DE1551261C3 - Vorrichtung zur Regelung einer Heiz-Dampfkraftanlage - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung einer Heiz-Dampfkraftanlage

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Description

3 4
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin- Signalleitung 60 zu einem Summierglied A auf der dung sind bei einer Regelvorrichtung mit zwei von- Signalleitung 40. Symmetrisch dazu verbindet eine einander unabhängig gesteuerten Heizdampfentnah- Signalleitung 61 einen Punkt Y der Signalleitung 40 men zwei Funktionsgeber vorgesehen, die eingangs- mit einem Subtrahierglied D auf der Signalleitung 50, seitig mit dem Ausgang des Subtrahiergliedes direkt 5 in dem die Differenz der Signale »n« und »i« gebildet oder indirekt und ausgangsseitig mit Mitteln zur Be- wird. Durch diese additive und subtraktive Verkreueinflussung der einen Heizdampfentnahme bzw. mit zung der beiden Signale »n« und »t« können innerMitteln zur Beeinflussung der anderen Heizdampfent- halb eines durch die Anlage gegebenen Rahmens die nähme verbunden sind, wobei der erste Funktionsge- Sollwerte für Leistung und Wärme eingestellt werber so ausgebildet ist, daß sein Ausgangssignal sich io den, so daß sich Dampferzeugung und Dampfentnur verändert, und zwar monoton, wenn sich sein nähme selbsttätig darauf einstellen. Wird nun lang-Eingangssignal oberhalb eines bestimmten Wertes sam und fortschreitend der Leistungssollwert gesenkt, monoton verändert, und wobei der zweite Funktions- so vermindert sich die Dampferzeugung, und gieichgeber so ausgebildet ist, daß sein Ausgangssignal sich zeitig bewegt sich das Drosselorgan 8 in schließender nur verändert, und zwar monoton, wenn sich sein 15 Richtung, wodurch der Dampfdruck in den Wärme-Eingangssignal unterhalb des bestimmten Wertes mo- Übertragern 21, 22 konstant gehalten wird. Der Leinoton verändert. stungssollwert, bei dem das Drosselorgan 8 eben gan:·
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der schließt, ist die dem eingestellten Wärmesollwert entfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung er- sprechende optimale Leistung, indem — bezogen auf läutert, die schematisch eine Heiz-Dampfkraftanlage ao die abgegebene Wärme — ein Maximum an hochmit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt. wertiger Leistung erzeugt wird, ohne daß durch KaIt-
Ein Dampferzeuger 1, 2 ist über eine Frischdampf- kondensation im Kondensator 10 Wärmeverluste auf-
leitung 3 mit Ventil 4 mit einer Hochdruckstufe 5 treten würden. Auch wenn nun der Leistungssollwert
einer Dampfturbine verbunden, deren Austritt über weiter gesenkt wird, beispielsweise bis auf Null, wird
einen Zwischenüberhitzer 6 zu einer Mitteldruck- »5 dieser optimale Betriebszustand beibehalten, da das
stufe 7 führt. Diese Stufe 7 ist über ein Drosselor- Drosselorgan 8 sich nicht mehr als ganz schließen
gan 8 mit einer Niederdruckstufe 9 verbunden, an die kann. Wird nun der Wärmesollwert Ts verstellt, so
ein Kaltkondensator 10 angeschlossen ist. Die Dampf- wird über die Signalleitungen 60, 40 die Dampferzeu-
turbine treibt einen Generator 11, der abschaltbar gung sofort beeinflußt, ohne daß der optimale Be-
mit einem elektrischen Verteilnetz verbunden ist. 30 triebszustand verlassen würde.
Eine Heißwasser-Rücklaufleitung 20 eines nicht In der Signalleitung 50 ist stromunterhalb des gezeichneten Heiznetzes weist zwei Wärmeübertra- Subtrahiergliedes D ein Dividierorgan 70 angeordger 21 und 22 auf, die primärseitig über eine Dampf- net, dem über eine Signalleitung 71 aus der Signalentnahmeleitung 23 bzw. 24 mit der Mitteldruck- leitung 40 ein Divisor-Signal des Wertes (n 4- i) zustufe 7 verbunden sind. Ein weiterer in der Rücklauf- 35 geführt wird und das somit den Wert leitung 20 befindlicher Wärmeübertrager 25 ist primärseitig über eine Dampfentnahmeleitung 26 mit
Ventil 27 am Austritt des Zwischenüberhitzers 6 an- ( η — t
geschlossen. y n 4.
