DE3102791A1 - Verfahren zur regelung des waermehaushaltes eines waermeverbrauchers oder waermeerzeugers und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur regelung des waermehaushaltes eines waermeverbrauchers oder waermeerzeugers und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

HEINZ H!TUSCHM*AW! ""PATENTANWALT
. THOMAS-WiMMER-RING 14 . D 8000 MÖNCHEN 22 TELEFON (089) 227887 . TELEX 524878 rrm
WASTE-HEIZUNGEN GMBH München, 16»01 „1981
An der Autobahn 29 P 801/80
3O12.Langenhagen 1 Pu/rei
Verfahren zur Regelung des Wärmehaushaltes eines Wärmeverbrauchers oder Wärmeerzeugers und Anlage zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung der an einen Verbraucher abzugebenden oder von einem Erzeuger aufzunehmenden Wärmemengen eines im Zwangsumlauf geführten flüssigen Wärmeträgers.
Zur Temperierung von Wärmeverbrauchern, wie zum Beispiel Kalanderwalzen, werden überwiegend Flüssigkeitssysteme mit Zwangsumlauf des Wärraeträgers verwendet. Der Zwangsumlauf erfolgt üblicherweise durch eine Kreiselpumpe9 welche die erforderliche Menge an Umlaufmediuni durch den Verbraucher fördert. Je nach den gegebenen Betriebsverhältnissen und der Produktionsart wird entweder Wärme vom Verbraucher bzw. Werkzeug an das zu erzeugende Produkt abgegeben oder es wird vom Produkt Wärme auf das Werkzeug (Kalanderwalze) übertragen und vom Umlaufmedium aufgenommen.
Die erforderliche Umlaufmenga des flüssigen Wärraeträgers richtet sich nach der zulässigen Temperaturdifferenz zv/ischen dem Vorlauf und Rücklauf am Verbraucher und der jeifeils anfallenden Wärmeleistung des Verbrauchers. Dabei wird die Höchstleistung nur beim Auf-
heizen und Abkühlen sowie bei schnellen Umtemperier-Vorgängen benötigt. Wenn stabile Betriebsbedingungen erreicht sind, verringern sich die zuzuführenden oder abzuführenden Wärmeleistungen, so daß man bei gleicher zulässiger Temperaturdifferenz am Verbraucher mit kleineren Umlaufmengen auskommt.
Da die Pumpe und deren Antriebsmaschine für die erforderliche größte Umlaufmenge ausgelegt sein müssen, arbeiten viele Anlagen während des ganzen Betriebes bzw. bei allen Betriebszuständen mit konstanter Umlaufmenge, d.h. es wird dauernd mit hoher Pumpenantriebsleistung gefahren, obwohl der Arbeitsprozeß dies nicht immer erfordern würde.
Bei konstanter Umlaufmenge drückt sich die jeweilige Wärmeleistung durch die Änderung der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgers aus. Diese Änderung der Temperaturdifferenz kann als proportionale Regelgröße für eine variable Umlaufmenge benutzt werden. Eine Änderung der Umlaufmenge in Abhängigkeit von der vorgenannten Temperaturdifferenz ist möglich durch Änderung der Pumpencharakteristik bzw. durch Änderung der Antriebsdrehzahl der Pumpe, wobei direkt veränderte Motordrehzahlen oder das Dazwischenschalten irgend eines Drehzahlwandlers bzw. Getriebes möglich wäre. Alle diese Maßnahmen sind jedoch technisch aufwendig und teuer.
Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, für eine Anlage der eingangs genannten Art ein neues, technisch einfach funktionierendes Verfahren bzw. eine technisch einfache Einrichtung zu schaffen, mit der die Leistung den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen in definierbaren Grenzen anpaßbar ist und die nicht nur bei neu zu installierenden Anlagen benutzbar ist, sondern auch ohne großen Umrüstaufwand in bereits bestehende Anlagen eingebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Verbrauchers die pro Zeiteinheit umgewälzte Menge des Wärmeträgers verändert wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der Vorlaufdruck des Wärmeträgers derart verändert, daß bei sinkender Wärmeaufnahme des Wärmeverbrauchers oder bei sinkender Wärmeabgabe des Wärmeerzeugers der Pumpengegendruck erhöht und bei steigendem Wärmebedarf des Verbrauchers oder steigender Wärmeabgabe des Erzeugers der Pumpengegendruck erniedrigt wird, wobei die pro Zeiteinheit umgewälzte Menge des Wärmeträgers vermindert bzw. erhöht wird.
