DE565043C

DE565043C - Regulation of the supply of liquid heaters with forced circulation of the working medium

Info

Publication number: DE565043C
Application number: DES90829D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Martin Eule
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1929-03-26
Filing date: 1929-03-26
Publication date: 1932-11-25

Description

Regelung der Speisung von Flüssigkeitserhitzern mit Zwangsumlauf des Arbeitsmittels Für die folgenden Ausführungen sei zunächst das sogenannte Grenzdampfverfahren zugrunde gelegt, d. h. ein Verfahren, bei dem flüssiges Arbeitsmittel bei etwa kritischem Druck zwangsläufig durch ein beheiztes Rohrsystem hindurchgedrückt und in ihm bis über die kritische Temperatur erhitzt wird. Der auf diese Weise gewissermaßen durch einen Grenzübergang erzeugte Dampf wird den Verbrauchern über ein Drosselventil zugeführt.Regulation of the supply of liquid heaters with forced circulation of the Working equipment For the following explanations, the so-called limit steam method is first of all taken as a basis, d. H. a process in which the liquid working medium is approximately critical Pressure inevitably pushed through a heated pipe system and up in it is heated above the critical temperature. In this way, in a sense, through Steam generated at a border crossing is fed to consumers via a throttle valve fed.

Das Rohrsystem des Erhitzers, in dem der Übergang des Arbeitsmittels aus dem flüssigen in den dampfförmigen Zustand stattfindet, besitzt keine Speicherfähigkeit. Es ist infolgedessen unmöglich, Änderungen im Dampfbedarf der an den Kessel angeschlossenen Dampfverbraucher aus dem Inhalt des Kessels selbst auszugleichen. Vielmehr muß zur Deckung des Dampfbedarfs eine Regelung der den Kessel zwangsläufig durchströmenden Flüssigkeitsmenge vorgenommen werden. Nun besteht aber bei einem derartigen Dampferzeuger mit Zwangsumlauf des Arbeitsmittels im Gegensatz zum normalen Kessel keine eindeutige Beziehung zwischen Druck und Temperatur. Infolgedessen genügt die Einregelung der Speisewassermenge nicht, sondern sie muß durch eine Regelung der Wärmezufuhr, die auch die Zugregelung in sich schließt, ergänzt werden. Dazu kommt, daß man auch den Druck des erzeugten Dampfes auf irgendeine Weise gleichbleibend halten muß.The pipe system of the heater in which the transition of the working medium takes place from the liquid to the vapor state, has no storage capacity. As a result, it is impossible to anticipate changes in the steam demand of those connected to the boiler Balance steam consumers from the contents of the boiler itself. Rather, must go to Coverage of the steam requirement a regulation of the inevitably flowing through the boiler Amount of liquid to be made. But now there is such a steam generator with forced circulation of the working medium, in contrast to the normal boiler, there is no clear one Relationship between pressure and temperature. As a result, the adjustment of the Not the amount of feed water, but rather it must be controlled by a control of the heat supply the train control also includes, be supplemented. In addition, one also must keep the pressure of the generated steam constant in some way.

Infolge der vielen unabhängigen Größen, die eine solche Kesselregelung an sich erfordern würde, muß man nach Mitteln suchen, wie man aus der Zahl der unabhängigen Größen einige ausscheiden kann. Das läßt sich erreichen, wenn man zunächst einmal den Druck im Kessel durch ein besonderes Regelglied gleichbleibend hält, am einfachsten durch ein Überströmventil. Da eine Regelung der Wärmezufuhr zum Kessel durch einen Wärmeeinfluß, der der Regelung der Flußmenge nachgeschaltet wird, zu träge ist, so ist es zweckmäßig, Flußmenge und Wärmezufuhr gleichzeitig bei Belastungsänderungen zu verändern und durch Nachregelung eine Übereinstimmung zwischen Dampfbedarf, Dampfmenge und Dampftemperatur zu schaffen.As a result of the many independent variables that such a boiler control would require in itself, one must look for means of how to get out of the number of the independent Sizes some can be eliminated. That can be achieved if you first start The easiest way is to keep the pressure in the boiler constant by means of a special control element through an overflow valve. Since a regulation of the heat supply to the boiler by a The influence of heat, which is connected downstream of the regulation of the flow rate, is too sluggish, so it is useful to have the flow rate and heat supply at the same time when the load changes to change and by readjusting a correspondence between the steam requirement and the amount of steam and to create steam temperature.

