Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Dampftemperatur in Röhrendampferzeugern. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Betriebes von Röhrendampferzeugern durch nachträgliches Abführen von über die zur Dampferzeugung notwendige Arbeits- mittelmenge hinaus in das Rohrsystem ein geführtem Arbeitsmittel.
Das Verfahren be steht darin, dass eine von der Dampftempe ratur geregelte Menge noch nicht auf die Endtemperatur gebrachten Arbeitsmittels aus dem Rohrsystem abgeführt wird. Zu diesem Zweck kann im Rohrsystem des Dampf erzeugers eine Flüssigkeitsabscheideeinrich- tun,g vorgesehen sein, aus welcher ein Teil der abgeschiedenen Flüssigkeit in durch eine Temperaturaufnehmereinrich'tung geregellor Menge abgeführt wird.
Zwei Beispiele des Erfindungsgegenstan- des sind auf der Zeichnung schematisch dar- (y estellt.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines aus einer ,einzelnen Rohrstranggruppe bestehenden Dampferzeugers; Fig. 2 ,stellt ein weiteres Beispiel dar, bei dem zwei Gruppen von parallel geschal teten Rohrsträngen hintereinander geschaltet sind.
Der die Rohrstränge 1 und 2 aufweisende Dampferzeuger erhält die zu verdampfende Flüssigkeit aus dem Speisebehälter 3 mit- telst der Speisepumpe 4 durch die Leitung 5 zugeführt. Der erzeugte Dampf strömt durch die Dampfleitung 6 an die nicht gezeich neten Verbrauchsstellen. Die Beheizung des Rohrsystemes erfolgt durch einen Brenner 7; die bei der Verbrennung entstehenden Abgase strömen durch den Kanal 8 aus dem Dampf erzeuger.
Zwischen den beiden Rohrsträngen 1 und 2 des Rohrsystems ist ein Flüssigkeits- abscheider 9 vorgesehen, in welchem das an der Stelle 10 aus dem Rohrstrang 1 zu geführte Dampfflüssigkeitsgemisch zerlegt wird, wobei das Wasser im Wasserraum 11 und der Dampf im Dampfraum 12 sich sam melt. Der Dampf strömt durch die an der Stelle 13 angeschlossene Leitung in den Rohrstrang 2.
In der Rohrleitung 6 ist eine Tempe- raturaufnehmereinrichtung 14 vorgesehen, welche unter dem Einfluss' der Temperatur des Arbeitsmittels steht und durch die Lei tung 15 auf die Steuereinrichtung 16 des Servomotors 17 wirkt. Der Servomotor 17 betätigt das als Ventil ausgebildete Durch flussorgan 18, welches die Menge der aus dem Abscheider 9 durch die Leitung 19 in die Ablaufleitung 20 abfliessenden Flüssig keit regelt.
Ein zur Rückführung dienen der, an der Stelle 22 festgelagerter Hebel 23 ist am Gestänge 21 angelenkt, welcher die Spannung der Feder 24 gemäss der vom Servomotor 17 eingestellten Lage des Ven tils 25 verändert. Diese Regelvorrichtung (9, 14, 18) regelt somit erfindungsgemäss die Menge des nachträglich abzuführenden Ar beitsmittels in Abhängigkeit von der Tem peratur des Arbeitsmittels.
Der Rückführhebel 23 kann ausserdem mittelst eines Gestänges 26 auf die Steuer- vorrichtung 27 des Servomotors 28 einwir ken, welcher das in die Speiseleitung 5 nach der Speisepumpe 4 eingeschaltete und als Ventil ausgebildete Organ 29 verstellt. Die Drosseleinrichtungen 42 und 43 in .der Brenn stoffleitung 44, beziehungsweise der Leitung 45 für die Verbrennungsluft des Brenners 7 sind mit einem Gestänge 46 verbunden, wel ches nach Massgabe des im Servomotor 47 angeordneten Kolbens 48 verschoben wird.
