DE1241461B - Verfahren zum Beeinflussen der Speisewassermenge von Zwanglaufdampferzeugern mit Fluessigkeitsabscheidern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F22b

Deutsche Kl.: 13 g-9

Nummer: 1241461

Aktenzeichen: S 860821 a/13 g

Anmeldetag: 10. Juli 1963

Auslegetag: l.Juni 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Speisewassermenge von Zwanglaufdampferzeugern mit Flüssigkeitsabscheidern, bei denen als Regelgröße die Temperatur von mindestens einem leicht überhitzt gefahrenen Rohr des Verdampfers verwendet wird, wobei der Sollwert für diese Temperatur verstellt wird.

Es ist bekannt, bei Zwanglaufdampferzeugern mit mehreren parallelgeschalteten Verdampferrohren am Austritt mindestens eines dieser Rohre eine Temperatarmeßeinrichtung anzuordnen und auf Grund der Temperaturmessung die Speisewassermenge zu beeinflussen. Aus dem bzw. den mit den Temperaturmeßfühlern versehenen Rohr bzw. Rohren tritt dabei leicht überhitzter Dampf aus, während die übrigen Verdampferrohre bis an ihr Austrittsende im allgemeinen Naßdampf führen. Einer Temperaturänderung am Austritt des leicht überhitzten Dampf führenden Rohres entspricht somit eine Feuchtigkeitsänderung des Arbeitsmittels in den übrigen Rohren des Verdampfers. Um eine konstante mittlere Dampffeuchte und damit eine bestimmte aus dem Abscheider abzuführende Abschlämmenge zu erreichen, ist es bekannt, den Sollwert für die am leicht überhitzten Dampf führenden Rohr gemessene Temperatur in Abhängigkeit von der Kessellast oder von der Dampffeuchtigkeit zu verändern.

Bei diesen Sollwertverstellungen treten folgende Nachteile auf. Bei einem Lastanstieg sinkt vorübergehend der Dampfdruck am Verdampferaustritt. Dabei tritt — ähnlich wie beim Anfahren von Zwangdurchlauf dampf erzeugern — ein Wasserpfropfen auf, indem ein zusätzliches Ausdampfen und ein Ausschieben von Wasser aus dem Verdampfer in den Flüssigkeitsabscheider stattfindet. Außerdem wird wegen des Lastanstiegs die Speisewassermenge abhängig von dem Laständerungssignal sofort erhöht, wodurch noch mehr Wasser in den Abscheider geschoben wird. Zusammen mit dieser großen, aus dem Kessel herausgeführten Wassermenge wird eine beträchtliche Wärmemenge aus dem Kessel abgeführt, obwohl wegen des steigenden Leistungsbedarfes mehr Wärme im Kessel benötigt wird. Hierdurch wird das Anpassen der Dampferzeugung an den gestiegenen Dampfbedarf verzögert, weil bei den bekannten Anlagen das den Temperatursollwert verstellende Signal vorübergehend im falschen Sinne wirkt. Außerdem ergibt sich wegen der großen und stark schwankenden Wassermengen, die im Abscheider aufgenommen und aus ihm abgeführt werden müssen, ein großes Bauvolumen und damit eine teuere Ausführung des Abscheiders.

Verfahren zum Beeinflussen der
Speisewassermenge von
Zwanglaufdampferzeugern mit
Flüssigkeitsabscheidern

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Fritz Läubli, Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 4. Juli 1963 (8332)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beeinflussen der Speisewassermenge für Dampferzeuger der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem auch beim Übergang von einem Lastzustand auf den anderen sich die Dampffeuchtigkeit möglichst wenig ändert, indem eine vorübergehend im falschen Sinne wirkende Sollwertverstellung vermieden wird. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das Verstellen des Sollwertes durch ein Signal erfolgt, das mindestens von einem Dampfdruck abhängig ist, der in der Gegend des Flüssigkeitsabscheiders in an sich bekannter Weise gemessen wird. Durch die Verwendung des vom Dampfdruck abhängigen Signals zum Verstellen des Sollwertes wird bei einem Lastanstieg die Speisewassennenge zunächst nicht erhöht, sondem verringert, so daß kein Wasserpfropfen mehr auftritt. Damit ist auch die sonst mit dem Ausschieben des Wasserpfropfens in den Flüssigkeitsabscheider verbundene Wärmeabfuhr aus dem Kessel vermieden. Diese im Kessel bleibende Wärmemenge bleibt also für die Dampferzeugung erhalten, so daß bei dem neuen Regelverfahren keine vorübergehend falsche Verstellung des Sollwertes auftritt. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß der Abscheider kleiner als bei den bekannten Anlagen gebaut werden kann, womit eine Kostenersparnis verbunden ist. Die einem . Lastanstieg entsprechende Vergrößerung der Speisewassermenge erfolgt dann etwas später durch den

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Lastgeber, indem dieser das Feuer vergrößert, so daß die Temperatur im Kessel steigt, was dann eine Vergrößerung der Speisewasserzufuhr zur Folge hat.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das den Sollwert verstellende Signal zusätzlich von mindestens einer Temperatur abhängig, die in an sich bekannter Weise an einer Stelle vor beginnender Verdampfung des Arbeitsmittels gemessen wird.