Die Regelung der FluBmenge, entsprechend dem Dampfbedarf, die sich bei der Verwendung von Kolbenpumpen als Speisepumpen in verhältnismäßig einfacher Weise durchführen läßt, stößt auf beträchtliche Schwierigkeiten, wenn man zur Verwendung von Kreiselpumpen als Speisepumpen übergeht. jeder Belastungsänderung und jeder Änderung im Wärmezustand des Arbeitsmittels folgt eine Änderung der Verlusthöhe im Wärmezustand des Arbeitsmittels im Rohrsystem. Daraus ergibt sich aber infolge der Kennlinie einer Kreiselpumpe sofort eine Änderung der Fördermenge, die um so stärker ist, je flacher die Kennlinie innerhalb des Regelbereiches verläuft. Mit derart schwankenden Fördermengen der Kreiselpumpe kann man nicht oder nur schwer arbeiten.The regulation of the flow rate, according to the steam requirement, which when using piston pumps as feed pumps in relatively easier Performing wisely encounters considerable difficulty when one comes to using it passes from centrifugal pumps as feed pumps. every change in load and everyone Change in The heat condition of the working medium is followed by a change the amount of loss in the hot state of the working medium in the pipe system. From this it follows however, as a result of the characteristic curve of a centrifugal pump, there is an immediate change in the delivery rate, which is stronger, the flatter the characteristic curve runs within the control range. With such fluctuating flow rates of the centrifugal pump, it is difficult or impossible to do so work.

Der bekannte Vorschlag, durch einen umlaufenden Verteiler, der jeweils eines der Parallelrohre des Dampferzeugers mit der Speisepumpe in Verbindung bringt, eine Änderung der Fördermenge zu bewirken, erreicht eine Änderung nur - in unbestimmten Grenzen, denn eine Erhöhung der Drehzahl führt zu einer Verkürzung der Zeit, in welcher eine Verbindung zwischen Pumpe und Kesselrohr hergestellt wird, so daß sich die beiden Veränderungen bis auf einen Betrag, der sich aus der Beschleunigung der Flüssigkeit ergibt, ausgleichen.The well-known suggestion, through a circulating distributor, each brings one of the parallel pipes of the steam generator into connection with the feed pump, to bring about a change in the delivery rate achieves a change only - indefinitely Limits, because an increase in the speed leads to a reduction in the time in which a connection between the pump and the boiler tube is established so that the two changes except for an amount that results from the acceleration of the Liquid results, balance.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Regelung unter Verwendung vonKreiselpumpen so auszugestalten, daß man bei Änderungen der vom Erhitzer angeforderten Flüssigkeitsmenge unerwünschte Änderungen in der Fördermenge nicht oder nur innerhalb kleinster Schwankungsbereiche erhält. Die Lösung dieser Aufgabe bringt dabei noch den Vorteil, daß man auch Kreiselpumpen mit verhältnismäßig flach verlaufender Kennlinie anwenden kann.The object of the invention is to provide control using centrifugal pumps designed so that one changes in the amount of liquid requested by the heater unwanted changes in the delivery rate not or only within the smallest fluctuation ranges receives. The solution to this problem also has the advantage that centrifugal pumps can also be used can apply with a relatively flat characteristic curve.

Gemäß der Erfindung wird zwischen die Kreiselpumpe und den Flüssigkeitserhitzer ein nach Art einer Schleuse wirkender Zuteiler, z. B. in Form eines regelbaren Kapselwerkes, zwischengeschaltet, der so geregelt wird, daß er dem Erhitzer die angeforderte Flüssigkeitsmenge zuteilt und daß sich gleichzeitig vor ihm ein Druck einstellt, der der Fördermenge der Kreiselpumpe bei einer gegebenen Drehzahl entspricht.According to the invention, between the centrifugal pump and the liquid heater a sort of lock distributor, z. B. in the form of an adjustable capsule system, interposed, which is regulated in such a way that it delivers the requested amount of liquid to the heater allocates and that at the same time a pressure adjusts in front of him that corresponds to the delivery rate corresponds to the centrifugal pump at a given speed.

