Fühler ausgebildet sind und mit einem in der Kondensatleitung liegenden Membranventil zusammenarbeiten.

17. Regelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil als Mehrzweckventil ausgebildet ist, dessen Betätigungsglieder mit den zugehörigen Fühlern zusammenarbeiten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 407 296, 873 929;
schweizerische Patentschrift Nr. 239982;
britische Patentschrift Nr. 590 336.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen