DE2817704A1 - Messverfahren zur kontinuierlichen ueberpruefung eines economizers einer dampfkesselanlage auf dichtheit und ungestoerten speisewasserdurchfluss waehrend des betriebes sowie eine schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist
• dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in den Economizer einfließenden Speisewassers mittels einer Meßblende (io) meßbar ist, daß ein radizierender Meßwertumformer (11) vorgesehen ist, welchem das Meßsignal aus der Meßblende zugeleitet wird, daß der Ausgang des Meßwertumformers (11) druck- und temperaturkorrigiert über einen Signal-Anpassungsumwandler (13) mit einem ersten Eingang eines Analogrechners (14) vorbunden ist, daß in wenigstens einem Verbindungsrohr (7) zwicn einem Eco-Austrittssammler (6) eines Zweiges und einem Verdampfer-Eintrittssammler (8) wenigstens eine Meßblende (15) für das ausfließende Speisewasser vorgesehen ist, und daß jeder Meßblende (15) ein radizierender Meßwertumformer (t6) mit einem Korrektur-Rechner (17) sowie ein Multipliziergerät (18) zugeordnet ist, über die das Meßwertsignal aus der Meßblende (15) dem negierten Eingang des Analogrechners (14) zugeführt ist, dessen Ausgang mit einer Auswerte-Einheit (32) verbunden ist. Bei einer Differenz zwischen zu- und abfließendem Speisewasser, die den Dampfkessel gefährdet, wird dieser selbsttätig außer Betrieb gesetzt.
• Es sind ferner Zusatzanordnungen vorgesehen, die den Kessel nicht abschalten, wie etwa beim Füllen des Dampferzeugern, Änderung des Rohrleitungswiderstandes in Abhängigkeit der Last und Dampfbildung im Economizer bei Schwachlast-Unterschreitung.
• Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Schaltbildes näher erläutert.
• Die Regelungsanordnung ist für einen Economizer für Dampferzeuger mit Zwangsdurchlauf vorgesehen, kurz mit Eco bezeichnet, der zwei parallel geschaltete Zweige aufweist und der Vorwärmung des Kesselspeisewassers für die Dampfkesselanlage durch die Rauchgase dient. Der Vorlagesammler 1 ist beiden Zweigen des Eco gemeinsam. Er ist über Verbindungsthre 2 mit Je einem Tragrohr-Eintrittssammler 3 eines Zweigen verbunden, an den sich Tragrohre 4 und Rohrschlangen 5 anschließen, die zu einem Austrittsammler 6 führen. Beide Austrittsammler 6 der Zweige sind über Verbindungsrohre 7 mit einem Verdampfer-Eintrittssamler der Dampfkesselanlage verbunden. In einem Verbindungsrohr 7 eines Jeden Zweiges ist eine Meßblende 15 angeordnet die jeweils mit einem radizierenden Me@wertumformer 16 verbunden sind. In jedem Meßwertumformer werden Druck und Temperatur des die Meßblenden 15 durchen fließenden Mediums über je ein Korrekturrechner 17 eingegeben. Jedem radizierenden Meßwertumformer ist ein Multipliziergerät 18 nachgeschaltet, das den korrigierten Meßwert mit der Anzahl der Verbindungsrohre 7 eines jeden Zweiges des Eco multipliziert. Die Ausgänge der beiden Muitipliziergeräte 18 führen zu je einem negierten Eingang eines Anaiogrechners 14, dessen Ausgangssignal mittels eines zugeordneten Korrektors 19 auf Meßungenauigkeiten korrigiert wird. Eine weitere Meßblende 10 ist für den Gesamtwasserstrom Q gesamt vorgesehen, der in den Eco einfließt. Die Meßblende 10 ist mit einem radizierenden Meßwertumformer 11 verbunden, dessen Meßsignal von dem Korrekturrechner 12 in Abhängigkeit von Temperatur und Druck des einfließenden Spe owassers korrigiert wird. Das Meßsignal wird über einen Signaianpassungswandler 13 einem positiven Eingang des Analogrechiiers 14 zugeführt. Das korrigierte Ausgangssignal des Analogrechners 14 wird einer Auswerteeinheit 32 zugeleitet.
• Das Meßsignal des Gesamtspeisewasserstroms wird von Meßwertumformer 11 und ferner dem einen Eingang eines Quotientenbildners 23 zugeführt, dessen zweiter Eingang über einen radizierenden Meßumformer 21 mit dem aus einer aus Dampf-Meßblende 20 gewonnenen, durch den Dampf-Korrektorrechner 22 korrigierten Meßwertsignal für die in den Erdüberhitzer 34 eintretende Dampfmenge über Klemme 40 beaufschlagt wird. Der Ausgang des Quotientenbildners 23 ist einem Eingang eines ODER-Gliedes 31 verbunden, dessen Ausgangssignal der Auswerte-Einheit 32 zugeführt wird.
• Das Meßwertsignai für den Speisewasserstrom von dem Meßwertumformer 11 wird zusätzlich dem einen Eingang eines Differential.
• Rechners 29 zugeführt, dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des ODER-Gliedes 31 verbunden ist. Über einen weiteren Eingang des Differential-Rechners 29 wird das Meßsignal der Kessellast an Klemme 33 eingegeben.
• Die Speisewasserschieber sind mit Je einem Meßwertgeber 24, 25 gekoppelt, deren Ausgänge jeweils mit einem Eingang eines UND-Gliedes 27 verbunden sind. Der Ausgang dieses UND-Gliedes ist mit einem Eingang eines zweiten UND-Gliedes 28 verbunden, dessen zweitor Eingang Signale von einem Meßwertgeber 26 erhält, der mit dem Stellglied für einen Frischdampf-Austrittsschieber gekoppelt ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 28 ist mit einem dritten Eingang des ODER-Gliedes 31 verbunden.
• Der Ausgang eines Überwachungsbausteins 30 ist mit der Auswerte-Einheit 32 verbunden, mittels derer ein Schalter 36 im ersten Ausgang 37 der Auswerte-Einheit 32 betätig bar ist, der ein Zeitglied 33 aussteuert, das auf den Kesselschutz arbeitet. Ein weiterer Ausgang 38 ist zu einer (njcht gezeigten) Anzeige-Einheit geführt. Ein dritter Ausgang 39 ist zu einer (nicht gezeigten) Melde-Einheit ge führt.
• Die Regelanordnung arbeitet wie folgt Der Spoisewasserstrom fließt über die Speisewasserschieber nach Mangabe des Speisewasser-Regelventils 9 über die Meßblende 10 in die Eco-Heizfläche. Gemessen wird die Gesamtmenge des Speisewassers, das sich nach Durchlauf durch den Vorlage-Sammler 1 auf beide Zweige des Eco verteilt. Das MefWwertsignal wird in einem radizierenden Meßwertumformer 11 in ein elektrisches Einheitssignal umgewandelt, wobei die erhaltenen Werte in Abhängigkeit vom Druck und der Temperatur des einfließenden Speisewassers korrigiert werden. Ein nachgeschalteter Signalanpassungswandler 13 in Form eines galvanischen Trennverstärkers dient der Signalaripassung. Das Signal des Signalanpassungswandlers 13 geht an einen positiven Eingang des Anlagenrechners 14.
• Das durch beide Zweige des Ecos durchfließende Speisewasser wird in einem der fünf Verbindungerohre' 7 eines Eco-Zweiges mit je einer Meßblende 15 gemessen und in einem Meßumformer 16 in ein Einheits-Meßsignal umgewandelt.
• Dieses Meßsignal wird durch angeschlossene Korrekturre@hner nach Druck und Temperatur korrigiert. Um die gesamte in einem Zweig des Ecos fließende Speisewasstrmenge zu errechnen, werden din am Ausgang des Multiplizierers 1<> erhaltenen Meßwerte i.m Multiplizierer 18 mit der Zahl der gleichbeschaffenen Verbindungsrohre 7 eines Zweigs, nämlich mit dem Faktor 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel multipliziert und das resultierende Meßsignal je einem negierten Eingang des Analogrechners 14 zugeführt. Damit wird bei Normalbetrieb die Gleichung QGesamt - (Q1 + Q2) = 0 QGesamt = Gesamtspeisewassermenge Q1 = Speisewassermenge im einen Zweig Q2 = Speisewassermenge im anderen Zweig erfüllt.