Die Verhältnisse seien an Hand der Diagramme nach den Abb. z und 2 erläutert, in denen die Förderhöhe h über der Fördermenge O aufgetragen ist. Bei einer Fördermenge Q, und einer Drehzahl izo ergibt sich für -die Kreiselpumpe eine Förderhöhe he. Diese setzt sich zunächst zusammen aus der Widerstandshöhe hij am ÜberStrÖYnventil, das den Druck im Erhitzer gleichhält, und der Widerstandshöhe lt" des Widerstandes im Rohrsystem. Zwischen der Höhe lt, und der Summe laü+lz" besteht dann noch ein Höhenunterschied h,. Dieser Höhenunterschied wird durch den Zusatzwiderstand des Zuteilers aufgebracht. Wenn jetzt die vom Flüssigkeitserhitzer angeforderte Flüssigkeitsmenge sich verringert, so verringert sich auch der Wert lt, auf h" -, da die absolute Widerstandshöhe im Rohrsystem sich verkleinert. Der Zuteiler teilt dem Erhitzer jetzt eine kleinere FlüssigkeitsmengeQ' zu, vergrößert aber jetzt die Höhe h, auf laz , so daß also das Verhältnis lt, : h" ansteigt, während die Summe hti -i- h" + hz ebenfalls auf den Wert h,' ansteigt.The relationships are explained with the aid of the diagrams according to Figs. Z and 2, in which the delivery head h is plotted against the delivery rate O. With a delivery rate Q and a speed izo, the centrifugal pump has a delivery head he. This is initially composed of the resistance level hij at the overflow valve, which keeps the pressure in the heater constant, and the resistance level lt "of the resistance in the pipe system. Between the level lt, and the sum laü + lz" there is then a level difference h ,. This difference in height is applied by the additional resistance of the feeder. If the amount of liquid requested by the liquid heater is now reduced, the value lt, to h "-, since the absolute resistance level in the pipe system is reduced. The distributor now allocates a smaller amount of liquid Q 'to the heater, but now increases the height h , so that therefore, the ratio lt on laz "increases, while the sum hti -i- h" h + hz also to the value h 'increases.

Falls die Pumpe nicht die im Beispiel angegebene stetig abfallende Kennlinie, sondern eine Kennlinie mit einem Höchstpunkt besitzt, kann diese Regelung selbstverständlich ebenfalls angewendet werden. Nur ist es dann nicht erforderlich, daß der Wert h,' größer ist als h,', sondern es kann auch der Fall eintreten, daß er gleich oder kleiner wird.If the pump does not have the steadily decreasing characteristic curve given in the example, but a characteristic curve with a maximum point, this control can of course also be used. Only then it is not necessary that the value h, 'is greater than h,', but it can also happen that it is equal to or less than that.

Es kann Fälle geben, in denen die an Hand der Abb. z erläuterte- Regelung nicht zweckmäßig ist, sondern daß es vorteilhafter ist, neben der Regelung des Zuteilers auch eine Regelung der Kreiselpumpe selbst vorzunehmen. Man kommt dann auf Verhältnisse, wie sie an Hand der Abb. 2 erläutert seien.There may be cases in which the regulation explained on the basis of Fig is not appropriate, but that it is more advantageous, in addition to regulating the dispenser also to regulate the centrifugal pump itself. You then come to relationships as they are explained on the basis of Fig. 2.