Dadurch werden störende Einflüsse, die durch Änderungen der Temperatur vor oder im Bereich der beginnenden Verdampfung des Arbeitsmittels verursacht werden, zur Sollwertbildung für die Temperatur am Austritt des leicht überhitzt gefahrenen Rohres und damit zur Einhaltung einer konstanten Dampffeuchte im Flüssigkeitsabscheider mit herangezogen. Dies geschieht in dem Sinn, daß mit zunehmender Temperatur der Sollwert herabgesetzt wird.

Der Gegenstand der Erfindung und weitere Merkmale desselben sind nachstehend an Hand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Regelanordnung mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen eines Zwanglaufdampferzeugers,

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in gegenständlicher Darstellung der Regleranordnung.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Teil eines Zwanglaufdampferzeugers mit Speisepumpe 1, Speiseventil 2, Ekonomiser 3, Verdampfer 4, Kollektor 5 des Verdampfers, Flüssigkeitsabscheider 6, Vorüberhitzer 7, Endüberhitzer 8. sowie zu einem Dampfverbraucher führende Leitung 9. Im Verdampfer 4 ist die Dutehfiußmenge in einem Rohr 18 mittels des Ventils 11 gedrosselt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Arbeitsmittel zumindest am Austrittsende dieses Rohres leicht überhitzt ist, während die anderen Rohre des Verdampfers im allgemeinen Naßdampf führen. Am Austrittsende des Rohres 18 wird die Temperatur mit Hilfe eines Temperaturmeßfühlers 12 bestimmt. Im Kollektor 5 wird der Druck des Arbeitsmittels mit Hilfe eines federbelasteten Kolbens 13 gemessen, der davon abhängig eine Kurvenscheibe 14 verstellt. Auf der Kurvenscheibe 14 stützt sich mittels einer Rolle 19 ein doppelarmiger Hebel 15 ab, an dessen anderem Ende das Temperatursignal des Temperaturmeßfühlers 12 wirkt. Der Drehpunkt des doppelarmigen Hebels 15 ist am Kolben eines Steuerschiebers 16 befestigt, der den Kolben 17 steuert, welcher das Speiseventil 2 einstellt.

Durch diese Anordnung wird mit Hilfe des im Kollektor gemessenen Druckes durch die Kurvenscheibe 14 der Sollwert für die mit Hilfe der Einrichtung 12 gemessene Temperatur gebildet. Steigt beispielsweise bei unveränderlich gedachter Temperatur am Austrittsende des Rohres 18 der Druck im Kollektor 5 an (Pfeil +p), so verschiebt sich der Kolben 13 in Fi g. 1 nach rechts, was ein Verschwenken der Kurvenscheibe und damit ebenfalls der Rolle 19 nach rechts zur Folge hat. Dadurch wird der Kolben 16 des Steuerschiebers in F i g. 1 auch nach rechts verschoben, und es kann Druckmittel (Pfeil 21) auf die Vorderseite des Kolbens 17 gelangen, wodurch das Speiseventil 2 in Richtung Schließstellung bewegt wird. Steigt bei unveränderlich gedachtem Druck im Kollektor 5 die durch die Einrichtung 12 gemessene Temperatur an, so bewegt sich das untere Ende des Hebels 15 in Fig. 1 nach links (Pfeil +&). Dadurch wird der Kolben des Steuerschiebers 16 nach links verschoben und das Speiseventil 2 durch den Kolben 17 in Öffnungsrichtung bewegt.