Der Kolben 48 steht auf der untern Seite unter dem Druck eines durch die Leitung 49 zugeführten, von einem unter dem Einfluss einer andern Betriebsgrösse stehenden Regler, beispielsweise von einem nicht gezeichneten Leistungsregler, geregelten Arbeitsmittels, wobei der Kolben 48 gegen die auf der obern Seite aufliegende Feder 5,0 gedrückt wird. Der Hebel 51 wird am einen Ende 53 durch ,den Kolben 48 im Servomotor 47 und am andern Ende 52 durch den Kolben 39 des Servomotors 28 verschoben, während an einer mittleren Stelle desselben die Bewegung zur Regelung des Ventils 40 auf das Ventil gestänge übertragen wird.
Die von der Speisepumpe 4 geförderte Flüssigkeit wird im Rohrstrang 1 teilweise verdampft und gelangt als Nassdampf in den Abscheider 9, wo die abgeschiedene Flüssig keit teilweise durch die Leitung 19 aus dem Erzeugersystem abgeführt, der restliche Teil aber wieder mit dem nach dem Rohrstrang 2 abströmenden Dampf zur vollständigen Ver dampfung und zum nachträglichen Überhit zen mitgerissen wird.
Steigt die Temperatur des erzeugten Dampfes, so erteilt die Aufnehmereinrich- tung 14 auf den Steuerschieber 30 der Steuereinrichtung 16 einen Impuls, so dass dieser entgegen der Feder 24 angehoben wird, wobei durch die Öffnung 31 eintretende Steuerflüssigkeit durch die Leitung 32 unter den Kolben 33 des Servomotors 17 fliesst, so dass' dieser entgegen der Feder 34 an gehoben wird und dadurch das Ventil 25 in schliessender Richtung verstellt.
Durch diese Verstellung wird die aus dem Abschei- der 9 in die Ablaufleitung 20 strömende Flüssigkeitsmenge vermindert und eine go-rö- ssere Menge durch den nach dem Rohrstrang 2 strömenden Dampf mitgerissen. Die ver mehrte, in den Rohrstrang 2 eingeführte Flüssigkeitsmenge erniedrigt in diesem die Temperatur des Dampfes; die diese Regel bewegung bewirkende, anfängliche Verände rung .der Dampftemperatur wird damit aus geglichen und die Temperatur auf ihren ur sprünglichen Wert zurückgeführt.
Gleich zeitig wird durch den Hebel 23 die Feder 24 stärker gespannt, so dass der Steuerschieber 30 wieder nach unten gedrückt wird, wo durch. die Bewegung der Regelungsvorrich tung rückgeführt ist.
Ein entsprechender Vorgang vergrössert die durch die Leitung 19 abströmende Flüssigkeitsmenge, wenn die die Aufnehmer- einriehtung 14 beeinflussende Dampftempe ratur sinkt. Dabei lässt ein verminderter Druck in der Leitung 15 den Kolben 30 nach unten sinken; die im Servomotor 17 befindliche Steuerflüssigkeit kann durch die Leitung 32 und die Öffnung 35 in den Ab lauf strömen, der Kolben 33 sinkt und das Ventil 25 wird stärker geöffnet. Eine durch den Hebel 23 bewirkte Entspannung der Fe der 24 bewirkt alsdann eine Rückführung dieser Regelbewegung.
Der Steuerschieber 36 wird nach Mass gabe der Rückführungsbewegungen des He bels 23 durch das Gestänge 26 beeinflusst. Wenn beim Steigen des Kolbens 33 und da mit des Gestänges 21 die aus der Abscheide einrichtung 9 abgeführte Flüssigkeitsmenge verkleinert wird, stellt der Steuerschieber 36 zwischen der Öffnung 37 und der Leitung 38 eine, Verbindung her, so dass der Kolben 39 und das Gelenk 52 des Hebels 51 angehoben werden.
Die durch das Organ 29 strömende Speiseflüssigkeitsmenge wird dadurch beim Anheben des Hebelgelenkes 52 und damit des Ventils 40 vergrössert, so dass keine Ge fahr besteht, dass die ganze in dem Abschei- der 9 ausgeschiedene Flüssigkeitsmenge durch die Leitung 19 entweichen könnte und dar aufhin nur noch Dampf austreten würde. In entsprechender Weise verbindet der Steuerschieber 36 bei Vergrösserung der durch die Leitung 2'0 abströmenden Flüssig keitsmenge die Leitung 38 mit der Öffnung 41, so dass die Steuerflüssigkeit unter dem Kolben 39 in den Ablauf austreten und das Ventil 40 sich senken kann.
