Verfahren und Anordnung zur selbsttätigen Regelung einer DampfkesselanlageEine selbsttätige Regelung der Feuerung eines
Dampfkessels hat zum Ziel, die Brennstoff- und, Luft-
zuführung so zu beeinflussen, daß bei jeder Belastung
die wirtschaftlich günstigste Verbrennung erreicht
wird. Die richtige Beinessun:g des Mengenverhält-
nisses von Luft und Brennstoff ist dadurch erschwert,
daß es sich hierbei nicht um ein gleichbleibendes Ver-
hältnis handelt. Diese= Verhältnis ist, abgesehen von
dem Heizwert des jeweiligen Brennstoffs, in sehr er-
lieblichem '-Maße abhängig von der Belastung der
Kesselanlage, da der Luftüberschuß mit steigender
Lasst kleiner zu halten ist als bei schwacher Last. um
in beiden Fällen eine optimale Feuerführung zu er-
zielen. Auch unter der vereinfachenden -\'oraus-
se"zung, daß Brennstoff gleichbleibenden Heizwertes
zur Verfeuerung kommt, ist es bisher nicht möglich
gewesen, bei der Bemessung des Brennstoff-Luft-Ver-
hältnisses die Abhängigkeit von der Belastung in einer
befrie;ligenden Weise zu berücksichtigen.
Die bekannten selbsttätigen Regelungen beeinflussen
in Abhängigkeit vom Dampfdruck sowohl die Brenn-
stoff- als auch die Luftzufuhr,ohne daß deren V er-
hältn.is geändert wird. Deshalb wird versucht, in Ab-
hängigkeit von der Belastung eine Nachregelung nach
dem C O:,- oder O.,-Gehalt der Rauchgase von Hand
vorzunehrien. Durch die Notwendigkeit dieser Nach-
regelung geit aber d,---r mit der Selbsttätigkeit an-
gestrebte Vorteil verloren. Da die Güte einer von
Hand vorgenommenen Regelung von einer ständigen
Aufmerksamkeit der Bedienenden abhängig ist, kann
die ,\achregelung auch bei höchster Aufnierksa.mkeit
nicht vollkommen sein, zumal die CO.,- oder O,-Ge-
halt-Bestiminung von Rauchgasen wegen der not-
wendigen Beschränkung Beschränkung auf kleine Gasprc:ben eben-
falls verhältnismäßig ungenau ist.
Die Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg, um
die Regelung einer Dainpfk;aselanlage voll selbsttätig
zu gestalten, wobei die Faktoren, welche die Regelung
1>cstimmen, genau und erschöpfend Berücksichtigung
finden. Erfindungsgemäß lehnt sich das Regelungs-
verfahren ein das Verfahren zur Überwachung des Be-
triebefs einer Feuerungsanlage nach Patent 812 336 an
und nutzt die durch dietses Patent offenbarte Möglich-
keit zur Verwirklichung einer selbsttätigen Regelung
von Dampfkesselanlagen aus.
Nach dem Patent 812 336 erfolgt die Überwachung
des Betriebes in Abhängigkeit vom Luftübersohuß,
dessen Ermittlung dort durch Messung der Nutz-
wärme und der Rauchgasinenge sowie der Abgas-
temperatur erfolgt. Nach dem Patient 812 336 ist für
Dampfkesselanlagen die Vereinfachung geschaffen
worden, die Nutzwärme durch die Messung der
Dampfmenge zu ersetzen. -Mit Hilfe der weiteren Ver-
einfachung der Unterstellung einer konstanten mitt-
leren Rauchgastemperatur ist die Anordnung für die
BI-triebsübz#rwachung auf einen Da.nipfinengen- und
einen Raucbgasinengenines.ser und eine Hilfseinrich-
tung in Form eines graphischen Schaubildes be-
schränkt, welches die Beziehung zwischen Rauchgas-
m;erige und Dampfmenge veranschaulicht und eine
Kenn.lin:ie eaithält, welche die Sollwerte für Ra,tichgas-
me:nge und Dampfmenge bei dem für die jeweilige
Belastung optimalen Wert des Luftüberschusses
angibt.
