DE944679C

DE944679C - Method and device for regulating the delivery rate in a centrifugal blower or a centrifugal pump

Info

Publication number: DE944679C
Application number: DES39950A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1954-06-15
Filing date: 1954-07-11
Publication date: 1956-06-21

Description

Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Fördermenge bei einem Kreiselgebläse oder einer Kreiselpumpe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Fördermenge bei einem Kreiselgebläse oder einer Kreiselpumpe mit einer Antriebsmaschine, deren Drehzahl in Stufen regelbar ist, und mit einem Durchflußregelorgan in der Förderleitung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anlage zur Ausführung dieses Verfahrens. Als Beispiel hierfür seien Speisepumpenanlagen und Ventilatoranlagen für große Dampfkessel genannt.Method and device for regulating the delivery rate in a centrifugal fan or a centrifugal pump. The invention relates to a method for regulation the flow rate in the case of a centrifugal fan or a centrifugal pump with a drive machine, whose speed can be regulated in stages, and with a flow control element in the Delivery line. The invention also relates to an installation for implementation this procedure. Examples of this are feed pump systems and fan systems named for large steam boilers.

Es ist bereits bekannt, solche Anlagen durch stufenweises Regeln der Antriebsdrehzahl grob und durch Verstellung des Durchflußregelorgans fein zu regeln. Hierbei weist das Durchflußregelorgan einen Verstellbereich von der vollständigen Öffnung bis zu einem bestimmten Mindest-Durchflußquerschnitt auf. Erst wenn das Durchflußregelorgan eine seiner Endstellungen einnimmt und damit die Drosselregelung ausgeschöpft ist, wird auf die folgende Stufe der Antriebsdrehzahl umgeschaltet. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß bei kleiner Antriebsdrehzahl - also geringer Fördermenge - nahezu der gesamte Einstellbereich des Durchflußregelorgans für die Regelung unwirksam ist und nur ein kleiner Bereich nahe der Abschlußstellung eine Regelung bewirkt. Andererseits läßt sich die Anlage bei hoher Antriebsdrehzahl - also großen Fördermengen - nur in einem kleinen Bereich nahe der vollständigen Öffnungsstellung des Durchflußregelorgans in günstiger Weise regeln, während in dem gesamten übrigen Einstellbereich der Strömungswiderstand so groß ist, daß der Druckabfdll beträchtliche Verluste hervorruft.It is already known to regulate such systems in stages Drive speed can be roughly regulated and fine-tuned by adjusting the flow control element. Here, the flow control member has an adjustment range from the complete one Opening up to a certain minimum flow area. Only when that Flow regulating member assumes one of its end positions and thus the throttle control is exhausted, the next level of drive speed is switched over. However, this method has the disadvantage that at a low drive speed - that is low delivery rate - almost the entire setting range of the flow control element is ineffective for the regulation and only a small area near the closing position causes a regulation. On the other hand, the system can be operated at a high drive speed - so large flow rates - only in a small area near the regulate the full open position of the flow control member in a favorable manner, while in the entire remaining adjustment range the flow resistance is so great is that the pressure drop causes considerable losses.

Diese Nachteile werden vermieden, wenn gemäß der Erfindung die Einstellung der Antriebsdrehzahl und die Einstellung des Durchflußregelorgans derart zueinander in Abhängigkeit gebracht sind, daß höheren Antriebsdrehzahlen Einstellbereiche des Durchflußregelorgans mit größerem Durchflußquerschnitt zugeordnet sind als niedrigeren Antriebsdrehzahlen. Jeder Antriebsdrehzahl ist also ein bestimmter Einstellbereich des Durchflußregelorgans zugeordnet. Diese Bereiche können sich teilweise überschneiden. Es läßt sich so einrichten, daß diese Bereiche so groß und so gelegen sind, daß jeweils die besten Resultate in bezug auf Regelgenauigkeit und guten Wirkungsgrad erzielt werden.These disadvantages are avoided if, according to the invention, the adjustment the drive speed and the setting of the flow control element in relation to one another are brought into dependence that higher drive speeds setting ranges of the Flow regulating member with a larger flow cross-section are assigned than lower ones Drive speeds. Each drive speed is therefore a specific setting range assigned to the flow control member. These areas can partially overlap. It can be arranged so that these areas are so large and so located that the best results in terms of control accuracy and good efficiency be achieved.