• Das Ausgangs signal X am Analogrechner ist bei nicht gea störter Eco-Heizfläche = O. (Bestehende Differenzen durch Meßungenauigkeit der Geräte werden durch den Korrektor 19 ol Iminiert) Auch der Eingang und alle Ausgänge der Überwachungseinheit i weisen dann den Wert 0 auf. Durch den Bruch eines Eco-Rohres in einem Zweig des Ecos wird ein Eingang von Q1 # Q1 negativer. Dadurch wird der Ausgang des Analogrechners O und gibt ein entsprechendes Signal an die Auswerteeinheit 32 weiter. Für die Auswerteeinheit 32 kann ein bestimmter Meßbereich mit gewünschter Ansprechempfindlichkeit anlagenspezifisch festgelegt werden.
• Überschreitet der Ausgangswert des Anlagenrechners 14 unterhalb eines vorgebbaren Grenzwertes, z.B. Leckmenge im Eco # 10 t/h, so erfolgt Meldung über Ausgang 39 an eine Meldeeinheit. In diesem Störungsfall kann das Betriebspersonal den Dampferzeuger langsam abfahren, um den Schaden zu beheben. Mit einer Analog- oder Digitalanzeige-Einheit mit Schreiber an Ausgang 38 können die dynamischen Vorgänge im Störungsfall verfolgt und protokolliert werden.
• Bei Überschreitung eines zweiten Grenzwertes, beispielsweise eine Leckmenge # 19 t/h wird Schalter 36 geschlossen, wodurch nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitverzögerung durch Zeitverzögerungsglied 33 die Feuerzufuhr zur Verhinderung voii Folgeschäden abgeschaltet wird (Eingriff in den Kesselschutz).
• durch die Klassegenauigkeit der verwendeten Industrie-Prozeßgeräte von + 2 % vom Meßbereichsendwert kann auch im Normalbetrieb der Eco eine vorbelastende Differenz am Ausgang des Analog-Rechners 14 entstehen. Dieser Fehler kann durch den Korrektor 19 am Analog-Rechner 14 eliminiert werden.
• Die Überwachungsanordnung soll bei bestimmten Vorfällen, die K@@-@törungen ähnlich sind, nicht ansprechen.
• So <>l bei Feuerstörungen, Störungen in der Speisewasserregelung, beim Füllen des vorher entleerten oder beim An- und Abfahren des Kessels oder bei extremen Laständerungen die Auswerteeinheit 32 nicht ansprechen.
• Bei i'innaIen Betriebsverhältnissen muß das Verhältnis von Wasser zum ausfließenden Dampf @ 1 sein. Hierzu wird die in einer (nicht gezeigten) Meßblende gemessene Dampfmenge über Klemme 40 in Meßumformer 21 in ein druck- und temperaturkorrigiertes Signal umgewandelt und am einen Eingang des Quotientenbildners 23 gegeben, um dessen anderen Eingang das Signal der Gesamtspeisewassermenge gegeben wird. Bei einer Störung dieses Verhältnisses um nicht mehr als + 10 % wird leber (3as ODER-Glied 21 ein Signal an die Auswerteeinheit 32 gegeben, das diese verriegelt und ein Signal an die Meldeeinheit abgibt.
• Ein Auslösen wird auch verhindert, wenn die Speisewassercier 24, 25 und der HD-Schieber nicht geöffnet sind.
• Deren Stellung wird über die UND-Glieder 27, 28 überwacht.
• Sind sie oder ein Schieber geschlossen, ist die Auswert@-einheit 32 in der Auslösung gesperrt, die nachgeschaltete Meldeeinheit Jedoch angeregt.
• Wlrd tler zulässige Dlfferential-Quotient dQ/dt des Speisewasserzuflusses in Abhängikeit von dem in Klemme 35 eingeebenen Meßsignal der Kessellast überschritten, so wird ebenfalls der Auslösekanal der Auswerteinheit 32 gesperrt, die Meldeeinheit Jedoch angeregt.