Die dem Dampf erzeuger zugeführte Speiseflüseigkeitsmenge wird dadurch verkleinert, so dass im Abschei- der 9 wieder eine normale Flüssigkeitsmenge abgeschieden wird.
Der Servomotor 47, welcher durch die Leitung 49 mit irgend einem in der Zeich nung nicht dargestellten Regler, beispiels weise .einem Leistungsregler der vom Dampf erzeuger getriebenen Kraftmaschine, in Ver bindung stehen kann., vergrössert bei einer Leistungszunahme durch Verstellung der Drosselorgane 42 und 43 die dem Brenner 7 zugeführte Brennstoff- und Verbrennungs- luftmenge, so dass dem Rohrsystem 1, 2 eine vergrösserte Wärmemenge zugeführt wird. Umgekehrt wird bei -einer Leistungsverklei nerung die dem Erzeuger zugeführte Wärme menge verkleinert, so dass eine der Leistungs abnahme entsprechende. verkleinerte i4lenge Dampf erzeugt wird.
Gleichzeitig wird durch die Bewegung des, Gestänges 46 das Gelenk 53 des Hebels 51 mitbewegt, und deshalb bei einer Vergrösserung der dem Erzeuger zu geführten Wärm menge auch zugleich die zugeführte Speiseflüssigkeitsmenge vergrö ssert und bei einer Verkleinerung der Wärme menge auch die Speiseflüssigkeitsmenge ver kleinert. Die Temperatur des erzeugten Dampfes bleibt dadurch ungefähr gleich, und nur noch die Feineinstellung dieser Tempe ratur ist von der T.emperaturaufnahmeeinrich- tung zu übernehmen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Dampf erzeuger fördert die Speisepumpe 4 aus dem Speisebehälter 3 -ihr zugeführte Speiseh flüssigkeit zunächst in eine erste Gruppe von zwei parallel geschalteten Rohrsträngen 5:1 und 55, in welchen diese teilweise verdampft und als Dampfflüssigkeitsgemisch durch die Leitung 56 in den Flüssigkeitsa.bscheider 9 strömt. Die in diesem abgeschiedene Flüssig keit sammelt sich in dem Flüssigkeitsraum 11, der von Flüssigkeit befreite Dampf im Dampfraum 12.
Ein Teil der abgeschiede nen Flüssigkeit strömt durch die Leitung 19 und durch das Regelorgan<B>18</B> in die Ablauf leitung 20, während der übrige Teil der Flüssigkeit zusammen mit dem Dampf durch die Leitung 57 in die weitere Gruppe pa rallel geschalteter Rohrstränge 58, 59 und 60 strömt, in welchem dieses DainpffliissigkcIts- gemiseh vollauf verdampft und auf dia Ver brauchstemperatur überhitzt wird. Der so überhitzte Dampf sammelt sich in der Sam- melleitung 61 und wird durch die Leitung 62 an die Verbrauchsstellen geführt.
Am Austritt der Rohrstränge 58, 59 und 60 sind die Thermostaten 62, 63 und 6-1 an geordnet, welche durch die Leitungen 65, 66 und 6 7 auf den Servomotor 68 nach Mass gabe der aufgenommenen Dampftemperatu- ren Impulse erteilen, welche zu einer ge meinsamen Wirkung vereinigt werden und durch Übertragung mittelst eines Gestänges 69 das Organ 18 im Sinne der Erfindung verstellen, derart, dass bei Temperaturzunahme eine kleinere Menge und bei Temperatur abnahme eine grössere Menge ausgeschiede ner Flüssigkeit in die Ablaufleitung 20 ab strömt.
Durch die Leitungen 70, 71 und 72 er teilen die Thermostaten 62, 63 und 64 wei tere Impulse auf die Servomotoren 73, 74 und 75, welche alsdann die Organe 77, 78 und 79 in den einzelnen Rohrsträngen 58, 59 und 60 verstellen, so dass die aus dem Abscheider 9 in .dieeinzelnen .