Die Regelvorrichtung umfaßt ein die abgegebene 40
elektrische Leistung messendes Leistungsmeßgerät 30
und ein die Vorlauftemperatur des Heiznetzes mes- bildet. Es hat sich gezeigt, daß durch das Dividier-
sendes Wärmemeßgerät 31. In diesem Ausführungs- organ 70 das dynamische Verhalten des Systems be-
beispiel sind die Heißwasser-Rücklauftemperatur wie deutend verbessert wird, indem damit bei einer Ver-
auch die zirkulierende Heißwassermenge zeitlich 45 stellung des zweiten Integralreglers 35 nicht nur die
konstant, so daß die Vorlauftemperatur ein Maß für Dampfentnahme, sondern gleichzeitig auch, gut auf-
die abgegebene Wärmemenge darstellt. einander abgestimmt, die Dampferzeugerleistung be-
Die Ausgänge der Meßgeräte 30 und 31 führen einflußt wird. Analog wird auch bei einer Sollwertüber Istwert-Leitungen 32 bzw. 33 zu einem ersten änderung am ersten Integralregler 34 die Dampfent-Integralregler 34 für die abgegebene elektrische Lei- 5° nähme im richtigen Sinne vorgesteuert, was zu einem stung bzw. einen zweiten Integralregler 35 für die ab- rascheren Ablauf des Regelvorganges führt und Regegebene Nutzwärme. Diesen beiden Reglern werden gelschwingungen vermeidet. Das Anordnen des Divivon einer Warte her über Signalleitungen 36 bzw. 37 dierorgans 70 bringt den zusätzlichen Vorteil, daß das einstellbare Sollwerte für die Leistung (Ns) bzw. die Drosselorgan 8 direkt gesteuert werden kann, wäh-Vorlauftemperatur (T3) vorgegeben. 55 rend ohne dieses Organ beispielsweise ein zusätzlicher
Der ein Signal »n« abgebende erste Integralregler Druckregelkreis mit dem Drosselorgan 8 als Stellor-'
34 ist über eine Signalleitung 40 mit dem Sollwertein- gan eingeschaltet werden müßte.
gang eines PI-Reglers 41 verbunden, dem außerdem Stromunterhalb des Dividierorgans 70 zweigt von
der Istwert der Frischdampfmenge zugeführt wird, der Signalleitung 50 außer der Signalleitung 51 eine
die mit einem an der Frischdampfleitung 3 angeschlos- 60 Signalleitung 81 ab, die zu einem Druckregler 82
senen Dampfmengenmeßgerät 43 gemessen wird. Der führt, der das Entnahmeventil 27 steuert und dem der
PI-Regler 41 wirkt auf einen Lastgeber 44, der die für Dampfdruck stromunterhalb dieses Entnahmeventils
den Betrieb des Dampferzeugers 1, 2 nötigen, lastab- als Istwert aufgeschaltet ist. Dieser Dampfdruck bil-
hängigen Steuersignale für Brennstoff usw. abgibt. det — da die Eintrittstemperatur des Heißwassers in Der ein Signal »i« abgebende zweite Integralregler 65 den Wärmeübertrager 25 nicht stark variiert — ein
35 ist über Signalleitungen 50, 51 mit dem Drossel- grobes Maß für die übertragene Wärmemenge. In den organ 8 verbunden. Signalleitungen 51 und 81 sind ein erster Funktions-
Von einem Punkt Z der Signalleitung 50 führt eine geber 83 bzw. ein zweiter Funktionsgeber 84 einge-
schaltet, die so ausgebildet sind, daß, wenn die Eingangsgröße
τ)
gen die Wärmeabgabe relativ zur Leistungsabgabe erhöht werden, so wird der Grenzwert entsprechend vergrößert.
Es lassen sich die folgenden Betriebszustände fahren:
vom Wert +1 auf den Wert — 1 sich verändert, zuerst das Drosselorgan 8 sich schließt und anschließend das dem Druckregler 82 als Sollwert zugeführte Signal ansteigt. Zu diesem Zwecke haben die Funktionsgeber 83, 84 die in der Zeichnung eingetragenen Charakteristiken. Beim ersten Funktionsgeber 83 steigt das Ausgangssignal y von Null auf einen bestimmten Wert, wenn das Eingangssignal x, von — 1 herkommend, von Null auf + 1 ansteigt. Der zweite Funktionsgeber 84 hat eine zur Ordinate spiegelbildliche Charakteristik: sinkt das Eingangssignal χ von Null auf — 1, so steigt das Ausgangssignal y von Null auf einen bestimmten Wert an, während für positives χ das Ausgangssignal y Null bleibt. Durch die beiden Funktionsgeber 83, 84 werden somit der Regelbereich des Drosselorgans 8 und der des Entnahmeventils 27 aneinander angeschlossen. Sobald das eine ausgesteuert ist, tritt das andere in Funktion.
