ACTIVITIES OF THE COMMUNIST PARTIES

• Document Type: CREST
• Collection: General CIA Records
• Document Number (FOIA) /ESDN (CREST): CIA-RDP83-00415R003100050001-0
• Release Decision: RIPPUB
• Original Classification: T
• Document Page Count: 194
• Document Creation Date: December 15, 2016
• Document Release Date: September 24, 2001
• Sequence Number: 1
• Publication Date: June 10, 1949
• Content Type: REPORT

25X1 A'
30i/?/
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
 25X1C Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
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FORM NO. 51.6111
NOV 1948
CLASSIFICATION RESTRICTED
CENTRAL INTELLIGENCE AGENCY REPORT NO.
INFORMATION REPORT
COUNTRY Germany (Russian Zone)
PLACE
ACQUIRED
25X1A
DATE DISTR. 9 June 1949
NO. OF ENCLS.
(LISTED BELOW)
SUPPLEMENT TO 25X1X
ACQUIRED REPORT NO.
Publications of the Askania-Werke
A.G., Berlin Friedenau
The attached publications of the Askania-Werke are sent to you for
retention in the belief they may be of interest.
25X1A
25X1A
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Km/Kb.- 27.4.1949
21.4.49
ASKANIA - REGLER.
25X
Der heute von den Askania-Werken gebaute hydraulische Regler
findet ausschl. in Industrie-Anlagen Verwendung und zwar
als Druckregler, Zugregler, Differenzdruckregler, Verhalt-
nisregler und Temperaturregler. Das Anwendungsgebiet
dieser Regleranlagen ist naher erldutert in Anlege Nr. 1.
Durch Zusammenfrssung der 7uerst genannten Kegler zu
Anlagen werden vollautomatisch gesteuerte Industrie-
Aggregate geschaffen and kr3nnen durch entsprechende Anord-
nung und Schaltun/; 11Rartinbfen, Metallbfen, Schmelzofen,
vessel usw. selbstandig gesteuert werden. Das A.skania-
Prinzip hat gegerriber anderen Reglerarten den Vorteil, da(3
die Konstruktion nach dem Baukasten-System eufgebaut ist,
d.h. man kann durch Austansch von ahnlichen Teilen die
verschiedensten Scheltungen durchfiihren und die kegler
fir die verschiedensten Verwend szwecke geeignet machen.
Im "Prinz--p verwendet der Kegler die von empfindlichen
McBsystemen abgegebenen kleinen Bewegungs-Impulse, um
grosse Kr6fte zur Durchfiibrrung des Regelvorgenges zu er-
zielen. Als Hi_lfsmedium wird Druckol, in seltenen Fallen
PreBluft,verwendt. Die beiliegenden Druckschriften and
Sonderdrucke geben Aufschlul3 fiber die einzelnen Tyren.
Druckschriften fiber komplette Anlager. bestehen nicht,
sondern diese werden auf Grund der brt;lichen Verhd-ltnisse
jeweils von Fall zu Fall els Schaltbilder angefertigt.
Fur die Regxler wird allgemein eine Geneuigkeit vor + 1%
des Sollwertes garentiert. Fur SonderfAlle kann diese
;en? uig'toi t wester encbht werden.
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L i
- 2 -
In den That 30 Jahren der Verwendung dieses Reglers
hat sich eine grosse Zuverlassigkeit herausgestellt,
insbesondere in rauhen Betrieben ist dieser Regler
heute in Europa durch Pndere Fabrikate nicht tibertrof-
fen worden. A.1s Mal3steb fir die Zuverl : sigkeit derf
angegeben vrerden der geringe 'Prsatzteil-Bed.arf, welcher
wer_tma3ig im Jahresdurchschnitt etwa n,2% des Umsatzes
betragt.
Weiter diirfte die puusschl. Verwendung des A.skania-Reglers
bei der deutschen Kriegsmarine nach Erprobung anderer
Systeme die Zuve_rlassigkeit bestdtigen. Nach dem Prinzip
dieser Regelsteueriung wurden wahrend des Krieger mit
Pre3luft gesteuerte Regler-Aggregate in Verbendung mit
Kreiseln bzwp. enderen Kommando-Gersten entwickelt and
geliefert. W, hrend des Krieges war Aska nia mit diesen
Gersten an erster Stelle, sowohi bei der Marine als such
bei der aftwaffe , vertreten bzw. muif3ten durch Zwangs-
lizenzen endere Firmen these Systeme nachbeuen.
Fur die Chemische Industrie, insbesondere bei der Benzin-
Synthese, in der Spiritus- and Hsfefabrikation verwendet
man wveniger den Askenie-Regler mit R?icksicht euf di-1
Verwendung des Steueroles. in diesen Industrien ist
mehr der pneumatische Regler, wie der von der GST Berlin-
T-ilmersdorf b'wv. von der Fe. Steinle & Hartung Quedlin-
burg gebaute, eingefiihrt. Diese Regler verwenden Prel3-
luft al s Hilfsmedium, welche in der Nshe vonNTehrungs-
mittaln urLd Chemikalien nicht so stBrend wirkt wie 61.