Rohrstränge strömenden Mengen: an Dampf-Flüssigkeits- gemisch derart ausgeglichen werden, .dass aus allen Rohrsträngen Dampf von ungefähr gleicher Temperatur austritt. Um diese Re gelung stabil zu halten, können die einzel nen Servomotoren 73, 74 und 75 durch eine Impulsleitung 76 miteinander verbunden sein oder beliebige Rückführungseinrichtungen vorgesehen werden.
Natürlich können die Temperaturaufneh- mereinrichtungen an beliebiger Stelle im Rohrsystem, beispielsweise in der Überhitzer- zone oder schon in der Erhitzerzone, wo das Arbeitsmittel sich noch in flüssigem Zu stande befindet, oder aber in der Dampf leitung zwischen Dampferzeuger und Ver brauchsstellen angeordnet sein. Unter Um ständen, besonders bei grösseren Dampferzeu gern, kann es auch Vorteil bieten, mehr als .eine beispielsweise. im Rohrsystem hinter einander geschaltete Temperaturaufnehmer- ein.richtungen zur Regelung heranzuziehen.
Ebenso kann dem Erzeuger zum Teil oder schon ganz verdampftes Arbeitsmittel am Anfang zugeführt werden, wie auch die aus dem Rohrsystem regelbar abzuführende Menge an Arbeitsmittel entweder, wie be schrieben, noch im flüssigen oder dann schon im dampförmigen Zustande sich befinden kann.
Die zur Regelung des nachträglich ab zuführenden Arbeitsmittels verwendeten Temperaturaufnehmereinrichtungen können ausser der zusätzlichen Regelung der Speise- flüssigkeitsmenge auch noch die dem Er zeug r zuzuführende Wärmemenge, oder die Menge der durch den Erzeuger strömenden Rauchgase oder irgend eine Gruppe dieser oder ähnlicher Betriebsgrössen verstellen. Die zusätzliche Verwendung in Abhängigkeit von Betriebsgrössen selber erzeugter Regelimpulse brauchen natürlich nicht allein auf Lei stungsregler beschränkt zu bleiben;
es kön nen eben:sogut Drehmoment- und andere Lei stungsmesser, Dampfmengenmesser, auf den Druck des Arbeitsmittels oder auf die Ar- beitsmitteltemperatur entsprechende Druck- oder Temperaturaufnehmerorgane und ähn liche, unter dem Einfluss von irgendwelchen Betriebsgrössen stehende Organs verwendet werden.
Selbstverständlich kann auch an Stelle einer Kraftanlage eine Heizanlage treten, beispielsweise zur Beheizung von wärmeaufnehmenden Apparaten und der gleichen.
Durch das Verfahren nach der Erfindung wird eine sichere Temperaturregelung er möglicht, ohne da,ss dabei, wie bei bisher be kannten Regelungsverfahren, besondere Or gane zur Förderung von Kühlflüssigkeit und zur Regelung notwendig sind. Die Regelung lässt sich mit einfachen Mitteln ausführen, so dass Verzögerungen und damit zusammen hängende Pendelungen vermieden werden.
Method and device for regulating the steam temperature in tubular steam generators. The invention relates to a method and a device for regulating the operation of tubular steam generators by subsequently discharging working medium into the pipe system beyond the amount of working medium necessary for steam generation.
The method consists in that a quantity regulated by the steam temperature, which has not yet been brought to the final temperature, is removed from the pipe system. For this purpose, a liquid separating device can be provided in the pipe system of the steam generator, from which a portion of the separated liquid is discharged in a controlled amount by a temperature sensor device.
Two examples of the subject matter of the invention are shown schematically in the drawing.
Fig. 1 shows an example of a steam generator consisting of a single pipe string group; Fig. 2 shows a further example in which two groups of parallel-connected pipe strings are connected in series.
The steam generator having the pipe strings 1 and 2 receives the liquid to be evaporated from the feed container 3 by means of the feed pump 4 through the line 5. The steam generated flows through the steam line 6 to the consumption points not signed. The pipe system is heated by a burner 7; the exhaust gases resulting from the combustion flow through the channel 8 from the steam generator.
