DE1425802C - Vorrichtung zum Konstanthalten der Drehzahl von hydraulisch angetriebenen, rauchgasbeheizten Regenerativ Luftvorwar mern - Google Patents

Description

ist, räumlich von diesem getrennt aufgestellt wird und 15 treffen aber auch auf Luftvorwärmer zu, bei denen daher wesentlich besser zugänglich ist als die Elektro- die Speichermasse ruhend angeordnet ist, während

motoren der älteren Anlagen, die in unmittelbarer Nähe des Luftvorwärmers angeordnet werden mußten und daher auch erhöhten Temperaturen ausgesetzt

die Kanalanschlüsse umlaufen.

Eine durch einen Elektromotor 1 angetriebene Flüssigkeitspumpe 2 bringt die Druckflüssigkeit, vor

waren. Bei hydraulischem Antrieb besteht ferner die 20 zugsweise Hydrauliköl, auf den Betriebsdruck und

Möglichkeit, mehrere Luftvorwärmer von einer gemeinsamen Druckölanlage aus anzutreiben (deutsche Patentschrift 934 187). Als Vorteil wurde schließlich auch das elastischere Drehzahl-Drehmoment-Verhalten betrachtet.

Diese zuletzt genannte Eigenschaft der größeren Elastizität bei wechselndem Gegenmoment, insbesondere der Drehzahlabfall bei zunehmendem Gegenmoment des Luftvorwärmers, kann nun aber unter

fördert sie über eine Druckmittelzuleitung 16 zum Flüssigkeitsmotor bzw. Ölmotor 3. Dieser treibt mittels eines Ritzels 4 den Rotor 5 des Luftvorwärmers

an.

An die Welle des Ölmotors 3 ist ferner eine Steuerölpumpe 6 geflanscht, die dadurch also mit dem Motor 3 unmittelbar gekuppelt ist und infolgedessen jeweils genau die gleiche Drehzahl aufweist wie dieser, also jedenfalls eine Drehzahl, die derjenigen des Luft-Umständen auch nachteilig sein, nämlich bei solchen 30 Vorwärmers proportional ist. Die Steuerölpumpe 6 Luftvorwärmern, bei denen die Betriebstemperatur entnimmt bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es des kalten Endes in der Nähe der Taupunktstempera- zweckmäßig ist, das durch sie zu fördernde Steueröl tür der Rauchgase liegt. Bei Regenerativ-Luftvorwär- der vom Ölmotor 3 abgehenden Rücklaufleitung 7, in mern pendelt bekanntlich die Heizblechtemperatur die bei dem dargestellten Beispiel ein später noch zu um eine mittlere Blechtemperatur, und zwar ist die 35 erläuternder Mengenregler 8 eingebaut ist und in der Temperatur-Amplitude um so größer, je kleiner die ein durch ein Vorspannventil 9 erzeugter leichter Drehzahl der Speichermasse bzw. der umlaufenden Überdruck in der Größenordnung von etwa 1 atü be-Kanalanschlüsse ist. Maßgebend für die Heizblech- steht, um eine einwandfreie Füllung der Steuerölbetauung ist hierbei nicht die mittlere Temperatur, pumpe 6 zu gewährleisten. Das der Steuerölpumpe 6 sondern die tatsächlich vorkommende tiefste Tempe- 40 zugeführte und auf Druck gebrachte Steueröl fließt ratur, und diese hängt bei gleichbleibend angenom- über eine Steuerölleitung 17 durch ein Drosselorgan

10 in den Vorratsbehälter 11 ab. Als Schutz gegen Überlastungen sind in den Hauptölkreislauf ein Druckbegrenzungsventil 12 und in den Steuerölkreislauf ein Druckbegrenzungsventil 13 eingebaut. Ein wesentliches Element der Steuervorrichtung stellt weiterhin ein druckölgesteuertes Ablaßorgan 14 in Form eines Schiebers dar, mit dessen Hilfe die Einregelung der Drehzahl des Ölmotors 3 auf den ge-

stant beibehalten werden soll, also unabhängig von 5° wünschten Normalwert bewirkt wird,
den auf die Drehzahl einwirkenden Einflüssen, bei- Das Drosselorgan 10 ist auf einen bestimmten, der