Zur Durchführung des Verfahrens ist bei einer Anlage mit einer von einem Motor angetriebenen Kreiselpumpe zum Umwälzen des flüssigen Wärmeträgers innerhalb eines einen Wärmeverbraucher oder Wärmeerzeuger aufweisenden Wärmekreislaufes in der von der Pumpe zum Verbraucher bzw. Erzeuger führenden Zulaufleitung ein Regelventil angeordnet, das in Abhängigkeit von die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und Rücklauf am Verbraucher bzw. Erzeuger ermittelnden Meßfühlern gesteuert wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgetnäföe Regelung der Antriebsleistung eines Pumpenmotors in Abhängigkeit der an einen Verbraucher abzugebenden oder von einem Erzeuger aufzunehmenden Wärmemenge eines im Zwangsumlauf geführten flüssigen Wärmeträgers (Temperierung) ist also sehr einfach, arbeitet betriebssicher und kann auch an bereits vorhandenen Anlagen angebaut werden. Im Hinblick auf die in aller Regel 24-stündige Betriebsdauer pro Tag für solche Anlagen ist die durch die Erfindung bewirkte Energie-Einsparung erheblich.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage im Schema, das nachfolgend beschrieben ist.
Die in der Zeichnung dargestellte Anlage mit jeweils einem Wärmeverbraucher oder Erzeuger 1, zum Beispiel einer Kalanderwalze, die beheizt oder gekühlt werden soll, besteht im wesentlichen aus einer von einem Motor angetriebenen Umwälzpumpe 2, einem nach dieser Pumpe 2 in einer Zulaufleitung 3 angeordneten Regelventil 4,
einem Dreiwegeventil 5 zur Regelung der Kühlung, einer in einem Heizkreislauf"16 installierten Heizeinrichtung 7 mit mit Dampfregelventil 6 und einem in einem Kühlkreislauf 15 vorgesehenen Kühler 8 sowie der Rücklaufleitung 9. Der Kühler 8 wird von einer Nebenschlußleitung 17 durchströmt.
Die Anlage arbeitet normalerweise mit konstanter, vorher eingestellter Vorlauftemperatur. Der Meßfühler 10 mißt die. Vorlauftemperatur und über den Regler 13 werden die Ventile 5 und 6 wie folgt beeinflußt:
a) Beim Heizen ist das Ventil 5 bei geradem Durchgang voll geöffnet und das Dampfregelventil 6 öffnet je nach erforderlicher Heizleistung von 0 bis 100 %.
b) Bei Betrieb ohne Wärmebedarf und ohne Wärmeabgabe ist das Ventil 6 geschlossen.
c) Bei Kühlbetrieb schaltet das Ventil 5 bei geschlossenem Ventil 6, ausgehend vom Eckabgang 0 %, wobei der gerade Durchgang dann 100 % beträgt, entsprechend der erforderlichen Kühlleistung auf maximalen Eckabgang 100 %, wobei dann der gerade Durchgang 0 % beträgt.
Dies erfolgt bei konstanter Umwälzmenge.
Vor und hinter dem Verbraucher 1 greifen in dessen Zulaufleitung und dessen Rücklaufleitung 9 Temperaturfühler 11 und 12 ein, welche die Temperaturen im Vor- und Rücklauf an einen Regler 14 weitergeben, der seinerseits das Regelventil 4 steuert. Dabei verläuft die vorgesehene Regelung so, daß bei sinkender Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf das Regelventil 4 mehr geschlossen wird, wodurch sich der Gegendruck für die Kreiselpumpe 2 erhöht. Entsprechend der Kennlinie einer Kreiselpumpe sinkt dadurch die Umwälzmenge und zwangsläufig der Leistungsbedarf der Pumpe 2. Die Antriebsleistung des Antriebsmotors der Pumpe 2 sinkt dadurch ebenfalls.