In der Signalleitung 81 ist stromunterhalb des zweiten Funktionsgebers 84 ein Begrenzungsorgan 88 angeordnet, das den Sollwert des Druckreglers 82 unterhalb eines Grenzwertes hält, der über eine Signalleitung 89 von der Warte aus eingegeben werden kann. Durch Verstellen dieses Grenzwertes kann die Wärmeaufnahme im Wärmeübertrager 25 auf einen gewünschten Wert limitiert oder ganz unterbunden werden. Optimaler Betrieb läßt sich bei gesteuerter Wärmeabgabe durchführen, indem sowohl der Leistungssollwert Ns als auch der Grenzwert des Begrenzungsorgans 88 auf Null gestellt werden. Soll dage-
a) Leistung und Wärme vorgegeben:
Die Sollwerte für die Leistung Ns und für die Wärme Ts werden auf die gewünschten Werte und der Grenzwert des Begrenzungsorgans 88 auf Maximum eingestellt.
b) Optimalbetrieb bei vorgegebener Wärmeabgabe: Der Sollwert Ts des zweiten Integralreglers 35 wird auf den gewünschten Wert und der Sollwert Ns des ersten Integralreglers 34 sowie der Grenzwert des Begrenzungsorgans 88 je auf Null eingestellt.
c) Optimalbetrieb bei vorgegebener Leistungsabgabe:
Der Sollwert Ns des ersten Integralreglers 34 wird auf den gewünschten Wert, der Sollwert Ts für den zweiten Integralregler 35 auf das Maximum und der Grenzwert des Begrenzungsorgans 88 auf Null eingestellt.
d) Reiner Wärmebetrieb:
Ventil 4 wird geschlossen, z. B. indem die Grenzdrehzahl der Dampfturbine auf Null gestellt wird. Der Sollwert Ns des ersten Integralreglers 34 wird auf Null und der Grenzwert des Begrenzungsorgans 88 auf Maximum gestellt und der Dampferzeuger mit dem Sollwert Ts des zweiten Integralreglers 35 betrieben, wobei der Kesseldruck entsprechend festgelegt wird.
e) Reiner Leistungsbetrieb:
Der Sollwert Ns wird auf die gewünschte Leistung, der Sollwert Ts dagegen auf Null eingestellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 bei ein erster Integralregler zur Bildung und Integra- Patentansprüche: tion der Abweichung der abgegebenen mechanischen oder elektrischen Leistung von derem Sollwert und
1. Vorrichtung zur Regelung einer Heiz-Dampf- ein zweiter Integralregler zur Bildung und Integrakraftanlage für variablen Wärme- und Leistungs- 5 tion der Abweichung der abgegebenen Nutzwärme bedarf, mit Mitteln zur Entnahme von Heiz- von derem Sollwert vorgesehen sind und wobei der dampf aus einer Dampfturbine, wobei ein erster Ausgang des ersten Integralreglers auf Mittel zum Be-Integralregler zur Bildung und Integration der einflussen der Dampferzeugung und der Ausgang des Abweichung der abgegebenen mechanischen oder zweiten Integralreglers auf die Mittel zur Heizdampfelektrischen Leistung von derem Sollwert und ein io entnahme einwirken.
zweiter Integralregler zur Bildung und Integration Eine solche Vorrichtung ist der Anmelderin intern
der Abweichung der abgegebenen Nutzwärme von bekannt.
derem Sollwert vorgesehen sind und wobei der Es liegt die Aufgabe vor, diese Regelvorrichtung
Ausgang des ersten Integralreglers auf Mittel so zu verbessern, daß durch einfaches Verstellen von
zum Beeinflussen der Dampferzeugung und der 15 Sollwerten, d. h. ohne Umschaltungen, die Anlage
Ausgang des zweiten Integralreglers auf die Mit- nach einem eingestellten Sollwertpaar oder aber so
tel zur Heizdampfentnahme einwirken, dadurch gefahren werden kann, daß bei vorgegebener Wärme-
gekennzeichnet, daß der Ausgang des er- abgabe sich die Dampferzeugerleistung selbsttätig
sten Integralreglers (34) mit einem Summier- ohne Anfallen von Verlustwärme einstellt,
glied (A) verbunden ist, das eingangsseitig auch 20 Diese Aufgabe wird bei einer Regelvorrichtung
mit dem Ausgang (Z) des zweiten Integralreg- der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch
lers (35) verbunden ist, daß der Ausgang (Z) des gelöst, daß der Ausgang des ersten Integralreglers
zweiten Integralreglers (35) mit einem Subtrahier- mit einem Summierglied verbunden ist, das eingangs-
glied (D) verbunden ist, das eingangsseitig auch seitig auch mit dem Ausgang des zweiten Integral-
mit dem Ausgang (Y) des ersten Integralreglers 25 reglers verbunden ist, daß der Ausgang des zweiten
(34) verbunden ist, daß der Ausgang des Sum- Integralreglers mit einem Subtrahierglied verbunden
miergliedes (A) auf die Mittel (48) zum Beein- ist, das eingangsseitig auch mit dem Ausgang des
flüssen der Dampferzeugung einwirkt und daß der ersten Integralreglers verbunden ist, daß der Ausgang
Ausgang des Subtrahiergliedes (D) auf die Mittel des Summiergliedes auf die Mittel zum Beeinflussen
(8, 27) zur Heizdampfentnahme einwirkt. 30 der Dampferzeugung einwirkt und daß der Ausgang
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- des Subtrahiergliedes auf die Mittel zur Heizdampfkennzeichnet, daß ein Dividierorgan (70) vorge- entnahme einwirkt.