Es versteht sich, daß an Stelle eines Rohres 18, welches mit Hilfe eines entsprechend eingestellten Drosselorgans leicht überhitzt gefahren werden kann,

ίο auch mehrere solcher Rohre vorhanden sein können, wie es beispielsweise in der schweizerischen Patentschrift 293 533 beschrieben ist. In dem Fall wird ein Signal, welches von den am Austritt dieser Rohre gemessenen Temperaturen abhängig ist, als Regelgröße zur Beeinflussung der Speisewasserzufuhr verwendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Meßstelle für den Druck auch an einem Rohr am Verdampferende, am Dampfraum des Flüssigkeitsabscheiders oder an der Leitung angeordnet

ao sein, die vom Flüssigkeitsabscheider zum Vor-

. überhitzer führt. Zweckmäßig ist es jedoch, den Meßort für den Druck möglichst nahe an die Meßstelle für die Temperatur zu legen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 gelangt

as das eingespeiste Arbeitsmittel nach Durchströmen des Speiseventils 2 zunächst in einen Vorwärmer 21' und von dort in den Verdampfer 4. Nach Durchströmen des Verdampfers gelangt es in den Flüssigkeitsabscheider 6. Der nicht über den Flüssigkeitsabscheider 6 abgeführte Teil gelangt in den Vorüberhitzer?, den Endüberhitzer 8 und von dort zu einem nicht dargestellten Dampfverbraucher. Stromabwärts des Speiseventils 2 ist eine Meßblende 20 angeordnet, durch die mit Hilfe des Meßgerätes 22 die Speisewassermenge gemessen und über eine Signalleitung dem PID-Regler 24 zugeführt wird, der seinerseits die Stellgröße für den Stellmotor 25 zur Verstellung des Speiseventils 2 abgibt. Der Sollwert für den schnellwirkenden Regelkreis 20, 22, 24, 25, 2 stammt von einem PID-Regler 26, der den Istwert der Regelgröße, nämlich die am Austritt des Rohres 27 mit Hilfe des Temperaturmeßfühlers 12 gemessene Temperatur, mit einem von einem Funktionsgeber 30 gegebenen Sollwert vergleicht. Ist die mit Hilfe der Einrichtung 12 gemessene Temperatur zu hoch, so wird durch den Regler 26 ein Sollwert an den Regler 24 gegeben, der im Sinne einer Vergrößerung der Speisewassermenge wirkt. Der Sollwert, der vom Funktionsgeber 30 abgegeben wird, ist nach diesem Ausführungsbeispiel abhängig von einem mit Hilfe des Druckmeßfühlers 31 gemessenen Signal und von Signalen, die von den Temperaturmeßfühlern 32 und 33 gemessen werden. Der Meßort für den Druck befindet sich nach diesem Ausführungsbeispiel im Rohr 27 in der Nähe der Meßstelle für die Temperatur, die mit Hilfe des Meßfühlers 12 gemessen wird. Die Meßorte, an denen mit Hilfe der Meßfühler 32, 33 die Temperaturen gemessen werden, liegen im Bereich vor beginnender Verdampfung des Arbeitsmittels, und zwar der Meßort für den Fühler 32 im Eintrittsbereich des Verdampfers und der Meßort für die Temperatur 33 vor dem Eintritt in den Verdampfer.

Die Temperatur des Dampfes nach Austritt aus dem Endüberhitzer 8, die mit Hilfe des Temperaturmeßfühlers 40 gemessen wird, wird in üblicher Weise durch Einspritzen von Speisewasser an der Stelle 41 geregelt.

Die Wirkungsweise des Funktionsgebers 30 wird an Hand von Fig. 3 beschrieben, in welcher ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Am Austrittsende eines Verdampferrohres 29 wird mit Hilfe der Einrichtung 12 die Temperatur gemessen, und der Kolben 80 wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur bewegt. Der Kolben 80 weist Steuerkanten auf, die mit Zu- und Abführungen für ein hydraulisches Druckmittel (Pfeile 31) im Zylinder 28 zusammenwirken. Bei in Ruhe befindlichem Kolben 80 befinden sich der Druck des Druckmittels an der Vorderseite des Kolbens 80 und die Kraft de: Feder 32' im Gleichgewicht. Mit Hilfe des vor dem Kolben 80 befindlichen Druckmittels wird über eine Leitung 34 der federbelastete Kolben 35 eines Servomotors 50 eingestellt. Durch die mit dem Kolben 35 verbundene Stange 36 wird der Funktionskörper 51 axial verstellt. Auf einen federgefesselten Kolben 37 eines Servomotors 52 wirkt über die Leitung 53 ein Druck, der von dem in der Gegend des Flüssigkeitsabscheiders gemessenen Druck abhängig ist, beispielsweise von dem mit Hilfe der Einrichtung 31 nach Fig. 2 gemessenen Druck. Durch, eine Änderung des Druckes in Leitung 53 wird über das Gestänge 38, 39 der Funktionskörper 51 verdreht. Der Funktionskörper 51 wird durch eine mittels einer Feder 45 belasteten Rolle 55 abgetastet, deren Stellung auf das eine Ende des doppelarmigen Hebels 56 wirkt. Am Drehpunkt des Hebels 56 greift die Kolbenstange 42 des Servomotors 57 an, der mit einem hydraulisch arbeitenden Temperaturmeßorgan, beispielsweise der Meßeinrichtung 32 oder 33 nach F i g. 2, verbunden ist. Das andere Ende des Hebels 56 ist mit dem Kolben eines Steuerschiebers 60 verbunden, der den Zu- und Abfluß (Pfeile 43) von Druckmittel zum Servomotor 61 steuert. Die Kolbenstange 44 des Kolbens dieses Servomotors wirkt über den Winkelhebel 62 auf das Speiseventil 2 und außerdem wirkt sie direkt auf das Brennstoffventil 65, dessen Stellung die Feuerintensität im Dampferzeuger beeinflußt.