Die .Fördermenge Q, entspricht dann wieder der ursprünglichen Fördermenge, die Menge Q' der verringerten. Dadurch, daß die Drehzahl der Kreiselpumpe von der Drehzahl von u, auf n verringert wird, ergibt sich, wie man aus der Abb. 2 erkennt, eine zusätzliche Widerstandshöhe hz , die bedeutend geringer ist, als wenn man bei der stark verringerten Fördermenge die Drehzahl der Kreiselpumpe nicht verändert hätte. Welche der beiden Regelungen nach Abb. z oder 2 man im einzelnen wählt, hängt von den Betriebsverhältnissen ab, doch wird man zweckmäßig zu der Regelung nach Abb. 2 immer dann übergehen, wenn die vom Erhitzer- angeforderten Flüssigkeitsmengen starken Veränderungen unterworfen sind.The flow rate Q then corresponds again to the original flow rate, the amount Q 'of the decreased. The fact that the speed of the centrifugal pump of the The speed of rotation is reduced from u to n, as can be seen from Fig. 2, an additional resistance level hz, which is significantly lower than when one is at the greatly reduced delivery rate does not change the speed of the centrifugal pump would have. Which of the two regulations according to Fig. Z or 2 you choose in detail depends of the operating conditions, but one becomes expedient to the regulation according to Fig. 2 always skip when the liquid quantities requested by the heater are subject to major changes.

Bisher war den Betrachtungen der Grenzdampferzeuger zugrunde gelegt worden. Die Regelung ist aber nicht nur bei diesen Erhitzern möglich, sondern immer da, wo es sich um die Speisung von Flüssigkeitserhitzern mit Zwangsdurchlauf des Arbeitsmittels handelt, also z. B. auch bei Vorwärmern oder anderen Dampferzeugern mit so kleinem Wasserinhalt, daß zur Anpassung der Dampferzeugung an den Dampfbedarf eine genau arbeitende Regelung der Speisung erforderlich ist.So far, the considerations were based on the limit steam generator been. Regulation is not only possible with these heaters, but always where it is about the supply of liquid heaters with forced flow of the Work equipment is, so z. B. also with preheaters or other steam generators with such a small water content that to adapt the steam generation to the steam demand a precise regulation of the supply is required.

In der Abb. 3 ist das Schaubild einer Regelanordnung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar ist als Beispiel die Regelung eines Bensons-Kessels gewählt, der aus dem Erhitzer z und dem Überhitzer 2 besteht. Zwischen die beiden Kesselteile ist Ein Drosselventil 3 zwischengeschaltet, während ein überströmventil q. den Dampfdruck gleichhält. Zur Speisung des Kessels dient eine Speisepumpe 5, die durch einen Motor 6 angetrieben wird. Diese arbeitet nun nicht unmittelbar auf den Kessel, sondern in die Förderleitung 7 ist ein Kapselwerk 8 als Zuteiler zwischengeschaltet. Das Kapselwerk 8 ist im Beispiel in der bekannten Ausführungsform angenommen, bei der in einem außerhalb der Mitte gelagerten Körper 9 eine Reihe von Gleitschiebern io liegen, die zwischen sich eine gewisse Flüssigkeitsmenge einschließen und weiterfördern. Zum Antrieb des Körpers 9 mit den Schiebern io dient ein Elektromotor i i, der den Verteiler z. B. über ein Schneckengetriebe antreibt. Der Motor i i ist in Abhängigkeit von den Belastungsänderungen der Kesselanlage regelbar. Man kann z. B. eine Steuerkraft unmittelbar von der an den Kessel angeschlossenen Kraftmaschine auf seinen Feldregler einwirken lassen. Welche Art von Steuerung man verwendet, wird im übrigen von den Betriebsbedingungen abhängen.In Fig. 3 is a diagram of a control arrangement according to the invention shown, namely the control of a Bensons boiler is chosen as an example, which consists of the heater z and the superheater 2. Between the two boiler parts A throttle valve 3 is interposed, while an overflow valve q. the vapor pressure holds the same. A feed pump 5, which is driven by a motor, is used to feed the boiler 6 powered will. This does not work directly on the Boiler, but in the delivery line 7, a capsule mechanism 8 is interposed as a dispenser. The capsule mechanism 8 is assumed in the example in the known embodiment the body 9 mounted in an off-center body is a series of sliding slides io lie, which enclose a certain amount of liquid between them and convey it further. To drive the body 9 with the slides io, an electric motor i i serves the Distributor z. B. drives via a worm gear. The motor i i is dependent controllable by the changes in the load on the boiler system. You can z. B. a control force directly from the prime mover connected to the boiler to its field controller let absorb. What kind of control is used is determined by the Depend on operating conditions.