spielsweise dem Schlupf, dem jeweils auftretenden gewünschten Drehzahl entsprechenden Durchfluß-Gegenmoment, dem hierdurch verursachten Druck querschnitt eingestellt. Bei dieser Drehzahl kann der sowie der Viskosität des Hydraulik-Mittels u. dgl. Ölmotor 3 nur eine ganz bestimmte ölmenge ver-Dcmcntsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe 55 arbeiten und durch den Mengenregler 8 sowie durch zugrunde, eine Vorrichtung zum Konstanthalten der die Rücklaufleitung 7 zurückfördern. Diese Menge ist Drehzahl von hydraulisch angetriebenen, rauchgas- aber kleiner als die durch die Flüssigkeits- bzw. ölbeheizten Regenerativ-Luftvorwärmern zu schaffen. pumpe 2 geförderte Menge. Die Differenzmenge wird Zu diesem Zweck ist sie von einer bekannten Vor- über den Ablaßschieber 14 aus der Druckmittelzuleirichtung (deutsche Patentschrift 1 044 547) ausszegan- 60 tung 16 abgezweigt und in den Vorratsbehälter 11 gen, bei welcher die durch die Flüssigkeitspumpe in abgelassen. Im stationären Zustand, dann also, wenn dieDruckmittelzulcitung geförderte Flüssigkeitsmenge die gewünschte Drehzahl gerade konstant eingehalten größer ist als die durch den Flüssigkeitsmotor inner- wird, staut sich vor dem Drosselorgan 10 infolge des halb des Regelbereichs durchgesetzte Menge, wobei genau eingestellten Drosselquerschnitts ein Steueröldie Druckmittclzuleitung über ein in Abhängigkeit 65 druck auf, der den Steuerkolben des Ablaßschiebers' von der Drehzahl des Flüssigkeitsmotors gesteuertes 14 gegen den Druck der Feder 15 so weit nach rechts Ablaßorgan angezapft ist, das die aus dieser Zu- schiebt, daß sich zwischen Öldruck einerseits und Feleitung vor Eintritt in den Flüssigkeitsmotor ab- derdruck andererseits ein Gleichgewichtszustand ein-

mcner mittlerer Blechtemperatur von der Größe der Temperatur-Amplitude ab. Dies bedeutet, daß bei abnehmender Drehzahl des Luftvorwärmers die Korrosionsgefahr zunimmt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis dieser Zusammenhänge und auf der daraus gezogenen Folgerung, daß für Luftvorwärmer der von vornherein festgelegte Normalwert der Drehzahl möglichst kon-

stellt, und zwar ein solcher, daß bei dieser Stellung der Steuerkolben des Ablaßschiebers 14 gerade einen Ablaßquerschnitt freigibt, bei dem genau die dem Soll-Zustand entsprechende Überschußmenge des Hydraulikmittels in den Vorratsbehälter 11 zurückläuft.

Wenn nun auf Grund irgendeiner Änderung der Betriebsverhältnisse beispielsweise ein höheres Gegendrehmoment auftritt, so daß die Drehzahl des Luftvorwärmermotors 5 und die des Ölmotors 3 sich verringert, so verringert sich in dem gleichen Verhältnis die Drehzahl der Steuerölpumpe 6, so daß im gleichen Verhältnis auch die durch die Pumpe 6 geförderte Steuerölmenge sich verringert und nunmehr vorübergehend kleiner ist als diejenige Menge, auf die das Drosselorgan 10 eingestellt ist. Die Folge davon ist, daß in der Steuerölleitung 17, die von der Steuerölpumpe 6 zum Drosselorgan 10 führt und von der aus der Ablaßschieber 14 gesteuert wird, der Öldruck abfällt. Dementsprechend drückt die Feder 15 des Ablaßschiebers 14 den in letzterem enthaltenen ... Steuerkolben so weit zurück, bis wieder Gleichgewicht ' zwischen der verringerten Federkraft und dem Öldruck besteht, wodurch der ölablaß durch dieses Ventil verringert wird. Dementsprechend erhält der Ölmotor 3 über die Leitung 16 nunmehr eine größere Menge Hydrauliköl zugeführt, so daß diese erhöhte Energiezufuhr in der Lage ist, die hemmenden Momente, die die Drehzahlverringerung veranlaßt hatten, zu überwinden und die Drehzahl wieder auf den normalen Wert ansteigen zu lassen.