Die Wirkungsweise der Regelanordnung nach F i g. 3 erklärt sich wie folgt. Steigt die Temperatur im Verdampferrohr 29, so verschiebt sich der Kolben 30 nach oben, und durch das zugeführte Druckmittel (Pfeil 31) wird der Kolben 35 im Servomotor 50 nach rechts verschoben, was zur Folge hat, daß sich der Arm 56 links hebt und rechts senkt. Dadurch senkt sich der Kolben des Steuerschiebers 60, wodurch Druckmittel auf die Vorderseite des Kolbens im Servomotor 61 gelangt. Durch die sich abwärts bewegende Kolbenstange 44 wird das Speiseventil 2 in Öffnungsrichtung bewegt, und das Brennstoffventil 65 wird in Schließrichtung betätigt. Steigt der im Bereich des Flüssigkeitsabscheiders gemessene Dampfdruck, so bewegt sich der Kolben 37 des Servomotors 52 in F i g. 3 aufwärts, wodurch sich der Funktionskörper 51 im Uhrzeigersinn dreht, so daß sich der Hebel 56 links senkt und rechts hebt. Dadurch wird der Kolben 61 aufwärts verschoben, was zur Folge hat, daß das Speiseventil in Schließrichtung und das Brennstoffventil 65 in Öffnungsrichtung betätigt wird. Steigt die Temperatur an der vor beginnender Verdampfung gemessenen Meßstelle, so bewegt sich der Kolben des Servomotors 57 abwärts, was auch eine Abwärtsbewegung des Kolbens im Servomotor 61 bewirkt. Damit wird die Speisewasserzufuhr erhöht und die Brennstoffzufuhr gedrosselt.

ίο Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 wird in Abhängigkeit von den vor beginnender Verdampfung gemessenen Temperaturen 32, 33 und in Abhängigkeit von dem in der Gegend des Flüssigkeitsabscheiders gemessenen Druck 31 mit Hilfe des Funktionsgebers 30 ein Sollwert für die an einem leicht überhitzt gefahrenen Rohr 27 des Verdampfers gemessenen Temperatur gebildet. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann auch so aufgefaßt werden, daß mit Hilfe des Funktionsgebers 51 in Abhängigkeit von

ao der an einem leicht überhitzt gefahrenen Rohr gemessenen Temperatur 12 und von dem in der Gegend des Flüssigkeitsabscheiders gemessenen Druck 31 ein Sollwert für die Temperatur gebildet wird, die an einer Stelle vor beginnender Verdampfung gemessen wird.

Regeltechnisch kann die Beeinflussung also so aufgefaßt werden, daß von den drei sich ändernden Größen, nämlich der Temperatur am Austritt mindestens eines leicht überhitzt gefahrenen Verdampferrohres, dem Druck in der Gegend des Flüssigkeitsabscheiders und mindestens einer vor beginnender Verdampfung gemessenen Temperatur, zwei von diesen Größen zur Bildung des Sollwertes für die verbleibende dritte Größe herangezogen werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beeinflussen der Speisewassermenge von Zwanglaufdampferzeugern mit Flüssigkeitsabscheider, bei denen als Regelgröße die Temperatur von mindestens einem leicht überhitzt gefahrenen Rohr des Verdampfers verwendet wird, wobei der Sollwert für diese Temperatur verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellen des Sollwertes durch ein Signal erfolgt, das mindestens von einem Dampfdruck abhängig ist, der in der Gegend des Flüssigkeitsabscheiders in an sich bekannter Weise gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Sollwert verstellende Signal zusätzlich von mindestens einer Temperatur abhängig ist, die in an sich bekannter Weise an einer Stelle vor beginnender Verdampfung des Arbeitsmittels gemessen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 656 310, 716 196;
schweizerische Patentschriften Nr. 354 457,
367 836;
französische Patentschrift Nr. 245 988.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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