• Bei 1 Schwachlast-Unterschreitung kann es im Eco zu Verdampfungs bildung kommen. Durch die Volumenvergrößerung bei Dampfbildung wird die in 15 gemessene Dampfmenge größer als die zufließendo Wassermenge. Dadurch erhält die Auswerteeinheit ein Meß-.9 i gnaL Q<0. In diesem Zustand wird über den Überwachungsbaustein 30 der Schalter 36 der Auswerteeinheit 32 außer Funktion gesetzt und die Meldeeinheit angesteuert.

Claims (15)

1. Messverfahren zur kontinuierlichen Uberprtiping eines Economizers einer Dampfkesselanlage auf Dichtheit und ungestör ten Speisewasserdurchfluß während des Betriebes, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens 1. Messverfahren zur kontinuierlichen Überprüfung eines Economiziers einer Dampfkesselanlage auf Dichtheit und unggestörten Speisewasserdurchfluß während des Betriebes, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte in den Economizer einfliessende Speisewassermenge gemessen und mit einem am Asng des Economizers gemessenen Mengendurchflußes verglichen wird, wobei die Summe der ein- und ausfliessenden Speisewassermenge im Normalfall den Wert 0 angibt und, daß beL einer störenden Verringerung der ausfllessenden Speisewassermenge eine Alarmvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird, welche die eingetretene Störung meldet und ggf. die zugehörige Kesselanlage selbsttätig außer Betrieb setzt.
2. 2. Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge des ausfliessenden-Speisewassers in einem oder mehreren der Verbindungsrohre zwischen dem Economizer und einem Verdampfer-Eintrittssammler gemessen wird und, daß das Meßsignal elektronisch mit einem Faktor multipliziert wird, wobei diese Rechenoperation die Gesamtmenge des aus dem Economizer austretenden Speisewassers ergibt.
3. 3. Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Austrittssammler Jedes Zweiges des Economizers ein Teil der durchfliessenden Speisewassermenge druck- und temperaturkorrigiert gemessen, das Meßsignal elektronisch verarbeitet wird und mit dem Meßsignal der Speisewassermenge vom Eingang des Economizers verglichen wird.
4. 4, Messverfahren nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß bis zu einer Abweichung von + 10 % des Dampf-Wasserverhältnisses über eine für den Economizer unkritische Zeit vom Wert 1 die Alarmvorrichtung verriegelt ist.
5. 5. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenen Speisewassereintritts schiebern und geschlossenem Hochdruck-Schieber die Arlarmvorrichtung verriegelt ist.
6. 6. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Überschreiten eines zulässigen Differentialquotienten Speisewasserzufluß pro Zeit in Abhängigkeit von der Zeit die Alarivorrichtung verriegelt ist (sprunghafte Laständerungen).
7. 7. Meßverfahren nach inem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verdampfungsbildung im Economizer infolge Schwachlast-Unterschreitung die Alarmvorrichtung verriegelt ist.
8. 8. Schaltanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in den Economizer einfliessenden Speisewassers mittels einer Meßblende (10) messbar ist, daß ein radizierender Meßwertumformer (11) vorgesehen ist, welchem das Meßsignal aus der Meßblende (10) zugeleitet wird, daß der Ausgang des Meßwertumformers (11), der durch einen Korrekturrechner 12 korrigiert wird, über einen Signal-Anpassungsumwandler (13) mit einem ersten Eingang eines Analogrechners (14) verbunden ist, daß in wenigstens einem Verbindungsrohr (7) zwischen einem Eco-Austrittssammler (6) eines Zweiges und einem Verdampfer-Eintrittssammler (8) wenigstens eine Meßblende (15) für das ausfließende Speisewasser vorgesehen ist, und daß Jeder Xeß blende (15) ein radizierender Meßwertumformer (16) mit einem Korrektur-Rechner (17) sowie ein Multipliziergerät (18) zugeordnet ist, über die das Meßwertsignal aus der Meßblende (13) einem negierten Eingang des Analogrechnere zugeführt ist, dessen Ausgang mit einer Auswerte-Einheit (32) verbunden ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeicbnet, daß dem Analogrechner (14) ein Korrektor (19) zugeordnet ist, welcher dessen Ausgangssignal bei Meßsignalabweichungen in der Größenordnung der Neßgerätfehler konstant hält.