Zu.- Ausführung des Verfahrens kann eine Anlage dienen, die gekennzeichnet ist durch eine Steuereinrichtung, die das Durchflußregelorgan und die Drehzahlverstelleinrichtung für den Antrieb derart beeinflußt, daß höheren Antriebsdrehzahlen Einstellbereiche des Durchflußregelorgans mit größerem Durchflußquerschnitt zugeordnet sind als niedrigeren Antriebsdrehzahlen.To.- Execution of the process, a system can be used that is marked is by a control device, the flow control member and the speed adjustment device for the drive so influenced that higher drive speeds setting ranges of the flow control member are assigned with a larger flow cross-section than lower ones Drive speeds.

Eine vorteilhafte Ausführungsform enthält einen den Stufenschalter der Drehzahlverstelleinrichtung betätigenden Kulissenschieber, welcher in seiner Bewegungsrichtung zwei mit Abstand voneinander angeordnete Anschläge besitzt, zwischen welchen sich ein mit dem Durchflußregelorgan verbundener Hebel bewegen kann und welche damit den jeweiligen, einer Antriebsdrehzahl zugeordneten Einstellbereich des Durchflußorgans begrenzen. Durch diese mechanische Verbindung kann das Durchflußregelorgan den für die jeweilige Antriebsdrehzahl festgelegten Einstellbereich nicht überschreiten. Eine weitergehende Regelung erfolgt dann durch Änderung der Antriebsdrehzahl. Insbesondere wenn an den mit dem Durchflußregelorgan verbundenen Hebel außerdem die Steuereinrichtung angreift, wird der Kulissenschieber sofort in seine neue Stellung gebracht und betätigt dabei den nächstfolgenden Stufenschalter der Drehzahlverstelleinrichtung.An advantageous embodiment contains a step switch the speed adjusting device actuating the sliding block, which in his Direction of movement has two spaced stops, between which a lever connected to the flow control member can move and which thus the respective setting range assigned to a drive speed of the flow organ. Through this mechanical connection, the flow control element Do not exceed the setting range specified for the respective drive speed. Further regulation then takes place by changing the drive speed. In particular if the control device is also connected to the lever connected to the flow control element attacks, the sliding block is immediately brought into its new position and operated the next step switch of the speed adjustment device.

Der Antrieb kann durch einen Asynchronmotor mit Schleifringläufer und in Stufen regelbaren Läuferwiderständen erfolgen. Um einerseits die Schlupfverluste nicht zu groß werden zu lassen und andererseits eine möglichst feinstufige Regelung bereits mit Hilfe der stufenweisen Drehzahländerung zu erreichen - wodurch der jeweils zugeordnete Feinregelbereich mit Hilfe des Durchflußregelorgans kleiner gehalten und genauer auf die Optimalbedingungen abgestimmt werden kann -, wählt man vorzugsweise einen polumschaltbaren Asynchronmotor. Außerdem kann der Antrieb auch aus zwei Asynchronmotoren verschiedener Polzahl mit Schleifringläufern bestehen, die auf dieselben, in Stufen regelbaren Läuferwiderstände arbeiten. Diese Anordnung ist dann von Vorteil, -wenn die Anlage zeitweilig mit Oberlast gefahren werden muß. Man kann dann den einen Motor für Normal-und kleinere Last und den anderen für Normal-und größere Last verwenden.The drive can be by an asynchronous motor with slip ring rotor and rotor resistances that can be regulated in stages. On the one hand, the slip losses not to let it get too big and on the other hand, a regulation that is as fine-grained as possible can already be achieved with the help of the step-by-step speed change - whereby the each associated fine control range kept smaller with the help of the flow control member and can be more precisely matched to the optimal conditions - one preferably chooses a pole-changing asynchronous motor. The drive can also consist of two asynchronous motors different number of poles exist with slip ring rotors, which on the same, in stages adjustable rotor resistances work. This arrangement is then advantageous if the system has to be operated temporarily with overload. Then you can do the one Use motor for normal and smaller load and the other for normal and larger load.

