DE1576872A1

DE1576872A1 - Speisewasserdurchflussregelung bei Kesseln,z.B.Benson-Kesseln

Info

Publication number: DE1576872A1
Application number: DE19671576872
Authority: DE
Inventors: Josef Sterff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-08-17
Filing date: 1967-08-17
Publication date: 1970-07-23
Also published as: DE1576872B2; NL6811310A

Description

Speisewasserdurchflurregelung bei Kesseln, z.B. Benson-Kesseln In den reisten Fällen werden heute Benson-Kessel mit Umwälzeinrichtungen ausgerüstet, mit deren Hilfe extrem tiefe Teilbelastungen möglich sind und mit deren Hilfe das Anfahren von Kraftvrerksblöcken besonders verlustarm gestaltet werden kann. Da die Speisewasserpumpen jedoch im allgemeinen eine stetige Drehzahlabsenkung bz%7. Pumpendruckverminderung bis auf Null nicht erlauben, ist zumindest beim Anfahren auch bei 3enson-Kesseln mit nur einem Strarg auf eine Drosselung nicht zu verzichten. Der Arbeitsbereich der Speiseviasserregelung für den Benson-Kessel wird zweckmäßigerweise in zwei Arbeitsbereiche aufgeteilt. Die Grenze zwischen diesen beiden Teilbereichen, dem Teillastbereich und dem höheren Lastbereich, wird durch eine bestimmte, für jede Anlage spezifische Grenzc;ertvorgabe gebildet. Ian nimmt dazu z.B. den halben Viert der Kesselnennleistung. Im Teillastbereich ist eine Regelung des Speiservasserdurchflusses mit Stellventilen und eine Regelung des Differenzdruckes an diesen Stellventilen bzrr. des Vordruckes an den Stellventilen durch inderung der Pumpendrehzahlen besonders günstig. ITT höheren Lastbereich ist eine Drosselung des Speisehassers durch Stellventile zumindest bei einem Kessel mit einstri:ingigem Verdanpfer aus Gründen eines optimalen Wirkungsgrades nicht mehr sinnvoll. Es ist günstiger, wenn die Speisewasserdurchflußregelung bei ganz geöffneten Speisewasserventil durch Änderung der Pumpendrehzahl vorgenommen werden kann. Es ist also besonders vorteilhaft, eine Regelanordnung zu finden, bei der ein kontinuier= licher Übergang von einem in den anderen Betriebszustand erfolgen kann. Dies ist besonders wichtig, trenn der Kessel mit einer automatischen An- und Abfahrsteuerung ausgerüstet ist. Dies erfolgt mit der Erfindung, die eine Anordnung zur Speisewasserregelvng eines Kessels, z.B. eines Benson-I,'essels vorsieht, die einen stetigen Übergang der Regelung des Spei-

sewasserdurchflusses im Teillastbereich mittels Stellven-

tilen (Regelung des Differenzdruckes bzw. Vordruckes an den

Stellventilen durch Indern der Punpendrehzahlj auf Regelung

im höheren Z4stbereich (rudern der Pumpendrehzahlen bei ge-

öffneten Speisetasserstellventil und geschlossenen Schwach-

lastventil) ermöglicht, und dadurch gekennzeichnet ist, daß ,

im 'eillastbereich (z.B. unter 50 I der Kesselnennleistung),

in dem der Speisewasserdurchfluß mit einen der beiden Spei-

semasser-Stellventilen geregelt wird, ein '..:iniralvrert-Aus-

wählgerät entweder eine :;egelatr:eichung des Differenzdruckes

an den Speiserasscrventilen oder die Regelatueichung des

Absolutdruckes ausgewUhlt und den rur-pendrehzahlreglern zu-

führt und dzß bei einer Kesselleistungiz.B. P = 50 % der

Fesselnennleistung selbsttätig zwei fnschzlter betätigt wer-

den, die die Regelatmeichung des Speisewasserdurchflusses

von dem auf das Speisemasser-Stellt entil wirkenden Reglers

ab - und den auf die Speisepumpen ;ri;henden Reglern auf-

geschalten.