Die angegebene Vereinfachung, durch Dampf-
inengenm;:ssung die Nutzwärme zti bestimmen und
Unterstellung einer konstanten inittleren Rauchgas-
tempe:ratur soll auch für (las Regelverfahren nach der
voriitgenden Erfindung gelten. Gemäß der vorliegen-
den Erfindung ist die Kennlinie für die Beziehung
zwischen Rauchgasinenge und Dampfmenge (vgl. die
graphische Hilfseinrichtung nach Patent 812 336) für
die Ausbildung der das Verhältnis zwischen Luft-
menge und Brennstoffmenge bestimmenden Leitkurve
bei der gemeinsamen Regelung der Luft- und Brenn-
stoffzufu.lir in Abhängigkeit vom Dampfdruck zu be-
nutzen.
Der Einfluß der Belastung der Kesselanlage läßt
sich auf diese Waise auch bei der automatischen Rege-
lung berücksichtigen. Es ist also sowohl eine Ab-
hängigkeit von der Zuverlässigkeit einer Hand-
bad:ieming als auch eine Abhängigkeit. von der Ge-
nauigkeit der Analysen von Rauchgasprobem ver-
inied-en.
Nach einer weiteren Ausbildung nach der Erfindung kann die Regelungin eine selbsttätige Grundregelung und eine ebensolche Feinregelung unterteilt werden.Die Grundregelung kann dabei eine verhältnisgleriche Steuerung, von Brennstoff-und Luftmenge in Abhängigkeit vom Dampfdruck besorgen, währem,d die selbsttätigeFeinregelung nach der Kennlinie für die Betriebsüberwachung gemäß der Beziehungzwischen Raüchg.asinenge und Dampfmenge erfolgen soll, wobei diese Kennlinie alsSteuerkurve zur zusätzlichen Beeinflussung der Luft- oder Brennstoffmenge benutztwerden kann.Method and arrangement for the automatic control of a steam boiler system An automatic control of the firing of a
The aim of the steam boiler is to reduce the fuel and air
To influence feeding so that with every load
the most economical combustion is achieved
will. The correct leg measurement: g of the proportion
This makes it difficult for the air and fuel to
that this is not a constant
relationship acts. This = ratio is apart from
the calorific value of the respective fuel, in very
lovely 'dimensions depending on the load on the
Boiler system, as the excess air increases with
Can be held smaller than with a light load. around
to achieve optimal fire control in both cases
aim. Even under the simplistic - \ 'oraus-
that fuel has a constant calorific value
comes to combustion, it is not yet possible
been involved in dimensioning the fuel-air ratio
ratio the dependence on the load in a
in a satisfactory manner.
Influence the known automatic regulations
depending on the vapor pressure, both the combustion
substance and air supplywithout affecting their
haltn.is is changed. Therefore it is tried to
readjustment depending on the load
the CO:, - or O., - content of the smoke gases by hand
to prepare. Due to the necessity of this
regulation applies d, --- r with the self-activity
sought advantage lost. Since the goodness one of
Hand made scheme by a standing
Attention of the operator is dependent, can
the regulation even with the greatest attention
not be perfect, especially since the CO., - or O, -Ge-
stop-determination of flue gases due to the
agile restriction restriction to small gas pressure
if is relatively imprecise.
In contrast, the invention shows a way to
the regulation of a dainpfk; aselanlage fully automatic
to shape, taking the factors that govern the scheme
1> agree, accurate and exhaustive consideration
Find. According to the invention, the regulation
procedure a the procedure for monitoring the loading
powered by a combustion system according to patent 812 336
and uses the possibility disclosed by this patent
ability to implement automatic regulation
from steam boiler systems.
According to the patent 812 336 the monitoring takes place
the operation depending on the excess air,
its determination there by measuring the useful
heat and the amount of smoke gas as well as the exhaust gas
temperature takes place. According to the patient 812 336 is for
Steam boiler systems created the simplification
been obtained by measuring the useful heat
To replace the amount of steam. -With the help of the further
simplifying the assumption of a constant mean
leren flue gas temperature is the arrangement for the
BI drive monitoring for a Da.nipfinengen- and
a Raucbgasinengenines.ser and an auxiliary facility
in the form of a graphical diagram
restricts the relationship between flue gas
m; erige and amount of steam illustrated and a
Kenn.lin: it contains the setpoints for Ra, tich gas
amount and amount of steam for the respective
Load optimal value of excess air
indicates.