Die gesamte Regelung wird vorzugsweise selbsttätig erfolgen, was- ohne Schwierigkeiten beispielsweise mit Hilfe einer elektrischen Relaisschaltung möglich ist. Die Zuordnung von Antriebsdrehzahl und Einstellbereich des Durchflußregelorgans kann nicht nur auf mechanischem, sondern auch auf elektrischem oder hydraulischem Wege erfolgen.The entire regulation will preferably take place automatically, which- without difficulty, for example with the help of an electrical relay circuit is possible. The assignment of the drive speed and the setting range of the flow control element can not only work on mechanical, but also on electrical or hydraulic Ways take place.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung der Zeichnung; in welcher als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine- Anlage dargestellt ist, bei der in einem Windkanal i ein Ventilatorrad 2 angeordnet ist, welches mit den Afynchronmotoren 3 und 4 gekuppelt ist. In Strömungsrichtung hinter dem Ventilatorrad 2 ist in dem Windkanal i eine Drosselklappe 5 gelegen, die durch einen Hebel 6 verstellt werden kann, welcher seinerseits über ein Gestänge 7 von der Steuereinrichtung 8 aus betätigt wird. Der Hebel 6 greift weiterhin mit einem Zapfen in den Schlitz 9 eines Kulissenschiebers io ein, der den Stufenschalter ii der Drehzahlverstelleinrichtung betätigt. Der in dem Schlitz 9 gleitende Zapfen des Hebels 6 kann also den Kulissenschieber io nach links und nach rechts bewegen, wenn er an den linken bzw. rechten Anschlag 12, bzw. 12b des Schlitzes 9 stößt.Further details of the invention emerge from the explanation the drawing; in which a system is shown as an embodiment of the invention is, in which a fan wheel 2 is arranged in a wind tunnel i, which with the afynchronous motors 3 and 4 is coupled. In the direction of flow behind the fan wheel 2, a throttle valve 5, which is adjusted by a lever 6, is located in the wind tunnel i can be, which in turn via a linkage 7 from the control device 8 is operated. The lever 6 continues to engage with a pin in the slot 9 of a sliding block io, which controls the step switch ii of the speed adjustment device actuated. The pin of the lever 6 sliding in the slot 9 can thus be the link slide Move io to the left and right when it hits the left and right stop respectively 12 or 12b of the slot 9 abuts.

Die Asynchronmotoren 3 und 4 sind mit dem dreiphasigen Netz 13 verbunden und können mit dem Relaisschalter 14 bzw. 15 eingeschaltet werden. Die Sekundärseite der Motoren ist über die-Relaisschalter 16 bzw. 17 dreiphasig mit den Läuferwiderständen R1 bis R4 verbunden, die mit Hilfe der Relaisschalter S1 bis S4 kurzgeschlossen werden können. .The asynchronous motors 3 and 4 are connected to the three-phase network 13 and can be switched on with the relay switch 14 or 15. The secondary side the motor is three-phase with the rotor resistors via the relay switch 16 or 17 R1 to R4 connected, which are short-circuited with the help of relay switches S1 to S4 can be. .

Die Impulse des Stufenschalters i 1 gelangen in einen Relaisschaltkasten 18, welcher seinen Steuerstrom über die zweiphasige Leitung i9, den Transformator jo und den Schalter 21 erhält. Von dem Relaisschaltkasten 18 aus werden die Relaisschalter 14 bis 17 und S1 bis S4 betätigt.The impulses of the step switch i 1 reach a relay switch box 18, which its control current via the two-phase line i9, the transformer jo and the switch 21 receives. From the relay switch box 18, the relay switches 14 to 17 and S1 to S4 actuated.