Ist.der zu regelnde Kessel ein Zivangsdurchlaufkesscl, z.B.

ein :'enscni:essel, der --um Anfahren oder zum Detrieb bei

;eillasten unter z.3. 30 ;@ nit einer Abscheideflasche und ei-

ner awälzeinrichtung a";sger:(;ste t ist und dessen SFeisewas-

erdurcl.fl;i2 durch, den ';erda:..pfer r..it Einer besonderen Reg-

- r und e;ner: :escnderen Scrv.achlast-Speisev:asserstellventil

auf einen konstanten Sollwert geregelt wird, so wird

auch in diesen tiefen Lastbereich der Differenzdruck

an dem Schwachlast-Speisev,asserstellventil, das parallel

zu dem in diesem Lastbereich in bekannter Weise selbst-

tUtig geschlossenen Haupt-Speisewasserstellventil geschal-

tet ist, bzw. der Vordruck von diesen Ventilen durch Än-

dern der Pumpendrehzahlen geregelt. Die Regelung des Diffe-

renzdruckes an den Speisewasserstellventilen in Teillast-

bereich rat den Zweck, trotz der in diesem Lastbereich re-

geldynümisch gVnstigerer Durchflußregelung durch Drosselung

mit Stellventilen die Drosselverluste und den Verschleiß

dieser Stellventile auf einem Minimum zu halten und gleich-

zeitig die Stellventile im günstigen Stellbereich, d.h. im

:ereich eines weitgehend konstanten Ubertragungsfaktors,

zu halten. Der Pumpendruck darf dabei jedoch mit Rücksicht

auf die _xialdruckentlastung der Pumpen eine bestimmte

Grenzkurve nicht unterschreiten. Diese Grenzkurve ist für

jede FL-pe charakteristisch. Da diese Grenzkurve bei sehr

"iedrigen Leistungen bei tiefen Betrietsdrücken (Gleitdruck-

betrieb) erreicht werden kann, r:uß sichergestellt werden,

dad der 7i«:.pendruck durch die Differenzdruckregelung nicht

unter die Grenzkurve in den verbotenen 3ereich gebracht wird.

Ein Unterschreiten der Grenzkurve hätte zur Folge, daß die

FumFEn chaden erleiden bzcr. falls eire rumpenschutzein- .

richteng vcrhanden ist, autcmatisch abgeschaltet werden, was

eine Abschaltung des Blockes zur Folge hätte.-Um dies zu verhindern, wird eine zi;eite Grenzkurve vorgegeben, die außerhalb.des verbotenen Bereichs liegt, in zwei Geraden zerlegt ist und zwar in einen lastunabhängigen und in einen lastabhc:ingigen Teilbereich. Der eine Teil der zweiten Grenzkurve wird durch einen festen Sollwert gebildet. Der zweite Teil der zweiten Grenzkurve wird von den pumpendurchflußabhingigen Sollwerten bestimmt. Eine ?.Iaximalwert-Auswahleinrichtung, der sowohl der feste, als auch die einzelnen pumpendurchflußabhängigen Sollwerte eingegeben werden, wählt den jeweils größeren dieser Eierte aus, der um seinerseits als Führungsgröße für den Druck vor den Speisewasserstellventilen dient und mit diesen verglichen wird.

Die so gebildete Regelabweichung wird zusammen mit der Regelabweichung des Differenzdruckes an den Speisewasserstellventilen einer Minimalwert-Auswahleinrichtung zugeführt, die die jeweils kleinere (absolut) der beiden den Speisepumpenreglern zuführt.

Damit erlaubt die Erfindung für die verschiedenen Lastbereiche die jeweils unter Berücksichtigung der größtmöglichen Wirtschaftlichkeit und notwendigen Betriebssicherheit regeldynamisch günstigste Schaltung der Speiseivasserrege.lung, wobei die Übergänge zwischen den einzelnen Schaltungen selbst-

t@:.tig und völlig stoßfrei erfolgen.

iurci. die Itöglichkeit der selbsttätigen Parameter-Umschal-

tung an den Pur:penreglern können diese Regler auch den un-

ter::f:iiiedlichen Auf-aben - einmal Druck- b@;w. Differenz-

L) zur:i andern ':a1 Durchflu ßregelung - gerecht

:; erden .

Die -rfindung wird anhand der Figuren 1 und 2, einem Aus-

Z-.> sbeispiel und einem Diagr-rrm, nt"her erläutert.

In Figur 1 sind in einem Diadra rare die Grenzkurve a für

@.@3. eire der Speisenpumpen und die vorgebbaren Sollvrert-

kurven c und d für den Pumpenmindestdruck aufber;eichnet.

:Die beiden Koordinaten sind Pumpenleistung Q und rürder-

höhe 1i. Der schraffierte Bereich, der von der Grenzkurve

a, eingeschlossen wird, ist der Beref-h, in de:i die Pumpen

nicht betrieben %; erden dürfen. Die """ill"'_i-Iiirlich vorgegebene

Sollwertgrenzkurve ist in zwei Teile c und d zerlegt. Der

Seilbereich c liegt parallel zur Q-;_chse und wird durch den

Soll;-;ert p min definiert. Der zweite Teil d der Sollvtert-

grenz'jturve wird durch den leistungsabhängigen Jert Amin ! Qp

der einzelnen Pumpen bestimmt. :außerdem sind verschiedene

Q/ü-Kurven n1 ... n7 einer Speisepumpe eingezeichnet, wo-

bei die Parameter die Pumpendrehzahlen n r@ L :@ .