A liquid separator 9 is provided between the two pipe strings 1 and 2 of the pipe system, in which the steam-liquid mixture fed to point 10 from pipe string 1 is broken down, the water in the water space 11 and the steam in the steam space 12 being collected. The steam flows through the line connected at point 13 into the pipe string 2.
A temperature sensor device 14 is provided in the pipe 6, which is under the influence of the temperature of the working medium and acts on the control device 16 of the servo motor 17 through the pipe 15. The servomotor 17 actuates the through-flow element 18, which is designed as a valve and regulates the amount of liquid flowing out of the separator 9 through the line 19 into the discharge line 20.
A used to return the lever 23 fixed at the point 22 is hinged to the linkage 21, which changes the tension of the spring 24 according to the position of the valve 25 set by the servomotor 17. According to the invention, this regulating device (9, 14, 18) thus regulates the amount of the working medium to be subsequently removed depending on the temperature of the working medium.
The return lever 23 can also act on the control device 27 of the servomotor 28 by means of a linkage 26, which adjusts the element 29 which is connected into the feed line 5 after the feed pump 4 and is designed as a valve. The throttle devices 42 and 43 in .der fuel line 44, or the line 45 for the combustion air of the burner 7 are connected to a linkage 46, wel Ches is moved according to the piston 48 arranged in the servomotor 47.
The piston 48 is on the lower side under the pressure of a working medium supplied through the line 49 and controlled by a regulator under the influence of another operating variable, for example a power regulator (not shown), the piston 48 against the one resting on the upper side Spring 5.0 is pressed. The lever 51 is displaced at one end 53 by the piston 48 in the servomotor 47 and at the other end 52 by the piston 39 of the servomotor 28, while at a central point of the same the movement for regulating the valve 40 is transmitted to the valve linkage.
The liquid conveyed by the feed pump 4 is partially evaporated in the pipe string 1 and reaches the separator 9 as wet steam, where the separated liquid is partially discharged through the line 19 from the generator system, but the remainder is again with the steam flowing off the pipe string 2 is carried away to complete evaporation and subsequent overheating.
If the temperature of the generated steam rises, the pick-up device 14 sends a pulse to the control slide 30 of the control device 16, so that it is raised against the spring 24, with control fluid entering through the opening 31 through the line 32 under the piston 33 of the Servo motor 17 flows so that 'it is raised against spring 34 and thereby displaces valve 25 in the closing direction.
As a result of this adjustment, the amount of liquid flowing out of the separator 9 into the discharge line 20 is reduced and a larger amount is entrained by the steam flowing down the pipe string 2. The increased amount of liquid introduced into the pipe string 2 lowers the temperature of the steam in this; the initial change in the steam temperature that causes this control movement is thus compensated and the temperature is returned to its original value.
At the same time, the spring 24 is tensioned more strongly by the lever 23, so that the control slide 30 is pressed down again, where by. the movement of the Regelvorrich device is returned.
A corresponding process increases the amount of liquid flowing out through the line 19 when the steam temperature influencing the pick-up device 14 falls. A reduced pressure in the line 15 causes the piston 30 to sink downwards; the control fluid located in the servomotor 17 can flow through the line 32 and the opening 35 in the Ab, the piston 33 drops and the valve 25 is opened more. A relaxation of the spring 24 caused by the lever 23 then causes this control movement to be returned.
The control slide 36 is influenced by the linkage 26 according to the measurement of the return movements of the lever 23. If the amount of liquid discharged from the separation device 9 is reduced when the piston 33 rises and since the rod 21, the control slide 36 establishes a connection between the opening 37 and the line 38, so that the piston 39 and the joint 52 of the Lever 51 are raised.
The amount of feed liquid flowing through the organ 29 is thereby increased when the lever joint 52 and thus the valve 40 are raised, so that there is no risk that the entire amount of liquid separated in the separator 9 could escape through the line 19 and then only Steam would escape. In a corresponding manner, the control slide 36 connects the line 38 with the opening 41 when the amount of liquid flowing out through the line 2'0 increases, so that the control liquid can exit under the piston 39 into the drain and the valve 40 can lower.