Die beiden Asynchronmotoren haben eine unterschiedliche Polzahl; beispielsweise ist die Polzahl des Motors 4 doppelt so groß wie die des Motors 3. Mit Hilfe der Läuferwiderstände R1 bis R4 kann also der Motor 4 einen unteren Drehzahlbereich, der Motor 3 mit denselben Widerständen dagegen einen oberen Drehzahlbereich ausfahren. Durch die ersten vier Schaltschritte des Stufenschalters ii werden die Relaisschalter 15 und 17 geschlossen und nacheinander die Relais S4, S3, S2 und S1 betätigt. Bei den folgenden vier Schaltschritten werden die Schalter 15 und 17 geöffnet und dafür die Schalter 14 und 16 eingelegt und wiederum nacheinander die Relais S4, S3, S2 und S1 betätigt. Damit ist eine grobe Leistungsregelung durch stufenweise Drehzahlverstellung möglich.The two asynchronous motors have different numbers of poles; for example the number of poles of the motor 4 is twice as large as that of the motor 3. With the help of the Rotor resistances R1 to R4 can therefore motor 4 a lower speed range, the motor 3, however, extend an upper speed range with the same resistances. With the first four switching steps of the step switch ii, the relay switches 15 and 17 are closed and the relays S4, S3, S2 and S1 are actuated one after the other. at the following four switching steps the switches 15 and 17 are opened and for it the switches 14 and 16 inserted and in turn the relays S4, S3, S2 one after the other and S1 actuated. This is a rough power regulation through stepwise speed adjustment possible.

Die Feinregelung geschieht mit Hilfe der Drosselklappe 5. Sie kann sich in jeder Schaltstellung in dem durch den Schlitz 9 gegebenen Bereich frei bewegen. Erst wenn dieser Bereich für die Regelaufgabe nicht mehr genügt, wird mit Hilfe des gleichen Hebels 6 die nächstfolgende Schaltstellung des Stufenschalters i i eingerückt. Die Zuordnung zwischen der Drehzahl der beiden Motoren und der Stellung der Drosselklappe 5 ist so gestaltet, daß jeweils die optimale Regelgenauigkeit bei geringsten Drosselverlusten erreicht wird.The fine control is done with the help of the throttle valve 5. You can free in every switching position in the area given by the slot 9 move. Only when this area is no longer sufficient for the standard task is help of the same lever 6, the next switching position of the multiple switch i i indented. The assignment between the speed of the two motors and the position the throttle valve 5 is designed so that in each case the optimum control accuracy is achieved with the lowest throttling losses.

Der dargestellte Grundgedanke läßt sich in vieler Hinsicht abwandeln. In der schematischen Zeichnung kann das Ventilatorrad ebensogut eine radial wirkende Pumpe für die Speisewasserförderung und die Drosselklappe 5 ein beliebiges anderes Durchflußregelorgan darstellen. Die beiden Motoren 3 und d. können auch in einem einzigen Motor zusammengefaßt sein, der dann möglichst polumschaltbar sein müßte.The basic idea presented can be modified in many ways. In the schematic drawing, the fan wheel can just as well be a radially acting one Pump for the feed water pumping and the throttle valve 5 any other Represent flow control device. The two motors 3 and d. can also in one be summarized single motor, which would then have to be pole-changing as possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for regulating the delivery rate at a Centrifugal fan or a centrifugal pump with a prime mover whose speed can be regulated in stages, and with a flow control element in the delivery line, characterized in that the setting of the drive speed and the setting of the flow regulating member are brought into relation to one another in such a way that higher Drive speeds Setting ranges of the flow control device with a larger flow cross-section are assigned as lower drive speeds.

2. System for the execution of the Method according to claim i, characterized by a control device which the flow control member and the speed adjustment device for the drive in such a way affects that higher drive speeds setting ranges of the flow control member are assigned with a larger flow area than lower drive speeds.

3. System according to claim 2, characterized by the step switch (fr) the speed adjusting device actuating the slide gate valve (ro), which in its Direction of movement has two stops (12a, i2b) arranged at a distance from one another, between which a lever (6) connected to the flow control element move can and which thus the respective setting range assigned to a drive speed of the flow control member (5). d ..

Plant according to claim 3, characterized characterized in that the lever (6) connected to the flow control element (5) also attacks the control device (8).

5. Conveyor system according to claim 2, characterized in that the drive machine is an asynchronous motor with slip ring rotors and rotor resistances (R1 to R4) that can be regulated in steps.

6. Conveyor system after according to claim 5, characterized in that the asynchronous motor is pole-changing.

7. Conveyor system according to claim 2, characterized in that the drive consists of consists of two asynchronous motors (3, q.) with different numbers of poles with slip ring rotors, for which the same rotor resistors (R1 to R4) that can be regulated in steps are used will.