10. 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Auswerteinheit (32) in einem Ausgang ein Schalter (36) betätigbar ist, der über ein Zeitverzögerungsglied mit vorgebbarer Zeitverzögerung die Kesselfeuerung abschaltet.
11. 11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auswerteeinheit (32) Je ein Ausgang (38, 39) vorgesehen ist, der mit einer Schutzvorrichtung bzw. einer Meldeeinheit verbunden ist.
12. j2. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteinheit (32) ein Überwachungsbaustein (30) zugeordnet ist, mittels dem der Schalter (36) im ersten Ausgang des eberwachungsbausteins bei einem negativen Ausgangssignal Q < O in Offenstellung blockiert wird.
13. 13. Schattungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentialrechner (29) vorgesehen ist, der aus den eingegebenen Meßwerten Quotienten des Speisewasserflusses in Abhängigkeit von der Kessellast berechnet und den berechneten Wert an einen Eingang eines UND-Gliedes (31) gibt, dessen Ausgang mit der Auswerteeinheit (32) verbunden ist.
14. 14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Klemme (40) und einen radizierenden Meßumformer (21) sowie einen Dampf-Korrekturrechner eine der in den Endüberleiter (34) eintretende Dampfmenge proportionale Meßsignal an einen Eingang eines Quotientbildners (23) geführt ist, während der zweite Eingang mit dem Meßsignal der Gesamtspeisewassermenge beaufschlagt ist, und daß der Ausgang des Quotientenbildner (23) mit einem zweiten Eingang des ODER-Gliedes (31) verbunden ist.
15. 15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellungssignalgeber an Jedes der beiden Speisewasserschieber (24, 33) vorgesehen ist die mit Je einem Eingang eines ersten UND-Gliedes (27) verbunden sind, daß eir. zweiten UND-Glied (28) vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes (27) verbunden ist, daß ein Stellungssignalgeber an einem Frischdampf-Schieber (26) vorgesehen ist, der mit dem zweiten Eingang des zweiten UND-Gliedes (28) verbunden ist und daß der Ausgang des zweiten UND-Gliedes (28) mit einem dritten Eingang des ODER-Gliedes (31) verbunden ist.

    Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren zur kon-@@nnierlichen Überprüfung eines Econimizers einer Dampfkesselanlage auf Dichtheit und ungestdrten Speisewasserdurchfluß während des Betriebes sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

    Beim Bruch eines Rohres im Economizer einer Dampfkesselanlage fehlt den nachgeschalteten Heizflächen das durch die Bruchstelle abfliessende Speisewasser. Infolgedessen treten schwerwiegende Folgeschäden durch Überhitzung im Rohrsystem der I).spfkesselanlage auf.

    Verstlehseinrichtungens Leckstellen im Economizer mittels wassergekühlten Tonaufnehmern zu erfassen, haben sich wegen vorhandener Störgeräusche im Dampfkessel als technisch unbrauciibar erwiesen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßverfahren zu schaffen, das im Betrieb auftretende Bruchstellen im Economizer feststellt und meldet bzw. die Kesselfeuerung notfalls abschaltet, um Folgeschäden in der Kesselanlage zu vermeiden.

    Nach dem erfindungsgemäßen Meßverfahren geschieht dies dadurch, daß die gesamte in den Economizer einfließende Speisewassermenge gemessen und mit einem am Ausgang des Economizer gemessenen Mengendurchfluß verglichen wird, wobei die Summe der ein- und ausfließenden Speisewassermenge im Normalfall den Wert 0 ergibt und daß bei einer störenden Verringerung der ausfließenden Speisewassermenge eine Alarmvorrichtung in Fätigkeit versetzt wird, welche die eingetretene Störung meldet und ggf. die zugehörige Kesselanlage selbsttätig ausser Betrieb setzt.