In Figur ? ist die erfindungsgcmäße Anordnung darge-

stellt. Ir: Schvachlüsttereich wird der Speisezasserdurch-

fluw %'%-' sp durch den .'erdarpfer : mit den Regler 5 auf den

Ers Sollucrtsteller Amin eingestellten Wert konstant ge-

halten. %4s da.-cgehUrige Stellglied ist das Schyachlast-

centil 4. Ist die Y erdr.rpfung im Vercarpfer V geringer

als es den reit der egler 5 eingeregelten Speisewasser-

strcn entspricht, so nird der Speisetasserdurchflußreg-

ler 1 das Speisewasser-Stellventil 2 in Schließstellung

halten, da die Regelaty;eichung f zwischen den peise<<ras-

serdurchfluß@@ und seiner .cUrrrngsgrcße 3 positiv ist.

(Die Umschalter 7 stehen in der geceichnetcn Positicn.

Die Cesr.rtleistung der runren ist kleiner als 50 5-) Mit

den Speisepupen i, II, HI, vcn denen z.D. die Eumpen I

und Il L1ektrcl;alblastpr-.pen und die Speisepumpe III ei-

ne Turtov o114strur..pe sein kUnnen, r-;r;? Liber die : LLzrungs-

regler a für die Turbopurpen-Dreliar _ilrcgelung und d'ie

::alblastpu-iFcnregler 9 der Differcn--druck an den Speise-

r,asservetilcn 2 und 4 auf den an Sollwertsteller " "

P

vorgegetencn teert geregelt.

Dünit der rur,pcndruck pp durch diese Differenzdruckrege-

lurg nicht unter die @rercl:urve a getracht wird, erhi:lt

das i.:a:ci@:ulr:[email protected]@t 15 zu dieser `A:eck einen fe-

@ten Sellve:ct prin ur_d vcn den PuT_Fendurcliflüssen abhLn-

gige Sollwerte pmin/QPI/II/III als Eingang. Die Pumpendurch-

flüsse QPI, QPII und QprII werden hinter den einzelnen

Funpen I, II und II'I gemessen. Der I.:aximalwert e dieser

Grölen wird nusgevrählt und mit der rumpendruck p ', vergli-

chen. Die so gebildete Regelabweichung des Absolutdruckes

g =(p p - e) wird zusanmen mit der Regelabr;eichung des Diffe-

renzdruckes h an den Speisewasserstellventilen 2 und 4 in

das I-:inimalv;ert-Ausvrahlgerät 6 gegeben. Ist die Grenzkurve

(c, d) noch nicht erreicht, so wird die Regelabweichung des

i's.bsolutdruckes g gegenüber der Regelabweichung des Diffe-

renzdruckes h positiv sein. Das 1iinimalrrert-Austiahlgerät 6

wird also die Regelabweichung des Differenzdruckes h als

die kleinere an den .Führungsregler 8 für die Turbopunpen-

DrehZahlregelung und an die Halblastpumpenregler 9 weiter-

geben. Erreicht bei Verminderung der Leistung der Pumpen-

druck pn den festen oder pumpenleistungsabhEngigen Grenz-

,;ert c oder d, so wird die Regelabwelcilung der, Absolut-

druckes g Null bzw. negativ gegenüber der Regelabweichung

des Differenzdruckes h und es wird der Pumpendruck pp mit

den I:avi:@al;; ert e geregelt.

:;teigt die Fesselleistung P wieder an, so wird die Rege-

lung des 2umpendrucks pp wieder in eine Differenzdruck-

regelung übergehen. Wird die Llindestkesselleistung für den

3ensonbetriev vcn 40 ;.) des Nennwertes erreicht, so ist die

bisher positive Regelabweichung f des Speiseviasserdurch-

fluCreglers 1 infolge der Steigerung der Führungsgröße 3

I@1u11 oder negativ. Da nunmehr die Regelabweichung s des

Verdampfer-Hindestdurehflurreglers 5 positiv wird, wird

dieser das Schwachlast-Ventil 4 ganz schließen. Steigt

die Kesselleistung P weiter an, z.B. über 50:ö des End-

wertes, so ist eine Drosselung bei einem Kessel mit einem

einstrc:.:ngigen Verdampfer V nicht mehr sinnvoll. Abhängig

von Erreichen der Kesselleistung P > 50 % erfolgt auto-

matisch die Betätigung der Umschalter 7.