The given simplification, through steam
inengenm;: solution determine the useful heat zti and
Assumption of a constant middle flue gas
tempe: ratur should also be used for (read the control procedure according to the
previous invention apply. According to the present
the invention is the characteristic for the relationship
between the amount of smoke gas and the amount of steam (cf.
graphic auxiliary device according to patent 812 336) for
the formation of the relationship between air
guide curve that determines the amount and amount of fuel
in the joint control of the air and combustion
to be added depending on the vapor pressure
to use.
The influence of the load on the boiler system leaves
in this orphan also with the automatic regulation
consideration. So it is both a
dependence on the reliability of a hand-
bad: ieming as well as a dependency. from the
accuracy of the analyzes of smoke gas samples
inied-en.
According to a further embodiment according to the invention, the regulation can be divided into an automatic basic regulation and a fine regulation of the same type. The basic control can provide a relative control of the amount of fuel and air depending on the steam pressure, while the automatic fine control is to take place according to the characteristic curve for operational monitoring according to the relationship between smoke level and amount of steam, with this characteristic curve as an additional control curve Influencing the amount of air or fuel can be used.
Die für die Betri-chsüberwachung geltende Kennlinie ist nicht linear,sondern leicht gekrümmt. Es besteht aber praktisch die Möglichkeit, die Kennliniedurch eine Gerade zu ersetzen, ohne daß dadurch wesentliche Fehler in die Regelungeingeführt werden. Nach einer weiteren Ausbildung des Er±indungsgegenstand-es kannfür die Feinregelung eine lineare Steuerhilfskennlinie benutzt werden. N%elche derfür die Betriebsüberwachung geltenden Kennlinie angenähert ist und welche zweckmäßigderen Mittelwerten entspricht.The characteristic curve valid for the operational monitoring is not linear,but slightly curved. But there is practically the possibility of the characteristicto be replaced by a straight line without causing significant errors in the regulationto be introduced. After further training of the subject matter of the invention, it cana linear auxiliary control characteristic can be used for fine control. N% of thecharacteristic curve applicable to operational monitoring is approximated and which one is appropriatewhose mean values correspond.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Anordnung zur Durchführungdes beschriebenen Regelverfahrens. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Anordnungbesteht in einer an sich bekannten Regelanlage, welche in Abhängigkeit vom Dampfdruck,die Brennstoff- und Luftzufuhr verhältnisgleich becinflußt, und in einer Regelschaltungfür die Feineinstellung von Brennstoff- oder Luftmenge, welche die Werte für dieDampf- und Rauchgasmenge vergleicht und deren Steuerkennlinie der für die Betriebsüberwachunggeltenden Kennlinie der Beziehung zwischen Rauchgais.menge und Dampfmenge entsprichtoder angenähert ist.The invention also relates to an arrangement for implementationof the control procedure described. The peculiarity of the arrangement according to the inventionconsists of a control system known per se, which, depending on the steam pressure,the fuel and air supply are influenced proportionally, and in a control circuitfor the fine adjustment of fuel or air volume, which the values for theCompare the amount of steam and flue gas and their control characteristics for operational monitoringapplicable characteristic corresponds to the relationship between the smoke gas volume and the steam volumeor approximated.
An Hand der Zeichnung sollen zwei Ausführungsbeispiele von Regelanordnungengemäß der Erfindung erläutert werden. Bei diesen Anordnungen ist im Interesse derVereinfachung eine lineare Steuerhilfskennliniie A zugrunde gelegt, so daß nur eineAnnäherung an die für die Betriebsüberwachung geltende Kennlinie B der Beziehungzwischen Rauchgasmenge und Dampfmenge besteht. Die Abweichungen der für ,die Regelanordnungenbenutzten linearen Steuerhilfskennli.nie von der erwähnten Kennlinie für die Beziehungzwischen Rauchgasmenge und Dampfmenge sind sehr gering und beeinträchtigen den Regelerfolgpraktisch nicht (vgl. Fig. 1).With reference to the drawing, two exemplary embodiments of control arrangements are intendedare explained according to the invention. With these arrangements is in the interest ofSimplification is based on a linear auxiliary control characteristic A, so that only oneApproach to the characteristic curve B of the relationship that applies to operational monitoringexists between the amount of flue gas and the amount of steam. The deviations of the for, the rule arrangementsused linear auxiliary control characteristics from the mentioned characteristic for the relationshipbetween the amount of flue gas and the amount of steam are very small and impair the success of the controlpractically not (see. Fig. 1).
Eine Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist eine Regelbrückemit zwei normalen Widerstandsfernseadern C und D gezeigt, die vom Rauchgas- undvom Dampfmen-geninesser betätigt werden. Der Speisestrom i fließt zur Bürste desRauchgasmengen-Fernsenders C und strömt -an der Bürste des Dampfmengen-FernsendersD wieder ab. Das in der Brückendiagonale eingesetzte Null-Galvanometer E mit Fallbügelbetätigungmacht bei Abweichung der beiden Fernnsenderstellungen vom eingestelltem Mengenverhältniseinen Ausschlag aus der Mittelstellung nach links oder rechts und betätigt damitden Steuerstrom für dem vor- bzw. rückwärts laufenden Regelmotor F für die Luftregulierung.Um bei dieser normalen Anordnung, die eine bestimmte Rauchgasmenge immer einer bestimmtengleichen Da:mpfmemge zuordnet, jeden anderen gewünschten Rauchgasmengen-Sollwerteiner bestimmten Dampfmenge zuordnen zu können, wird in diese Schaltung zunächsteiin Widerstamid a am Ende der Fernsenderwicklung vonD mit einem solchenWiderstand eingesetzt, daß beide Widerstandswicklungen gleichen Gesamtwiderstandhaben. Damit die zur linearen Steuerhilfskenulinie gehörige Rauchgasmenge bei derjeweiligen Dampfmange automatisch einreguliert wird, werden hinter dem Endpunktdes Fernsenders C für die Rauchgasmenge und vor dem Anfangspunkt des Widerstandsferns,endersD der Dampfmenge je ein Widerstandbund c in die Brückenschaltungeingesetzt, deren Größe sich aus der Lage der Steuerhilfskemnlinie und aus den Gesamt-,viderständender beiden Fernsender berechnen läßt. Nach Einsetzen dieser Widerstände b und cbefindet sich die Brückenanordnung erst dann im Gleichgewicht, `nenn der Istwertder gemessenen Rauchgasmenge mit dem Sollwert bei der vorhandenen Keisselfast übereinstimmt.Sind beide Feruscader z. B. auf einen Gesamtwiderstand von je 200 Ohm abgeglichenund entspricht die Steuerhilfskennlinie bei 40 t/h z. B. einem Wert von 33,5% Rauchgasmengeund bei 140 t/h einem Wert von 76% Rauchgasinenge bei z. B. 200 tjh Skalenendwertdes Dampfmengenmessers, so haben die Brückenwiderstände bei dieser Anordnung folgendeGröße:Bei 40 t;'h Bei 140 t/h
Ohm
Ohm
R1 0,335 - 200 = 67 0,76 - 200 = 152
R2 (200-67) -E- b (200-152) + b
R3 -- 4 . 200 -f- c140 . 200 -i- c
200 200
R, 200-40 = 160 200-140 = 60
Aus den beiden sich hieraus ergebenden Gleichungen finit den beiden Unbekanntenb und c ergeben sich rechnerisch bei diesem Beispiel die Lösungen finit b = 3 Ohmund c- 39 Ohm. Damit ist die Regelbrücke endgültig festgelegt und kann ohneweitere umständliche Versuche :direkt zur Regelung der wirtschaftlichsten Feuerführungbenutzt werden.An arrangement is shown in FIG. Here a control bridge with two normal remote resistance wires C and D is shown, which are operated by the flue gas and steam meter. The feed current i flows to the brush of the flue gas remote transmitter C and flows from the brush of the steam remote transmitter D again. The zero galvanometer E fitted in the diagonal of the bridge with drop