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Steigt dagegen die Temperaturdifferenz im Vor- und Rücklauf, so
macht das Regelventil 4 weiter auf, d.h. der Pumpengegendruck verkleinert sich, wodurch die Umlaufmenge vergrößert wird und die
Pumpenantriebsleistung steigt.
Zur Steuerung des Kühlkreislaufes 15 ist ein Kühlwasser-Steuerventil 31 und zur Steuerung des Heizkreislaufes 16 ist ein Dampfsteuerventil 32 vorgesehen.
Die Umwälzinenge stellt sich bei höchstzulässiger Temperaturdifferenz im Vorlauf 3 und Rücklauf 9 auf den kleinsten Wert ein.
Bei unzulässig großen Belastungen wird die Temperaturdifferenz am
Verbraucher 1 größer als zulässig. Daraufhin spricht der Regler 14 an, wodurch das Kühlwasserventil 31 und/oder das Dampfsteuerventil 32 schließen. Dadurch ist die Wärmeabfuhr und/oder Wärmezufuhr abgestellt und erst, wenn die Temperaturdifferenz sich in den zulässigen Grenzen befindet, werden die Ventile wieder freigegeben.
Daraus ergibt sich ein Schutz oder ein zusätzlicher eigenständiger Schutz des angeschlossenen Verbrauchers 1.
Leerseite

Claims (6)

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    HEINZ K0TOSCHMANT^ -^PATENTANWALT
    THOMAS-W1MMER.-R1NG 14 · D 8000 MÜNCHEN 22 TELEFON |089) 227887 . TELEX 524878 rrm
    WASTE-HEIZUNGEN GMBH München, 16.01.1981
    An der Autobahn 29 P 801/80
    Langenhagen 1 Pu/rei
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Regelung der an einen Verbraucher abzugebenden oder von einem Erzeuger aufzunehmenden Wärmemengen eines im Zwangsumlauf geführten flüssigen Wärmeträgers, dadurch gekennzeichnet , daß in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen den Vorlauf und dem Rücklauf des Verbrauchers (1) die pro Zeiteinheit umgewälzte Menge des Wärmeträgers verändert wirde
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufdruck des Wärmeträgers derart verändert wird, daß bei sinkendem Wärmebedarf des Wärmeverbrauchers oder bei sinkender Wärmeabgabe des Wärmeerzeugers (1) der Pumpengegendruek erhöht und bei steigendem Wärmebedarf des Verbrauchers (1) oder steigender Wärmeabgabe des Erzeugers (1) der Pumpengegendruck erniedrigt wird, wobei die pro Zeiteinheit umgewälzte Menge des Wärmeträgers vermindert bzw. erhöht wird.
  3. 3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2» mit einer von einem Motor getriebenen Kreiselpumpe zur Umwälzung des flüssigen Wärmeträger innerhalb eines einen Wärmeverbraucher oder Wärmeerseuger·aufweisenden Wärtnekreisiaufesj, dadurch gekennzeichnet , daß in der von der Pumpe (2) zum Verbraucher bzw« Erzeuger (1) führenden Zulaufleitung (3) ein Regelventil (4) angeordnet ist, das in Abhängigkeit von die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und Rücklauf am Verbraucher bzw. Erzeuger (1) ermittelnden Meßfühlern (11 und 12) gesteuert wird.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 2 und 31 dadurch gekennzeichnet , daß von der Zulaufleitung (3) nach der Pumpe (2) eine Nebenschlußleitung (17) abzweigt, die einen Kühler (8) durchströmt, der von einem Kühlkreislauf (15) mit Kühlmittel versorgt wird.
  5. 5. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe (2) von einem Hauptstrom-Motor angetrieben ist.
  6. 6. Anlage nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß im Kühlkreislauf (15) und im Heizkreislauf (16) jeweils ein Steuerventil (3D bzw. (32) vorgesehen ist, die beim überschreiten der höchstzulässigen Temperaturdifferenz die Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr vermindern bzw. ganz drosseln.
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