Im umgekehrten Falle einer unerwünschten Drehzahlüberhöhung spielt sich der gleiche Vorgang im umgekehrten Sinne ab: Bei gesteigerter Drehzahl steigt die Förderung der Steuerölpumpe 6 und der Öldruck in der Steuerölleitung 17. Der Kolben des Ablaßschiebers 14 wird entgegen dem Druck der Feder 15 zurückgedrückt. Der Durchlaß des Schiebers 14 wird dadurch entsprechend vergrößert. Infolge der stärkeren Abzweigung von Hydrauliköl aus der Druckmittelleitung 16 wird die dem Ölmotor 3 zugeführte Menge verringert, so daß die Drehzahl wieder herabgesetzt wird.

Kurz gesagt wird also durch die Vorrichtung bewirkt, daß bei einer Abweichung der Drehzahl von dem gewünschten Normalwert selbsttätig durch Einwirken auf die Druckmittelzufuhr eine Rückregelung auf den Normalwert erfolgt.

Mit Hilfe des Drosselorgans 10 können, wenn man es verstellbar ausbildet, außer der Normaldrehzahl des Luftvorwärmers auch andere Drehzahlen wahlweise eingestellt werden, beispielsweise eine stark herabgesetzte Drehzahl, wie sie beim Spülen des Luftvorwärmers zum Entfernen etwaiger den Durchgangswiderstand stark erhöhender wasserlöslicher Ansätze j benötigt wird. Würde man dieses Spülen bei Normalj drehzahl vornehmen, dann würde zuviel Wasser auf die Rauchgasseite transportiert werden und würde dort in Verbindung mit neuem Flugstaub zu Verj schmutzungen und Verkrustungen der Heizbleche führen. Auch wäre die Einwirkungszeit des für das ; Spülen verwendeten Wasserstrahles zu kurz, als daß wirklich ein völliges Lösen und Entfernen der Schmutzschichten erzielt werden könnte. Es bedeutet daher einen wesentlichen Fortschritt, durch eine einfache Umstellung des Drosselorgans 10 eine solche stark herabgesetzte Drehzahl selbsttätig konstant einhalten zu können.

Es kann mit Hilfe des genannten Drosselorgangs 10 aber auch sonst jede beliebige andere Drehzahl eingestellt werden, und zwar konstant, unabhängig von Schwankungen der Betriebsbedingungen. Diese Möglichkeit der selbsttätigen Einregelung auf einen beliebig einstellbaren, konstant einzuhaltenden Drehzahlwert ist von großem Interesse. Es bietet sich hierdurch nämlich in Verbindung mit der laufend gemessenen und überwachten Taupunktstemperatur der Abgase die Möglichkeit, die Betriebsdrehzahl des Luftvorwärmers selbsttätig so niedrig einzuregeln, wie sie nur irgend zugelassen werden kann, ohne daß die Temperatur-Amplitude die Taupunktstemperatur unterschreitet. Gewiß könnte man solche Unterschreitungen zuverlässig vermeiden, indem man eine Luftvorwärmer-Drehzahl einstellt, die mit Sicherheit genügend hoch liegt. Das Arbeiten mit einer solchen unnötig hohen Luftvorwärmer-Drehzahl bringt aber den Nachteil mit sich, daß eine entsprechend erhöhte Schleusenluftmenge auf die Rauchgasseite übergeschleust wird, die zu einem erhöhten CO₂-Abfall sowie zu einer erhöhten Belastung von Entstauber und Saugzuggebläse führt. Dieser Nachteil kann also gemäß der Erfindung vermieden werden, indem die Drehzahl in Abhängigkeit von der Taupunktstemperatur einerseits und der Amplitude der Heizblechtemperaturen andererseits geregelt wird, was mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel leicht selbsttätig erfolgen kann.