In der Abb. 4 ist der Fall dargestellt, daß mehrere Kessel 12, 13, 14 von einer gemeinsamen Speisepumpe 15 aus gespeist werden. In diesem Falle sind zwischen die Speisepumpe und die einzelnen Kessel die Zuteiler 16, 17 und 18 zwischengeschaltet, so daß jeder Kessel entsprechend seinem Bedarf gespeist werden kann.In Fig. 4 the case is shown that several boilers 12, 13, 14 are fed by a common feed pump 15 from. In this case, the feeders 16, 17 and 18 are interposed between the feed pump and the individual boilers, so that each boiler can be fed according to its needs.

Die Anordnung nach Abb.5 stellt eine Weitergestaltung der Anordnung nach Abb. 4 dar, und zwar insofern, als mehrere Kessel 2o bis 23 durch mehrere Speisepumpen 24, :25,.26 gespeist werden. Diese Speisepumpen versorgen zunächst eine gemeinsame Speiseleitung 27, von der die einzelnen Leitungen 28 bis 31 abgezweigt sind. Vor die Kessel 2o bis 23 sind, wie im Falle der Abb. 4, die Verteiler 32 bis 35 zwischengeschaltet. Es sind jedoch noch zwei weitere Verteiler 36 und 37 vorhanden, während die Pumpe 26 unmittelbar auf die Leitung 27 arbeitet. Man könnte übrigens auch die Pumpe 26 mit einem Zuteiler ausrüsten, doch ist es in diesem Falle zweckmäßig, diesen durch eine Umgehungsleitung zu überbrücken und ihn nur in Betrieb zu nehmen, wenn eine der übrigen Speisepumpen etwa einmal ausfällt.The arrangement according to Figure 5 represents a further development of the arrangement according to Fig. 4, to the extent that several boilers 2o to 23 by several feed pumps 24,: 25, .26 can be fed. These feed pumps initially supply a common one Feed line 27, from which the individual lines 28 to 31 are branched. before the boilers 20 to 23 are, as in the case of FIG. 4, the distributors 32 to 35 interposed. However, there are two other distributors 36 and 37 while the pump 26 works directly on line 27. Incidentally, one could also use the pump 26 equip with a dispenser, but in this case it is advisable to use it to bridge a bypass line and only put it into operation if a of the remaining feed pumps fails about once.

Claims

PATENT CLAIMS: x. Regulation of the supply of liquid heaters with forced circulation of the working medium using centrifugal pumps, characterized in that between the centrifugal pump and the liquid heater a dispenser built in the form of an adjustable capsule system is interposed, which distributes the required amount of liquid to the heater and at the same time sets a pressure in front of it corresponds to the flow rate of the centrifugal pump at a given speed. a. Control according to Claim i, characterized in that the control of the feeder is supplemented by a change in the rotational speed of the centrifugal pump, in particular when major changes occur in the amount of liquid requested by the heater. 3. Regulation according to claim i or 2 for systems with several heaters fed by a common centrifugal pump, characterized in that each heater (i2, 13, 14) is preceded by a special distributor (i6, 17, 18) (Fig. 4). .4. I arrangement according to claim or 2, characterized for systems with several fed by a plurality of centrifugal pumps, heaters, the feed lines are branched off from the all pumps common feed line, that in addition to the individual heaters (20, 24 22, 23) upstream of arbiters (32 , 33, 34, 35) further distributors (36, 37) are connected between the individual centrifugal pumps (24, 25) and the common feed line (27) (Fig. 5). 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that at least one of the centrifugal pumps (26) works without a feeder on the common feed line (27), while in the feed lines of the other centrifugal pumps (24, 25) to the common feed line (27) feeder (36 , 37) are switched on (Fig. 5).