Sie stehen dann auf der gestrichelt gezeichneten Stellung.

Zum bisherigen Speisewasserdurchflußregler 1 wird die Re-

gelabweichung f des Speisei;asserdurchflußreglers ab- und

eine Eingangsgröße Ukonst aufgeschaltet, die ein völliges

Öffnen des Speisevcasserstellventils ?_ bewirkt. Durch eine

entsprechende Wahl der Größe dieser Eingangsgröße Ukonst

kann das Öffnen des Ventils 2 sehr. langsam (schrittweise

nur bei Verwendung von Schrittreglern) erfolgen. Die Füh-

rungsregler 8 und die Halblastpumpenregler 9, denen jetzt

über den Urischalter 7 die Durchflußregelabweichung f direkt

aufgeschaltet ist, müssen nun wegen des langsamen Öffnens

des Ventils 2 keine zu großen Störungen mehr ausgleichen.

An den Reglern 8 und 9 ist eine Parameter-Verstellung 10

angebracht. Somit können diese Regler 8 und 9 auch den

unterschiedlichen Aufgaben gerecht zerden. Die Pumpen I,

II und III sind parallelgeschaltet. Die beiden Elektro-

halblastpurpen I und II werden auf Gleichlauf gehalten,

entr@ec:er durch Vergleich der Stellungen der S tellantriebe 13

en

oder durch Vergleich der Förderleistung der einzelnen Pum-

pen. Dies geschieht mit Hilfe der Gleichlaufmeßschaltung

14.. Die Turbc-y'ollastpumpe III wird von einem Turbopumpen-'

Prehzahlregler 1.3 geregelt, mit einer Regelabweichung, die

z"%-iscrlen der von den Drehzahlsollwertsteller 11 und der

Drehzahl n gebildeten Differenz gebildet wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü. c h e

1. Anordnung zur Speisewasserregelung eines Kessels, z.B. eines Bensenkessels, die einen stetigen Übergang der Regelung des Speisewasserdurchflusses in Teillastbe- reich mittels Stellventilen (Regelung des Differenz- druckes bzw. Vordruckes an den Stellventilen durch Xn- Bern der rumpendrehzahlen) auf Regelung in höheren Last- bereich (Ändern der Fumpendrehzahlen bei geöffneten Speisewasserventil und geschlcssenem Schwachlastven- til) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daƒ in.Teil- lastbereich (z.B. unter 50 % der Kesselnennleistung), in dem der SpeisewasserdurchfluB (Qsp) mit einem der. beiden Speisewasser-Stellventile (2, 4) geregelt wird, ein i.:inimalv;ert Auswahlgerät (6) entweder eine Regel- abweichung des Differenzdruckes (h) an den Speiseuas- serventilcn (2, 4) oder die egelabweichung des Absolut- druckes (g) suscLhlt und den Pumpendrehzahlreglern (ß und 9) zuführt und daß bei einer Kesselleistung z.B. P 50 % der Kesselnennleistung selbsttätig zwei Umschalter (?) betätigt werden, die die Regelabwei- chung (f) des Speisetasserdurchflusses (Qsp) von den auf das Speisexasser-Stellventil (2) wirkenden Reglers (1) st- und den auf die Speisepumpen wirkenden Reglern (ß und 9) aufgeschalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein I.'aximalr;ert-Ausxahlgerät (15) , in das ein leistungs- unabhLngiger Sollwert (pmin) und leistungsabhängige Sollwerte (pmin/Qp) des rumpendurchflusses eingegeben werden, einen Ilaximalwert (e) auswählt. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,- daß der I:axinalviert (e) mit der Pumpendruck (pp) ver- glichen und die Regelabweichung des Absolutdruekea (g) in das 1ainiralvertauswahlgerät (6) eingegeben wird. 4. hncrdnung nach Anspruch 1 oder einen der folgenden; da- durch gekennzeichnet; daß in höheren Lastbereich das Speisetasserventil (2) ganz geöffnet und das Schwach- lastventil (4) geschlossen ist. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, da- durch gekennzeichnet, daß einer der Umschalter (7) die Regelatteichung (f) des Speieewasserdurchflusses (Qsp) vcn SpeisewasserdurchfluLregler (1) ab- und eine feste Eingangsgröße (Ukonst) aufschaltet, die das Speiserasser- ventil (2) langsan öffnet. 6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, da- durch gekennzeichnet, daß bei Regelabweichung (f) gleich Null oder negativ die Begelatteichung (sj des Verdampfer-

biindestdurchflußreglers (5) positiv ist und der Ver- dampfer-Mindestdurchflußregler (5) das Schv:achlast- ventil (4) schließt.