bracket actuation makes a deflection from the center position to the left or right if the two remote transmitter positions deviate from the set ratio and thus actuates the control current for the forward or reverse running control motor F for air regulation. In this normal arrangement, which always assigns a certain amount of flue gas to a certain identical Da: mpfmemge, to be able to assign any other desired flue gas amount setpoint to a certain amount of steam, a resistor a at the end of the remote transmitter winding ofD with such a resistor is first used in this circuit used so that both resistance windings have the same total resistance. So that the flue gas quantity belonging to the linear control line is automatically regulated for the respective steam shortage, after the end point of the remote transmitter C for the flue gasquantity and before the starting point of the resistance remote, end D of the steam quantity, a resistorb and c are inserted into the bridge circuit, the size of which is different can be calculated from the position of the auxiliary control line and from the total resistances of the two remote transmitters. After these resistors b and c have been inserted, the bridge arrangement is only in equilibrium when the actual value of the measured amount of smoke gas corresponds to the nominal value for the existing Keisselfast. Are both Feruscader z. B. adjusted to a total resistance of 200 ohms each and corresponds to the auxiliary control characteristic at 40 t / h z. B. a value of 33.5% flue gas quantity and at 140 t / h a value of 76% flue gas quantity at z. B. 200 tjh full scale value of the steam flow meter, the bridge resistances with this arrangement have the following size: At 40 t; 'h At 140 t / h
ohm
ohm
R1 0.335-200 = 67 0.76-200 = 152
R2 (200-67) -E- b (200-152) + b
R3 - 4th 200 -f- c140 . 200 -i- c
200 200
R, 200-40 = 160 200-140 = 60
The two resulting equations finite the two unknowns b and c result mathematically in this example as the finite solutions b = 3 ohms and c- 39 ohms. The control bridge is now finally established and can be used directly to control the most economical fire control without further cumbersome attempts.
Bei jeder Last wird dann von der elektrischen Regelbrücke so langeein Impuls gegeben, bis der Istwert der Rauchgasm.enge dem Sollwert der Rauchgasmengeentspricht, Bei der Berechnung der Nebenwiderstände b und c in der Regelbrücke genügtdie Ermittlung aus zwei Werten der Steuerhilfskennlinie bei zwei Kessellasten, undzwar einer kleinen und einer großen Last, da wegen der linearen Charakteristik derFei-nsenderwicklungen die Nebenwiderstände b und c auch bei anderen Kessellastenunverändert bleiben.With every load, the electrical control bridge then lasts that longan impulse is given until the actual value of the flue gas quantity equals the nominal value of the flue gas quantityWhen calculating the shunt resistances b and c in the control bridge, it is sufficientthe determination from two values of the auxiliary control characteristic with two boiler loads, anda small and a large load, because of the linear characteristics of theThe shunt resistors b and c also apply to other boiler loadsremain unchanged.
Für die praktische Ausführung der automatischen. Regelanlage ist eszweckmäßig, die übliche Regelanlage für die Grundregelung von Luft und Brennstoffunverändert beizubehalten. Es sind hierzu der Luftmengen- und der Bren.nstoffm.engenreglererforderlich, die den Impuls für die Einhaltung der richtigem Brennstoffzufuhr durchden Dampfdruck erhalten. Zu dieser d er Brennstoffmenge proportionalen Luftregelungtritt -dann die erläuterte Zusatzregelung hinzu, welche die Feinregulierung derLuftmenge nach denn jeweiligen Sollwert der Rauchgasmenge übernimmt.For the practical execution of the automatic. It is the control systemappropriate, the usual control system for the basic control of air and fuelto be kept unchanged. The air volume and fuel volume controllers are used for this purposenecessary to provide the impetus for maintaining the correct fuel supplyget the vapor pressure. Air control proportional to the amount of fuelThen the explained additional regulation occurs, which fine-tunes theAir volume according to the respective target value of the smoke gas volume takes over.