The amount of feed liquid supplied to the steam generator is thereby reduced, so that a normal amount of liquid is separated out again in the separator 9.
The servomotor 47, which can be connected through the line 49 to any controller not shown in the drawing, for example a power controller of the engine driven by the steam generator, increases in the event of an increase in power by adjusting the throttling elements 42 and 43 the amount of fuel and combustion air supplied to the burner 7, so that the pipe system 1, 2 is supplied with an increased amount of heat. Conversely, with a power reduction, the amount of heat supplied to the generator is reduced, so that a corresponding decrease in power. reduced i4lenge steam is generated.
At the same time, the movement of the linkage 46 moves the joint 53 of the lever 51 along with it, and therefore, when the amount of heat supplied to the generator increases, the amount of feed liquid also increases and when the amount of heat is reduced, the amount of feed liquid also decreases. The temperature of the generated steam remains roughly the same, and only the fine adjustment of this temperature has to be done by the temperature recording device.
In the steam generator shown in Fig. 2, the feed pump 4 pumps its supplied feed liquid from the feed container 3 first into a first group of two parallel-connected pipe strings 5: 1 and 55, in which this partially evaporates and as a steam-liquid mixture through the line 56 flows into the liquid separator 9. The liquid separated in this collects in the liquid space 11, the vapor freed from liquid in the vapor space 12.
Part of the separated liquid flows through the line 19 and through the control element 18 into the drain line 20, while the remainder of the liquid flows together with the steam through the line 57 into the other group of parallel connected Pipe strings 58, 59 and 60 flows, in which this DainpfflissigkIts- mixture is completely evaporated and superheated to the consumption temperature. The steam superheated in this way collects in the collecting line 61 and is guided through the line 62 to the consumption points.
At the exit of the pipe strings 58, 59 and 60, the thermostats 62, 63 and 6-1 are arranged, which give pulses through the lines 65, 66 and 6 7 to the servomotor 68 according to the recorded steam temperatures common effect are combined and by transmission by means of a linkage 69 adjust the organ 18 in the sense of the invention, such that a smaller amount flows into the drainage line 20 when the temperature increases and a larger amount when the temperature decreases.
Through the lines 70, 71 and 72 he share the thermostats 62, 63 and 64 further pulses on the servomotors 73, 74 and 75, which then adjust the organs 77, 78 and 79 in the individual pipe strings 58, 59 and 60, so that the from the separator 9 in .dieindividual.
Piping strings flowing quantities: the vapor-liquid mixture must be balanced in such a way that steam of approximately the same temperature emerges from all piping strings. In order to keep this regulation stable, the individual servomotors 73, 74 and 75 can be connected to one another by a pulse line 76 or any feedback devices can be provided.
Of course, the temperature sensor devices can be placed anywhere in the pipe system, for example in the superheater zone or already in the heater zone where the working medium is still in a liquid state, or in the steam line between the steam generator and consumption points. Under certain circumstances, especially with larger steam generators, it can also offer advantages, more than one, for example. to use temperature sensor devices connected in series in the pipe system for control.
Likewise, the producer can be supplied with partially or completely vaporized working fluid at the beginning, as well as the controllable amount of working fluid to be discharged from the pipe system either, as described, still in the liquid state or already in the vaporous state.
The temperature sensor devices used to regulate the working fluid to be subsequently discharged can, in addition to the additional regulation of the feed liquid quantity, also adjust the amount of heat to be fed to the generator, or the quantity of smoke gases flowing through the generator or any group of these or similar operating parameters. The additional use of self-generated control pulses as a function of the operating parameters do not, of course, need to be restricted to power controllers alone;
It is also possible to use: torque and other power meters, steam flow meters, pressure or temperature sensor organs corresponding to the pressure of the working medium or working medium temperature and similar organs that are under the influence of any operating variables.
Of course, a heating system can also be used instead of a power system, for example for heating heat-absorbing apparatus and the like.
By the method according to the invention, a safe temperature control is made possible without the fact that, as with previously known control methods, special organs for the promotion of cooling liquid and for regulation are necessary. The regulation can be carried out with simple means, so that delays and associated oscillations are avoided.