Bei Luftvorwärmern mit waagerechter Welle kann es im Laufe der Betriebszeit geschehen, daß durch ungleichmäßiges Ablagern von Flugstaub bzw. durch Verlagern der Heizbleche eine Schwerpunktsverlagerung der umlaufenden Speichermasse eintritt, die den Kraftschluß innerhalb des Antriebssystems periodisch unterbricht und dadurch periodisch zum Voreilen des Rotors führt. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist der Mengenregler 8 vorgesehen, der die den Hydraulikmotor 3 verlassende Menge des Hydrauliköls nach oben begrenzt. Wenn bei dieser Anordnung der Luftvorwärmer vorzueilen beginnt, die Drehzahl also ansteigt, so fördert der Flüssigkeitsmotor 3, der auf seiner Austrittsseite zur Leitung 7 als Pumpe wirkt, eine etwas größere Flüssigkeitsmenge, als sie der Einstellung des Mengenreglers 8 entspricht. Die Folge davon ist, daß der Öldruck in dem Leitungsabschnitt zwischen Ölmotor 3 und Mengenregler 8 ansteigt und dadurch — rückwärts auf den als Pumpe arbeitenden Ölmotor 3 wirkend — den Luftvorwärmer wieder abbremst. Als Sicherung gegen Überlastung des zwischen Ölmotor 3 und Mengenregler 8 liegenden Leitungsstückes ist ein Druckbegrenzungsventil 18 eingebaut.

Erwähnt sei schließlich, daß es sich empfehlen kann, an Stelle eines einzigen Drosselorgans 10 eine Gruppe von zwei oder mehr parallelgeschalteten Drosseln einzubauen, die auch unterschiedlich bemessen sein können, so daß mit deren Hilfe ein größerer Regelbereich beherrscht werden kann. Diese Möglichkeit ist besonders dann von Vorteil, wenn Wert darauf gelegt wird, ganz besonders niedrige Drehzahlen einstellen zu können.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Konstanthalten der Drehzahl von hydraulisch angetriebenen, rauchgasbeheizten Regenerativ-Luftvorwärmern, bei wel-

eher die durch die Flüssigkeitspumpe in die Druckmittelzuleitung geförderte Flüssigkeitsmenge größer ist als die durch den Flüssigkeitsmotor innerhalb des Regelbereichs verarbeitete Menge, wobei die Druckmittelzuleitung über ein in Abhängigkeit von der Drehzahl des Luftvorwärmers gesteuertes Ablaßorgan angezapft ist, das die aus dieser Zuleitung vor Eintritt in den Flüssigkeitsmotor abgezapfte Ablaßmenge bei Drehzahlerhöhung vergrößert und bei Drehzahlabfall verringert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Ablaßorgans (14) eine mit dem Luftvorwärmer (Rotor 5) gekuppelte Steuerölpumpe (6) vorgesehen ist, die mittels des durch sie nach Maßgabe ihrer Drehzahl geförderten Steueröls das Ablaßorgan steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an die Steuerölleitung (17) angeschlossenes Drosselorgan (10), dessen Drosselquerschnitt so bemessen ist, daß die bei Soll-Drehzahl in die Steuerölleitung geförderte Steuerölmenge in dieser Leitung einen auf das Ablaßorgan (14) einwirkenden Druck solcher Höhe aufbaut, daß dieser Druck den Ablaßquerschnitt des Ablaßorgans (14) und damit die dieses durchfließende Ablaßmenge auf die erforderliche Größe einstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (10), welches das durch die Steuerölpumpe (6) geförderte Steueröl abläßt, in an sich bekannter Weise einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan zur Erzielung eines größeren Einstellbereichs aus einer Gruppe parallelgeschalteteter Drosselorgane unterschiedlicher Bemessung besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine das Drosselorgan (10) in Abhängigkeit von kritischen Temperaturen des Luftvorwärmers selbsttätig steuernde Vorrichtung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine solche Einstellung der temperaturabhängigen Steuerung, daß in Abhängigkeit von der tiefsten Heizblechtemperatur am kalten Ende des Luftvorwärmers wie auch von der Taupunktstemperatur der Abgase die Luftvorwärmer-Drehzahl ausreichend oberhalb derjenigen Grenzdrehzahl liegt, bei der die Heizblechtemperatur am kalten Ende auf die Taupunktstemperatur der Abgase absinkt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in die vom Flüssigkeitsmotor (3) abgehende Rücklaufleitung (7) eingebauten Mengenregler (8), der auf eine solche Durchlaufmenge eingestellt ist, daß eine Drehzahlüberhöhung des Motors verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen