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DE4117796A1 - Superheated steam temp. regulation - uses post-injection enthalpy to allow controlled spraying of water into superheater even on saturation curve and in wet steam region - Google Patents

Superheated steam temp. regulation - uses post-injection enthalpy to allow controlled spraying of water into superheater even on saturation curve and in wet steam region

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Publication number
DE4117796A1
DE4117796A1 DE19914117796 DE4117796A DE4117796A1 DE 4117796 A1 DE4117796 A1 DE 4117796A1 DE 19914117796 DE19914117796 DE 19914117796 DE 4117796 A DE4117796 A DE 4117796A DE 4117796 A1 DE4117796 A1 DE 4117796A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
enthalpy
injection
setpoint
temperature limit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19914117796
Other languages
German (de)
Inventor
Werner Dr Ing Reich
Horst-Dieter Dipl Ing Kaldun
Uwe Dipl Ing Krueger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reich Werner Dr-Ing 03048 Cottbus De Krueger
Original Assignee
VEAG Vereinigte Energiewerke AG
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Publication date
Application filed by VEAG Vereinigte Energiewerke AG filed Critical VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority to DE19914117796 priority Critical patent/DE4117796A1/en
Publication of DE4117796A1 publication Critical patent/DE4117796A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00Controlling superheat temperature
    • F22G5/12Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

Satd. steam from a separator (O) passes through two parallel superheaters with elements (e.g. 2,6,11) connected together in series by mixer tubes (4,9) into which water is injected (14,15). Cascade control in normal operation uses the enthalpy of the steam after controlled injection as an auxiliary parameter, determined from measurements of pre-injection temp., quantity of water added, steam outlet mass flow, and pressure measured at locations as close as possible to the points of injection. ADVANTAGE - Enthalpy used normally as auxiliary control parameter becomes main one during start-up and in low-load operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Zum Schutz der Überhitzer von Dampfanlagen vor Temperaturüberschreitungen wird in Abhängigkeit vom erreichten Temperaturniveau die Einspritzung in Betrieb genommen. Dazu sind Einspritzregelventile jeweils mit einem von der Beheizung und Beströmung des Überhitzers sowie der Temperatur vor und nach Überhitzer beaufschlagten Regelkreis verbunden.To protect the superheater of steam systems from excessive temperatures depends on the temperature level reached the injection started. To do this Injection control valves each with one from the heater and flow of the superheater and the temperature before and connected to the control circuit acted upon by the superheater.

Üblicherweise wird hierzu eine Kaskadenregelung mit der Temperatur nach Überhitzer als Regelgröße und der Temperatur nach Einspritzung als Hilfsregelgröße benutzt (Thiel, H. J.: Kraftwerksregelungstechnik, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1969, S. 178 f).Cascade control with temperature is usually used for this according to superheater as control variable and temperature according to Injection used as an auxiliary control variable (Thiel, H. J .: Power plant control technology, VEB German publishing house for basic material industry, Leipzig, 1969, p. 178 f).

Es ist bekannt, im Anfahr- und Schwachlastbetrieb eines Dampfkessels den Folgeregler allein als Anfahrregler und die Hilfsregelgröße Temperatur nach Einspritzung dann als Regelgröße zu benutzen. Dafür wird ein unterer Sollwert vorgegeben, dessen zeitabhängiger Wert aus der Summe der vom gemessenen Druck abhängigen Sättigungstemperatur und einen konstanten oder wählbaren Temperaturzuschlag zur Berücksichtigung einer mindestnotwendigen Überhitzung gebildet wird (D 2 27 768).It is known in the start-up and low-load operation of a steam boiler the slave controller alone as a starting controller and the auxiliary control variable Temperature after injection as a controlled variable to use. For this, a lower setpoint is specified, the time-dependent value from the sum of the measured pressure dependent saturation temperature and a constant or selectable Temperature surcharge to take into account a minimum necessary overheating is formed (D 2 27 768).

Der technologische Arbeitsbereich dieser Einspritzung liegt somit im Bereich des überhitzten Dampfes. Dieser ist immer dann eingehalten, wenn die Aufheizspanne des zu regelnden Überhitzers kleiner ist als die Differenz zwischen der möglichen Grenztemperatur nach der Überhitzerstufe und der Sättigungstemperatur.The technological working area of this injection lies thus in the area of the superheated steam. This is always then observed when the heating span of the to be regulated Superheater is smaller than the difference between the possible ones Limit temperature after the superheater stage and the saturation temperature.

Überschreitet die Aufheizspanne des Überhitzers diesen Arbeitsbereich im Bereich des überhitzten Dampfes, wäre die Einhaltung der Grenztemperatur nach der Überhitzerstufe nur dann möglich, wenn durch Einspritzen der Dampf bis in das Naßdampfgebiet gekühlt wird. If the superheater's heating span exceeds this working range in the area of superheated steam, that would be Compliance with the limit temperature after the superheater level only possible if the steam is injected into the Wet steam area is cooled.  

In der Literatur ist darauf verwiesen, daß der Temperatursollwert aber nicht den Wert der Sättigungstemperatur erreichen darf, da sonst unkontrolliert und wirkungslos in den Naßdampf eingespritzt wird (Heger, H. u. a.: Besseres vollautomatisches Fahren von KW-Blöcken; Energie u. Automation Leittechnik im Kraftwerk, Ausgabe April 1988, S. 24-27). Herkömmliche Regelverfahren versagen dann. Dies trifft auch auf ein bekanntes Verfahren gemäß DE 31 21 442 zu, bei dem in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Dampftemperatur-Sollwert ein Einspritzmedium zur Temperaturänderung mengenmäßig geregelt in den Dampf eingespritzt wird, indem aus den gemessenen Temperaturen und Drücken vor und hinter der Einspritzstelle die Dampfenthalpien bestimmt werden und mittels dieser Größen und der Enthalpie des Einspritzmediums und der Menge des einströmenden Dampfes der Sollwert für die Einspritzmediummenge bestimmt wird.In the literature, reference is made to the fact that the temperature setpoint but do not reach the value of the saturation temperature may, because otherwise uncontrolled and ineffective in the Wet steam is injected (Heger, H. et al .: Better fully automatic Driving KW blocks; Energy and Automation Control technology in the power plant, April 1988 edition, pp. 24-27). Conventional control procedures then fail. This is also true to a known method according to DE 31 21 442, in which depending on a specified steam temperature setpoint an injection medium for temperature change in quantity regulated in the steam is injected by taking from the measured Temperatures and pressures in front of and behind the injection point the steam enthalpies are determined and by means of these sizes and the enthalpy of the injection medium and the Amount of incoming steam is the setpoint for the quantity of injection medium is determined.

Die Verwendung der Temperatur vor und besonders nach Einspritzung setzt nämlich voraus, daß stets überhitzter Dampf strömt.The use of the temperature before and especially after injection namely presupposes that always overheated steam flows.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Dampftemperaturregelung mit einer solchen Führungsgröße zu schaffen, das ein kontrolliertes Einspritzen auch bei Erreichen der Sättigungslinie und im Naßdampfgebiet ermöglicht. Dabei wird von einer Kaskadenregelung im Normalbetrieb und dem Einsatz eines Anfahrreglers im Anfahr- und Schwachlastbetrieb ausgegangen.The invention is based on the technical problem, a method for steam temperature control with such a command variable to create a controlled injection too enabled when reaching the saturation line and in the wet steam area. This is done by a cascade control in normal operation and the use of a starting controller in the starting and Low load operation assumed.

Erfindungsgemäß wird die Enthalpie nach Einspritzung während des Normalregelbetriebes als Hilfsregelgröße und während des Anfahr- und Schwachlastbetriebes, wenn z. B. in bekannter Weise der Folgeregler alleiniger Anfahrregler ist, als Regelgröße verwendet. Dabei erfolgt die Sollwertvorgabe prozeßabhängig, d. h. sie wird korrigiert. Der Istwert der Enthalpie nach Einspritzung wird dabei aus den Meßwerten Dampftemperatur vor Einspritzung, Einspritzwassermenge, Dampfmassenstrom am Austritt des Dampfstrangs und Druck einer der Einspritzstelle am nächsten gelegenen Meßstelle nach der BeziehungAccording to the invention, the enthalpy after injection is during of normal control operation as an auxiliary control variable and during the Start-up and low-load operation when e.g. B. in known How the slave controller is the sole starting controller, as a controlled variable used. The setpoint is set depending on the process, d. H. it will be corrected. The actual value of the enthalpy after injection, the measured values become steam temperature before injection, amount of injection water, steam mass flow at the outlet of the steam line and pressure of one of the injection points  nearest measuring point according to the relationship

bestimmt, in derdetermined in the

h₂ die Enthalpie nach Einspritzung,
h₁ die Enthalpie vor Einspritzung,
hw die Enthalpie des Einspritzwassers (ermittelt aus Messungen des Druckes und der Temperatur des Einspritzwassers oder Festwertvorgabe),
der Dampfmassenstrom am Austritt eines Dampfstranges,
E die Einspritzwassermenge und
fE einen Faktor bedeuten,
h₂ the enthalpy after injection,
h₁ the enthalpy before injection,
h w the enthalpy of the injection water (determined from measurements of the pressure and temperature of the injection water or fixed value specification),
the steam mass flow at the outlet of a steam train,
E the amount of water injected and
f E mean a factor

der der Quotient aus dem Produkt von Dampfmassenstrom () und Anzahl der Überhitzerstränge je Dampfstrang, an dessen Austritt der Dampfmassenstrom () gemessen wird, und der Differenz zwischen Dampfmassenstrom () und der Summe der Einspritzwassermengen der der betrachteten Einspritzstelle nachfolgenden Einspritzungen ist. Dieser Faktor ermöglicht es, mit Hilfe der am Austritt des Dampfstranges vorhandenen Meßtechnik und des damit gemessenen Dampfmassenstromes den Dampfmassenstrom nach der Einspritzstelle zu bestimmen. Er wird für verschiedene Lastpunkte ermittelt und entweder als Konstante oder als Näherungsfunktion, z. B. linear, für den Lastbereich vorgegeben.which is the quotient of the product of steam mass flow () and number of superheater trains per steam train, on the Outlet of the steam mass flow () is measured, and the Difference between steam mass flow () and the sum of the Injection water quantities of the injection point under consideration subsequent injections. This factor enables it, with the help of those present at the outlet of the steam train Measurement technology and the measured steam mass flow Determine the mass flow of steam after the injection point. He is determined for different load points and either as Constant or as an approximation function, e.g. B. linear for Load range specified.

Für den Anfahr- und Schwachlastbetrieb werden für die Temperatur nach Überhitzer eine obere Temperaturgrenze ϑ₁, eine untere Temperaturgrenze ϑ₂, eine Tot- und Verzugszeit tK und für die Sollwertführung der Enthalpie nach Einspritzung im Heißdampfgebiet ein Enthalpiezuschlag Δh₁ und ein Minimalabstand Δhmin zur Sättigungsenthalpieh′′, ein Sollwertkorrekturglied Δh₂ sowie ein Enthalpiekorrektur k₂ und im Naßdampfgebiet ein Dampfgehaltsvorgabewert xx, ein Sollwertkorrekturglied Δx sowie ein Dampfgehaltskorrektor k₁ mittels experimenteller oder theoretischer Prozeßanalyse ermittelt, und es wird bei Erreichen der oberen Temperaturgrenze ϑ₁ oder der unteren Temperaturgrenze ϑ₂ ein Zwischensollwert Xz mit einer zulässigen Änderungsgeschwindigkeit angefahren. Der Zwischensollwert Xz wird im Heißdampfgebiet beim Anfahren ausgehend von der oberen Temperaturgrenze ϑ₁ nach der BeziehungFor start-up and low-load operation, an upper temperature limit ϑ₁, a lower temperature limit ϑ₂, a dead time and delay time t K are used for the temperature after the superheater and an enthalpy surcharge Δh₁ and a minimum distance Δh min to the saturation enthalpy for the setpoint management of the enthalpy after injection in the superheated steam area ′ ', A setpoint correction element Δh₂ as well as an enthalpy correction k₂ and in the wet steam area a preset steam content value x x , a setpoint correction element Δx and a steam content corrector k₁ by means of experimental or theoretical process analysis, and an intermediate setpoint X z is reached when the upper temperature limit ϑ₁ or the lower temperature limit ϑ₂ is reached approached a permissible rate of change. The intermediate setpoint X z is in the hot steam area when starting from the upper temperature limit ϑ₁ according to the relationship

Xz = h′′+Δh₁-Δh₂, (2)X z = h ′ ′ + Δh₁-Δh₂, (2)

beim Anfahren ausgehend von der unteren Temperaturgrenze ϑ₂ nach der Beziehungwhen starting from the lower temperature limit ϑ₂ after the relationship

Xz = h′′+Δhmin+Δh₂ (3)X z = h ′ ′ + Δh min + Δh₂ (3)

und im Naßdampfgebiet nach der Beziehungand in the wet steam area according to the relationship

Xz = h′+(xx+Δx) (h′′-h′) (4)X z = h ′ + (x x + Δx) (h ′ ′ - h ′) (4)

(worin h′ die Enthalpie des siedenden Wassers bedeutet) gebildet.(where h ′ means the enthalpy of the boiling water) educated.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Korrektur des Zwischensollwertes für das Heißdampfgebiet nach der Beziehung (2) erstmals beim Erreichen der oberen Temperaturgrenze. Sie wird bei Überschreiten oder erneutem Erreichen dieser Temperaturgrenze solange in Zeitzyklen, die der Tot- und Verzugszeit tK entsprechen, fortgesetzt, bis zunächst die Differenz zwischen dem Enthalpiezuschlag und dem Sollwertkorrekturglied Δh₂ gleich oder kleiner dem Minimalabstand Δhmin ist. Danach werden Zeitzyklen zur Korrektur des Zwischensollwertes für das Naßdampfgebiet nach der Beziehung (4) wirksam. Bei Erreichen der unteren Temperaturgrenze setzt ein analoger Umkehrprozeß ein, und der Zwischensollwert wird nach den Beziehungen (4) und/oder (5) bestimmt.In a further embodiment of the invention, the intermediate setpoint for the superheated steam zone is corrected for the first time when the upper temperature limit is reached according to relationship (2). If this temperature limit is exceeded or again reached, it continues in time cycles which correspond to the dead time and delay time t K until the difference between the enthalpy surcharge and the setpoint correction element Δh₂ is equal to or less than the minimum distance Δh min . Thereafter, time cycles for correcting the intermediate setpoint for the wet steam region according to the relationship (4) take effect. When the lower temperature limit is reached, an analog reversal process begins and the intermediate setpoint is determined according to relationships (4) and / or (5).

Vor Zyklusbeginn wird das Sollwertkorrekturglied Δh₂ für das Heißdampfgebiet generell und das Sollwertkorrekturglied Δx für das Naßdampfgebiet nur beim Anfahren ausgehend von der oberen Temperaturgrenze ϑ₁ Null gesetzt und bei jedem Zeitzyklus tK das Sollwertkorrekturglied Δh₂ durch Addition des Enthalpiekorrektors k₂ mit dem aktuellen Wert und das Sollwertkorrekturglied Δx beim Anfahren ausgehend von der oberen Temperaturgrenze ϑ₁ durch Addition und beim Anfahren ausgehend von der unteren Temperaturgrenze ϑ₂ durch Subtraktion des Dampfgehaltskorrektors k₁ zum/vom aktuellen Wert neu gebildet.Before the start of the cycle, the setpoint correction element Δh₂ for the superheated steam area is set in general and the setpoint correction element Δx for the wet steam area only when starting from the upper temperature limit ϑ₁ zero and the setpoint correction element Δh₂ by adding the enthalpy corrector k₂ with the current value and the setpoint correction element Δx for each time cycle t K when starting from the upper temperature limit ϑ₁ by addition and when starting from the lower temperature limit ϑ₂ by subtracting the steam content corrector k₁ to / from the current value newly formed.

Die Erfindung sichert kontrollierte Einspritzungen im Normalbetrieb mit Kaskadenregelung und im Anfahrreglerbetrieb auch beim Eintritt in das Naßdampfgebiet. Die Möglichkeit der Istwertermittlung der Enthalpie nach Einspritzung durch die patentgemäße Verknüpfung der meßbaren Größen ist die Basis für die Auswahl dieses Enthalpiewertes als Hilfs- bzw. Hauptregelgröße. Damit ist der Vorteil verbunden, auch im Anfahr- und Schwachlastbetrieb eine durchgängige, d. h. für das Heiß- und Naßdampfgebiet gleichermaßen geltende korrigierbare Sollwertvorgabe durch Enthalpiezuschläge bzw. Dampfgehaltsvorgabewerte zu ermöglichen, bis die Kaskadenregelung wieder wirksam wird.The invention ensures controlled injections in normal operation with cascade control and in start-up controller operation too when entering the wet steam area. The possibility of Determining the actual value of the enthalpy after injection by The basis is the patented linking of the measurable sizes for the selection of this enthalpy value as an auxiliary or main control variable. This has the advantage of also and low-load operation a continuous, d. H. for the hot and wet steam area equally applicable correctable setpoint through enthalpy surcharges or steam content values to enable the cascade control to take effect again becomes.

Die nähere Erläuterung des Verfahrens erfolgt anhand der Zeichnung. Fig. 1 zeigt beispielhaft einen aus zwei parallel geschalteten Überhitzersträngen ausgeführten Dampfstrang mit einer unendlichen Anzahl von Überhitzerstufen und Einspritzungen sowie den üblicherweise vorhandenen Betriebsmeßeinrichtungen, soweit sie für die Erläuterung der Ermittlung der Enthalpie des gekühlten Dampfes relevant sind. Fig. 2 gibt die Verknüpfung der Dampftemperatur nach Überhitzer mit der Sollwertvorgabe für die Dampfenthalpie nach Einspritzung als Regelgröße im Anfahrreglerbetrieb wieder. The process is explained in more detail using the drawing. Fig. 1 shows an example of an exported from two parallel-connected steam superheater strands strand with an infinite number of superheater stages and injections, as well as the normally present Betriebsmeßeinrichtungen, as far as they are relevant to the explanation of the determination of the enthalpy of the steam-cooled. Fig. 2, the linkage is of the steam temperature after the superheater with the preset value for the steam enthalpy by injection as a control variable in Anfahrreglerbetrieb again.

Der trockengesättigte Dampf strömt aus dem Trenngefäß 0, mit welchem der Verdampfungsendpunkt fixiert ist, durch die Leitungen 1; 3; 5; 7; 8; 10; 12 zum Dampfstrangaustritt 13. In den Überhitzern 2; 6; 11 erfolgt die Temperaturerhöhung des Dampfes. Die jeweiligen Überhitzeraustrittstemperatur wird mit den Einspritzungen 14; 15 in den Mischrohren 4; 9 geregelt. Zur Bestimmung der Enthalpie des siedenden Wassers h′ und der Enthalpie des trockengesättigten Dampfes h′′ (Fig. 2) werden die Druckmeßstellen p₀ oder pn herangezogen, wobei ihre Auswahl entsprechend der Lage der Einspritzung im Dampfstrang erfolgt. Die Enthalpie des Dampfes nach der Einspritzung h₂ in den Leitungen 5; 10 wird für jeden Zeittakt des Reglers neu aus den Meßstellen Dampftemperatur vor der Einspritzung ϑ₁ bzw. ϑn-1, Einspritzwassermenge mw1 bzw. mwn, Dampfmassenstrom am Austritt des Dampfstranges n und dem Druck im Überhitzersystem p₀ bzw. pn ermittelt.The dry saturated steam flows from the separation vessel 0 , with which the evaporation end point is fixed, through the lines 1 ; 3 ; 5 ; 7 ; 8 ; 10 ; 12 to the steam line outlet 13 . In the superheaters 2 ; 6 ; 11 , the temperature of the steam increases. The respective superheater outlet temperature is with the injections 14 ; 15 in the mixing tubes 4 ; 9 regulated. To determine the enthalpy of the boiling water h 'and the enthalpy of the dry saturated steam h''( Fig. 2), the pressure measuring points p₀ or p n are used, their selection being made according to the position of the injection in the steam train. The enthalpy of the steam after injection h₂ in lines 5 ; 10 is newly determined for each time cycle of the controller from the measuring points steam temperature before injection ϑ₁ or ϑ n-1 , amount of injection water m w1 or m wn , steam mass flow at the outlet of the steam train n and the pressure in the superheater system p₀ or p n .

Für die Einspritzung 4 im Überhitzerstrang 1 gilt folgende BeziehungThe following relationship applies to injection 4 in superheater train 1

wobeiin which

h₅ die Enthalpie nach der Einspritzung,
h₃ die Enthalpie vor der Einspritzung, ermittelt aus ϑ1.1 und p₀,
hw die Enthalpie des Einspritzwassers, ermittelt aus Druck- und Temperaturmessungen in der Einspritzwasserleitung (nicht dargestellt) oder als Festwert vorgegeben,
n der Dampfmassenstrom am Austritt eines Dampfstranges,
w1.1 die Einspritzwassermenge und
fE1.1 einen Faktor bedeuten,
der der Quotient aus dem Produkt von Dampfmassenstrom n und dem Faktor 2 (Anzahl der Überhitzerstränge je Dampfstrang, an dessen Austritt der Dampfmassenstrom gemessen wird) und der Differenz zwischen Dampfmassenstrom n und der Summe der Einspritzwassermengen der der betrachteten Einspritzstelle nachfolgenden Einspritzungen ist (w2.1 bis wn.1).
h₅ the enthalpy after injection,
h₃ the enthalpy before the injection, determined from ϑ 1.1 and p₀,
h w is the enthalpy of the injection water, determined from pressure and temperature measurements in the injection water line (not shown) or specified as a fixed value,
n the steam mass flow at the outlet of a steam train,
w1.1 the quantity of injection water and
f E1.1 mean a factor
which is the quotient of the product of steam mass flow n and the factor 2 (number of superheater branches per steam branch, at the outlet of which the steam mass flow is measured) and the difference between steam mass flow n and the sum of the injection water quantities of the injections following the injection point under consideration ( w2.1 to wn.1 ).

In dem Dampfenthalpiediagramm gem. Fig. 2 ist die Sollwertführung durch die Kurve hnE (Enthalpie nach Einspritzung) im Heißdampfgebiet oberhalb der Sättigungsenthalpie h′′ und innerhalb des Naßdampfgebietes zwischen der Sättigungsenthalpie h′′ und der Enthalpie des siedenden Wasser h′ über der Zeit t in Abhängigkeit vom Verlauf der Kurve Dampftemperatur nach Überhitzer ϑnÜH in bezug auf die ermittelte bzw. festgelegte untere und obere Temperaturgrenze ϑ₁; ϑ₂ gekennzeichnet.In the steam enthalpy diagram acc. Fig. 2 is the setpoint control through the curve h nE (enthalpy after injection) in the superheated steam area above the saturation enthalpy h '' and within the wet steam area between the saturation enthalpy h '' and the enthalpy of the boiling water h 'over time t depending on the course the curve steam temperature after superheater ϑ nÜH in relation to the determined or specified lower and upper temperature limit ϑ₁; ϑ₂ marked.

Zum Zeitpunkt t₁ sind die Kriterien für die Inbetriebnahme der Einspritzung erfüllt, und es wird in bekannter Weise der untere Sollwert Xsu angefahren, dessen zeitabhängiger Wert aus der Summe der vom Druck p₀ bzw. pn abhängigen Sättigungsenthalpie h′′ und einem konstanten oder wählbaren Enthalpiezuschlag Δh₁ zur Berücksichtigung der mindestnotwendigen Überhitzung des gekühlten Dampfes gebildet wird (Zeitpunkt t₂). Sobald die Temperatur nach Überhitzer die obere Temperaturgrenze ϑ₁ erreicht (Zeitpunkt t₃) erfolgt die Bildung des Zwischensollwertes Xz1 nach der BeziehungAt the time t 1, the criteria for starting the injection are met, and the lower setpoint X su is approached in a known manner, the time-dependent value of which is dependent on the sum of the pressure p₀ or p n dependent saturation enthalpy h '' and a constant or selectable Enthalpy surcharge Δh₁ to take into account the at least necessary superheating of the cooled steam (time t₂). As soon as the temperature after the superheater reaches the upper temperature limit ϑ₁ (time t₃), the intermediate setpoint X z1 is formed according to the relationship

Xz = h′′+Δh₁-Δh₂ (2)X z = h ′ ′ + Δh₁-Δh₂ (2)

mitWith

Δh₂ = Δh₂+k₂ (2a)Δh₂ = Δh₂ + k₂ (2a)

und der Randbedingungand the boundary condition

Xz h′′-Δhmin, (2b)X z h ′ ′ - Δh min , (2b)

wobei für die Bildung von Xz1 Δh₂ gleich Null gesetzt wird. being set to zero for the formation of X z1 Δh₂.

Hierbei bedeutenHere mean

Xz der Zwischensollwert,
h′′ die vom Druck abhängige Enthalpie des gesättigten Dampfes,
Δh₁ ein Enthalpiezuschlag,
Δh₂ ein Sollwertkorrekturglied,
k₂ ein Enthalpiekorrektor,
Δhmin der minimal einzustellende Enthalpiewert bei der Regelung im Heißdampfgebiet.
X z is the intermediate setpoint,
h ′ ′ the pressure-dependent enthalpy of the saturated steam,
Δh₁ an enthalpy surcharge,
Δh₂ a setpoint correction element,
k₂ an enthalpy corrector,
Δh min the minimum enthalpy value to be set for control in the superheated steam area.

Mit Erreichen von Xz1 (Zeitpunkt t₄) wird eine Verzögerung wirksam gemacht, die den Sollwert für die Zeit tK konstant hält, wobei tK der Tot- und Verzugszeit der Regelstrecke entspricht. Nach Ablauf von tK (Zeitpunkt t₅) erfolgt erneut die Prüfung der Überhitzeraustrittstemperatur.When X z1 (time t₄) is reached, a delay is activated which keeps the setpoint constant for the time t K , where t K corresponds to the dead time and delay time of the controlled system. After t K (time t₅) the superheater outlet temperature is checked again.

Ist ihr Wert noch immer größer als ϑ₁, wird der Zwischensollwert Xz nach (2) und (2a) neu gebildet. Wird jedoch die Bedingung (2b) nicht mehr erfüllt (Zeitpunkt t₇), erfolgt die Sollwertbildung nach der BeziehungIf their value is still greater than ϑ₁, the intermediate setpoint X z is newly formed according to (2) and (2a). However, if condition (2b) is no longer met (time t₇), the setpoint is generated according to the relationship

Xz = h′+(xx-Δx) (h′′-h′) (4)X z = h ′ + (x x -Δx) (h ′ ′ - h ′) (4)

und der Anfangsbedingung Δx=0,
wobei
and the initial condition Δx = 0,
in which

Xz der Zwischensollwert für die Enthalpieregelung des Dampfes im Naßdampfgebiet,
h′ die vom Druck abhängige Enthalpie des siedenden Wassers,
xx ein Dampfgehaltsvorgabewert,
Δx ein Sollwertkorrekturglied,
k₁ ein Dampfgehaltskorrektor,
h′′ die vom Druck abhängige Enthalpie des gesättigten Dampfes bedeuten.
X z is the intermediate setpoint for the enthalpy control of the steam in the wet steam area,
h ′ the pressure-dependent enthalpy of the boiling water,
x x a preset steam content value,
Δx a setpoint correction element,
k₁ a steam content corrector,
h '' mean the pressure-dependent enthalpy of the saturated steam.

Der Zwischensollwert Xz3 wird ebenfalls mit der Enthalpieänderungsgeschwindigkeit angefahren und zum Zeitpunkt t₈ erreicht. Nach Ablauf von tK (Zeitpunkt t₉) erfolgt erneut die Prüfung der Temperatur nach Überhitzer. Ist ihr Wert noch immer größer als ϑ₁, wird der Sollwert Xz nach Beziehung (3) neu gebildet, wobei das Sollwertkorrekturglied Δx nach folgender Beziehung ermittelt wirdThe intermediate setpoint X z3 is also approached with the enthalpy change rate and reached at time t₈. After t K (time t₉), the temperature is checked again after the superheater. If its value is still greater than ϑ₁, the setpoint X z is newly formed according to relationship (3), the setpoint correction element Δx being determined according to the following relationship

Δx = Δx+k₁ (4a)Δx = Δx + k₁ (4a)

Zum Zeitpunkt t₁₂ unterschreitet die Temperatur nach Überhitzer die untere Temperaturgrenze ϑ₂.At the time t₁₂ the temperature falls below superheater the lower temperature limit ϑ₂.

Der Zwischensollwert Xz5 wird dabei nach Beziehung (4) weiter gebildet, wobeiThe intermediate setpoint X z5 is further developed according to relationship (4), wherein

Δx = Δx-k₁ (4b)Δx = Δx-k₁ (4b)

ist. Dieser Sollwert ist zum Zeitpunkt t₁₃ erreicht. Nach Ablauf der Tot- und Verzugszeit tK ist die Temperatur nach Überhitzer noch kleiner als die untere Temperaturgrenze Δ₂, so daß die Bildung des Zwischensollwertes Xz so lange nach (4) und (4b) erfolgt, wie die Randbedingungis. This setpoint is reached at time t₁₃. After the dead time and delay time t K , the temperature after the superheater is still lower than the lower temperature limit Δ₂, so that the intermediate setpoint X z is formed as long as (4) and (4b) as the boundary condition

xx+Δx 1x x + Δx 1

erfüllt ist.is satisfied.

Danach erfolgt die Bildung des Zwischensollwertes nachThe intermediate setpoint is then created

Xz = h′′+Δhmin+Δh₂ (3)X z = h ′ ′ + Δh min + Δh₂ (3)

mit der Anfangsbedingung Δh₂=0 und für weitere Zeitzyklen mit Δh₂ nach (2a).with the initial condition Δh₂ = 0 and for further time cycles with Δh₂ according to (2a).

Claims (3)

1. Verfahren zur Dampftemperaturregelung an Überhitzern von Dampfanlagen durch Einspritzung von Wasser über Einspritzregelventile mit einem Normalregelbetrieb, bei dem eine Kaskadenregelung wirksam ist, und einem Anfahr- und Schwachlastbetrieb, bei dem ein Anfahrregler wirksam ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Enthalpie nach Einspritzung während des Normalregelbetriebes als Hilfsregelgröße und während des Anfahr- und Schwachlastbetriebes, wenn z. B. in bekannter Weise der Folgeregler alleiniger Anfahrregler ist, als Regelgröße verwendet wird, wobei die Sollwertvorgabe prozeßabhängig erfolgt und korrigiert wird, und daß der Istwert der Enthalpie nach Einspritzung aus den Meßwerten Dampftemperatur vor Einspritzung, Einspritzwassermenge, Dampfmassenstrom am Austritt des Dampfstranges und Druck einer der Einspritzstelle am nächsten gelegenen Meßstelle nach der Beziehung bestimmt wird, in derh₂ die Enthalpie nach Einspritzung,
h₁ die Enthalpie vor Einspritzung,
hw die Enthalpie des Einspritzwassers (ermittelt aus Messungen des Druckes und der Temperatur des Einspritzwassers oder Festwertvorgabe),
der Dampfmassenstrom am Austritt eines Dampfstranges,
E die Einspritzwassermenge und
fE einen Faktor bedeuten,der der Quotient aus dem Produkt von Dampfmassenstrom () und Anzahl der Überhitzerstränge je Dampfstrang, an dessen Austritt der Dampfmassenstrom () gemessen wird, und der Differenz zwischen Dampfmassenstrom () und der Summe der Einspritzwassermengen der der betrachteten Einspritzstelle nachfolgenden Einspritzungen ist und der für verschiedene Lastpunkte ermittelt wurde und entweder als Konstante oder als Näherungsfunktion, z. B. linear, für den Lastbereich vorgegeben wird.
1. A method for steam temperature control on superheaters of steam systems by injecting water via injection control valves with a normal control mode, in which a cascade control is effective, and a start-up and low-load mode, in which a start-up controller is effective, characterized in that the enthalpy after injection during the Normal control operation as an auxiliary control variable and during start-up and low-load operation, if z. B. in a known manner, the slave controller is the sole starting controller, is used as a control variable, the setpoint being set depending on the process and corrected, and that the actual value of the enthalpy after injection from the measured values steam temperature before injection, quantity of injection water, steam mass flow at the outlet of the steam train and pressure the measuring point closest to the injection point according to the relationship is determined, in which the enthalpy after injection,
h₁ the enthalpy before injection,
h w the enthalpy of the injection water (determined from measurements of the pressure and temperature of the injection water or fixed value specification),
the steam mass flow at the outlet of a steam train,
E the amount of water injected and
f E mean a factor that is the quotient of the product of the steam mass flow () and the number of superheater strands per steam train, at the outlet of which the steam mass flow () is measured, and the difference between the steam mass flow () and the sum of the injection water quantities following the injection point under consideration Injections is and which was determined for different load points and either as a constant or as an approximate function, for. B. linear, is specified for the load range.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für den Anfahr- und Schwachlastbetrieb für die Temperatur nach Überhitzer eine obere Temperaturgrenze (ϑ₁), eine untere Temperaturgrenze (ϑ₂), eine Tot- und Verzugszeit (tK) und für die Sollwertführung der Enthalpie nach Einspritzung im Heißdampfgebiet ein Enthalpiezuschlag (Δh₁) und ein Minimalabstand (Δhmin) zur Sättigungsenthalpie (h′′), ein Sollwertkorrekturglied (Δh₂) sowie ein Enthalpiekorrektor (k₂) und im Naßdampfgebiet ein Dampfgehaltsvorgabewert (xx), ein Sollwertkorrekturglied (Δx) sowie ein Dampfgehaltskorrektor (k₁) mittels experimenteller oder theoretischer Prozeßanalyse ermittelt werden und daß bei Erreichen der oberen Temperaturgrenze (ϑ₁) oder der unteren Temperaturgrenze (ϑ₂) ein Zwischensollwert (Xz) mit einer zulässigen Änderungsgeschwindigkeit () angefahren