Der .- skania-Regler wurdA r.),_- anc? ,vahrend des Kriegel in
Tochtergesel.lsc:-t.,) ten, heute in selbst .ndi;Zen F _rffen~,
gebaut. In Fng1and von der Firma Reavell in Ipswich i)Fi
in der USA von der 4.skania Regulator Compsnie Chicago.
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 Approved or Release 2001/12/05: CIA-RDP83-00
.11b,,N asseranla~:;en
Ruler: `,"ern? itnisre ler fur VerdJ:nriunj s-
und ;gip alcv-~e: er,
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ivea~u eEl er,
Tempereturreklcr.
.instrumente: !t'l: ssiVkeita: ern e Lmesser,
Druckmesser,
richtenesser,
Ternperatu":uesser.
Aze:Ulerifabriker. (Gro. anlagren ux c ;rro3verbr~.?.crier)
^egler: Drruckreduzierre6ler,
Iberstrbm.re 1 er,
4emisc.re`.1 er,
heeizwer?tre ;ter.
Tnstrumer,te: +ien ,ei esser,
Druckmesser,
Te;nperaturmes$er.
A1u iinium-Fabriken
hec1er: Verh 1tnisreg1sr "Ur ,as and Tuft,
Druckre;ler,
koiiplette J1uhofenre?'e1-unEp
Zugregelung,
annenregelun6.
Instrumente: 2emperatu.rmeisanla-er.,
Dinstichpyrorneter,
3asmengenmesser,
D uckmesser,
Zt. -,me sser .
Ammo., iz ri- abriken
I:ere;ler Druckre,ler,
Verh'1tnisre6ler,
Dichteregler,
"engenreler,
Tempe raturregler,,
ruler i`ir a re~:sive Medier. .;-,d
Sonderzweeko.
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 Approved For Release 2004/121Wt1DU&-RDP83-00415R0031000500
I ;.struwente: en enme$aer,
Druekmesa~r,
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1ieler: urzter 8 2r 6 f2 >8 24 6 >2 >8 24 6 >2 18
246 7298246 VV246 >2f8h
Sonntaq Montag Dienstaq Mittwoch Oonnerstag Freitag Sonnabend
MaBe fur den schrittweisen Ausbau geeignet. Dabei
ist es gleichgiiltig and eine Frage der Kessel-
anlage, ob die Belastungs- oder Verbrennungs-
regelung oder die planmaBige Lastverteilung als
erste Aufgabe fur den selbsttatigen Betrieb be-
trachtet wird.
Bei Anlagen mit mehreren Dampferzeugern brau-
chen nur so viel Kessel selbsttatig gesteuert zu
werden, wie zur Aufnahme der Lastschwankungen
erforderlich sind. Die iibrigen ungeregelten Kessel
ubernehmen die Grundlast.
In den folgenden Einzeldruckschriften sind alle
Regeleinrichtungen beschrieben,die sowohl den
groBen Anspruchen fur Hochleistungskessel ge-
niigen, als auch eine vorteilbafte Verwendung bei
kleineren Kesseleinheiten and die Einfuhrung in
kleinen and mittleren industriellen Betrieben and
Kraftwerken ermoglichen.
211311 1 1
N
Bild 5.
Schwankungen des Verbraucherdruckes bei verschiedener Einstellung des Belastungsreglers
Kessel 1, 2 and 3 selbsttatig geregelt.
i Impulsentnahme fur den Belastungsregler R.
in Dampfdruck am Verbraucher (registriert).
Gasfeuerung (auch Gaszusatz and Mischgasfeuerung) bourrucrb
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Olfeuerung esc rei ung
Askania-Kraftgetriebe an Kesselverstellgliedern ............. R 935
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ASKANIA-WERKE AG. BERLIN -FRIEDENALP
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^-r^IIn
Dampfdruckregelung
mit dem Askania-Strahlrohrregler
Der Askania-Dampfdruckregler ist dort am Platzc,
wo es gilt, den vorgeschriebenen Druck in Dampf-
netzen bei veriinderlichem Vordruck and bci ver-
iinderlicher Belastung gcnau einzuhalten, cinerlet
in welchen Grenzen Vordruck oder Verbrauch
schwanken. Er ist in alien Fallen der zuverlassige
Regler, wo infolge rascher and haufigcr Be-
lastungsanderung einc Druckregelung an and fur
sich schwierig ist.
Infolge der reibungslosen Umsetzung kleiner MeB-
werte (grole Empfindlichkeit) in belicbig groBe
Steuerkraf to erfiillt dieser Askania - Regler ein-
faclie and schwierige Regelaufgaben mit der
gleichen Genauigkeit and Zuverlassigkeit (uber
Strahlrohrprinzip siehe Druckschrift R 552). Die
mit dem Askania-Regler erzielbaren Steuerkrafte
Bild 1
Ansicht einer Dampfdruck-
regleranlage. Links oben
Regelventil, bewegt vom
Steuerzylinder links unten.