sehen ist, das eingangsseitig sowohl mit dem Aus- Hierdurch wird es auf einfache Art möglich, die
gang des Summiergliedes (A) als auch mit dem Anlage bei frei sich einstellender Leistungsabgabe
Ausgang des Subtrahiergliedes (D) und ausgangs- 35 optimal zu betreiben.
seitig mit den Mitteln (8, 27) zur Heizdampfent- Aus der USA.-Patentschrift 2 977 768 und der
nähme verbunden ist. französischen Patentschrift 1 443 738 ist die Rege-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit lung von Entnahme-Dampfturbinen bekannt, wobei zwei unabhängig voneinander gesteuerten Heiz- eine Verknüpfung zweier Regelstränge stattfindet, dampfentnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß 40 von denen dem einen von der Turbinendrehzahl abzwei Funktionsgeber (83, 84) vorgesehen sind, hängige Signale und dem anderen von Dampfdruck die eingangsseitig mit dem Ausgang des Subtra- an der Entnahmestelle abhängige Signale zugeführt hiergliedes (D) direkt oder indirekt und ausgangs- werden.
seitig mit Mitteln (8) zur Beeinflussung der einen Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Er-Heizdampfentnahme bzw. mit Mitteln (27) zur 45 findung ist ein Dividierorgan vorgesehen, das einBeeinflussung der anderen Heizdampfentnahme gangsseitig sowohl mit dem Ausgang des Summierverbunden sind, wobei der erste Funktionsgeber gliedes als auch mit dem Ausgang des Subtrahierglie-(83) so ausgebildet ist, daß sein Ausgangssignal des und ausgangsseitig mit den Mitteln zur Heizsich nur verändert, und zwar monoton, wenn sich dampfentnahme verbunden ist.
sein Eingangssignal oberhalb eines bestimmten 50 Hierdurch wird die Regelvorrichtung insofern wei-
Wertes monoton verändert, und wobei der zweite ter verbessert, daß die Dampferzeugerleistung einer
Funktionsgeber (84) so ausgebildet ist, daß sein Änderung der Sollwerte für Leistung und/oder
Ausgangssignal sich nur verändert, und zwar mo- Wärme rasch und pendelungsfrei nachkommen kann,
noton, wenn sich sein Eingangssignal unterhalb Bei Heiz-Dampfkraftanlagen wird der Heizdampf
des bestimmten Wertes monoton verändert. 55 der Dampfturbine vorzugsweise dort entnommen, wo
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- der Dampfdruck der Sattdampftemperatur entspricht, kennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Funk- die für die Heizzwecke eben ausreicht. Auf diese tionsgeber (84) und den Mitteln (27) zur Beein- Weise wird von der im Dampferzeuger frei werdenden flussung der anderen Heizdampfentnahme ein Verbrennungswärme der höchstmögliche Anteil in Begrenzungsorgan (88) angeordnet ist. 60 mechanische oder elektrische Energie umgesetzt, ohne
daß in einem Kaltkondensator Verlustwärme abge-
führt werden müßte. Arbeitet eine solche Anlage mit
hydraulischen Speicherwerken zusammen, so kann im Winter überoptimale Wärmeabgabe nötig werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rege- 65 Ein solcher Betriebszustand kann verwirklicht werlung einer Heiz-Dampfkraftanlage für variable den, indem stromoberhaib der optimalen Heizdampf-Wärme- und Leistungsbedarf, mit Mitteln zur Ent- entnahme eine zweite Dampfentnahme an der Turnahme von Heizdampf aus einer Dampfturbine, wo- bine vorgesehen ist.
DE1551261A 1967-02-06 1967-02-14 Vorrichtung zur Regelung einer Heiz-Dampfkraftanlage Expired DE1551261C3 (de)

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