wird, wobei der Zwischensollwert (Xz) im Heißdampfgebiet beim Anfahren ausgehend von der oberen Temperaturgrenze (ϑ₁) nach der Beziehung Xz = h′′+Δh₁-Δh₂, (2)beim Anfahren ausgehend von der unteren Temperaturgrenze (ϑ₂) nach der BeziehungXz = h′′+Δhmin+Δh₂ (3)und im Naßdampfgebiet nach der BeziehungXz = h′+(xx+Δx) (h′′-h′) (4)(worin h′ die Enthalpie des siedenden Wassers bedeutet) gebildet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that for the start-up and low-load operation for the temperature after superheater an upper temperature limit (ϑ₁), a lower temperature limit (ϑ₂), a dead and delay time (t K ) and for the setpoint management of Enthalpy after injection in the superheated steam area, an enthalpy surcharge (Δh₁) and a minimum distance (Δh min ) to the saturation enthalpy (h ′ ′), a setpoint correction element (Δh₂) and an enthalpy corrector (k₂) and in the wet steam area a set steam content value (x x ), a setpoint correction element (Δx ) and a steam content corrector (k₁) can be determined by means of experimental or theoretical process analysis, and that when the upper temperature limit (ϑ₁) or the lower temperature limit (ϑ₂) is reached, an intermediate setpoint (X z ) is approached with a permissible rate of change (), the intermediate setpoint ( X z ) in the superheated steam area when starting from the upper temperature raturgrenze (θ₁) according to the relationship X z = h '' + Δh₁-Δh₂, (2) when starting from the lower limit temperature (θ₂) to the BeziehungX z = h '' + .DELTA.h min + Δh₂ (3) and in the wet steam region according to the relationship X z = h ′ + (x x + Δx) (h ′ ′ - h ′) (4) (where h ′ means the enthalpy of the boiling water). 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Korrektur des Zwischensollwertes (Xz) für das Heißdampfgebiet nach der Beziehung (2) erstmals beim Erreichen der oberen Temperaturgrenze (ϑ₁) erfolgt und bei Überrschreiten oder erneutem Erreichen dieser Temperaturgrenze (ϑ₁) solange in Zeitzyklen, die der Tot- und Verzugszeit (tK) entsprechen, fortgesetzt wird, bis zunächst die Differenz zwischen dem Enthalpiezuschlag (Δh₁) und dem Sollwertkorrekturglied (Δh₂) gleich oder kleiner dem Minimalabstand (Δhmin) ist, und danach Zeitzyklen (tK) zur Korrektur des Zwischensollwertes (Xz) für das Naßdampfgebiet nach der Beziehung (4) wirksam werden und daß bei Erreichen der unteren Temperaturgrenze (ϑ₂) ein analoger Umkehrzyklus einsetzt und der Zwischensollwert (Xz) nach den Beziehungen (3) oder (4) bestimmt wird, wobei vor Zyklusbeginn das Sollwertkorrekturglied (Δh₂) für das Heißdampfgebiet generell und das Sollwertkorrekturglied (Δx) für das Naßdampfgebiet nur beim Anfahren ausgehend von der oberen Temperaturgrenze (ϑ₁) Null gesetzt und bei jedem Zeitzyklus (tK) das Sollwertkorrekturglied (Δh₂) durch Addition des Enthalpiekorrektors (k₂) mit dem aktuellen Wert und das Sollwertkorrekturglied (Δx) beim Anfahren ausgehend von der oberen Temperaturgrenze (ϑ₁) durch Addition und beim Anfahren ausgehend von der unteren Temperaturgrenze (ϑ₂) durch Subtraktion des Dampfgehaltskorrektors (k₁) zum/vom aktuellen Wert neu gebildet wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the correction of the intermediate setpoint (X z ) for the superheated steam area according to the relationship (2) for the first time when the upper temperature limit (ϑ₁) is reached and when this temperature limit is exceeded or reached again (ϑ₁ ) in time cycles that correspond to the dead time and delay time (t K ), until the difference between the enthalpy surcharge (Δh₁) and the setpoint correction element (Δh₂) is equal to or less than the minimum distance (Δh min ), and then time cycles (t K ) to correct the intermediate setpoint (X z ) for the wet steam region according to the relationship (4) and that an analog reversal cycle begins when the lower temperature limit (ϑ₂) is reached and the intermediate setpoint (X z ) according to the relationships (3) or (4) is determined, the setpoint correction element (Δh₂) for the superheated steam area in general and the setpoint correction element (Δx ) for the wet steam area only when starting from the upper temperature limit (ϑ₁) set to zero and at every time cycle (t K ) the setpoint correction element (Δh₂) by adding the enthalpy corrector (k₂) with the current value and the setpoint correction element (Δx) when starting from the upper temperature limit (ϑ₁) by addition and when starting from the lower temperature limit (ϑ₂) by subtracting the steam content corrector (k₁) to / from the current value.
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