Daneben Steuerwerk, an-
geschlosscn an Impuls-
entnahmestelle. Kontroll-
manometer. Rechts unten
Olpumpwerk mit Motor-
schalter.
sind so groB, daB die auftretenden Widerstandc
die Genauigkeit der Regelung in keiner Weise
becinflussen.
Zu der in Abb.1 dargestellten Askania-Dainpf
druck-Regleranlage gehiiren folgende Teile:
1. Das Regelorgan.
2. Der Steuerzylinder.
Mw. C/0525 Druckschrift: R 941 a 20. [. 42
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 proved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
3. Das Steuerwerk Bauart Rb-e, trait ein-
gebauter Rohrenfeder.
4. Die Druckolanlage, entweder mit dem Stcucr-
werk in einer Steueranlage (siehe Abb. 3)
zusammengebaut oder getrennt (siehe Abb. 1).
Der im Beispiel Abb. 2 gezeigte Dampfdruckreglcr
hat die Aufgabe, die in die Niederdruckleitung 1
iiber das Ventil 3 bei schwankendem Verbrauch
zustromende Dampfmenge so einzuregeln, daB der
Druck p, an der Mel3stelle 2 gleichgehalten wird.
AO
Bild 2
Grundsatzliche Darstel-
lung der Wirkungsweise.
Diese Aufgabe wird durch den Regler auf folgende
Weise gelost:
Der Dampfdruck der Leitung 1 (Niederdrucknetz)
wird auf die Rohrenfeder 12 geleitet. Die mit den
Driicken veranderlichen Krafte der Rohrenfeder
werden durch den Druckstift 13 auf das Strahl-
rohr 14 iibertragen. Den Mel3kraften wirkt die
Einstellfeder 9 entgegen, deren Spannung durch
den mit einer geeichten Teilung versehenen Ein-
stellschieber 10 verandert werden kann. Dent
Strahlrohr wird von der Oldruckanlage 6 durch
(lie senkrechte hohle Achse von oben die Arbeits-
fliissigkeit -- - Druckol - zugefuhrt. Das Druckol
tritt an der dtisenformigen Spitze snit voller aus
Druck in Geschwindigkeit umgesetzter Encrgic
aus.
Dureh Ablenkung des Strahlrohres nach rcchts
oiler links wird der Kolben 4 des Steuerzylinders 5
in bekannter Weise (Druckschrift R 552 fiber das
Strahlrohrprinzip) bewegt and dadurch das Ventil
fiber einen Kurbeltrieb mehr oder weniger ge-
i ffnet. Man verfolge: Steigt der Druck in der
Leitung 1, so wird das Strahlrohr nach links ab-
gelenkt, der Kolben 4 nach oben gedriickt and
das Ventil schlieBend bewegt, his die Zustrom-
rnenge wieder dem Verbrauch so angepal3t ist, daB
der durch die Einstellfeder 9 festgelegte Druck
wieder eingeregelt ist. Dann steht das Strahlrohr
auch wieder in Mittellage and der Steuerzylinder
ist in Buhc.
Die, Askania-Dampfdruckreglcr werdett mit Druck-
61 in gcschlossenent Kreislauf betrieben, wcil
hierin ohne Zweifel die groBte Betriebssicherheit
liegt. 01 bat sich als das beste Druckubertragungs-
mittel erwiesen. Es friers niclit cin, verdunstet
aicht mid schmiert zugleich alle beweglichen Teile.
Empfehlenswert ist es, zwei handelsublichc Matto-
meter.fiir Vor- and fur Gegendruck hinter dean
Regler an der Wand anzuordnen, mit denen das
Arbeiteu des Reglers uberwacht wird.
Das Kontrollgerat 8 ist nach Moglichkeit an die
IYnpulsleitung zum Regler selbst oder mindestens
in der Nahe des Anschlusses 2 anzuschliel3en.
Wenn (lie beiden Impulsstellen fur Regler and
Manometer weiter auseinanderliegen, besteht die
Moglichkeit, daB die Werte durch Stromungsver-
luste oder sonstige Einfliisse voneinander ab-
weichen. Der Regler kann nur dort einen gleich.
bleibenden Druck lialten, wo sein Impuls abgenom-
inen wird.
Die Abbildungen I and 3 zeigen zwei nach dent in
Abb. 2 geeeigten Schema ausgefiihrte Druckregler.
Ilk
2
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
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Approved For Release 1EU-
anlagen. Die Einzelteile der Anlagen sind durch
Vergleich mit Abb. 2 zu erkennen. Die im Schema
gezeigte Anordnung gilt sinngemal3 auch fur eine
Eberstriimregleranlage, bei der der Druck vor dem
Ventil (ixn Hochdrucknetz) durch. Anderung der
nach dem Niederdrucknetz abstriimenden Darnpf-
menge gleichgehalten werden soli. Die Mcl3stclle 2
wird dann vor dem Ventil angeordnet and die
Steuerolleitung so verlegt, da13 das Regelorgan bei
ansteigendem Vordruck offnet, urn den Dampf-
iiberschuS abzulassen.
Die Regelgeschwindigkeit lot sich durch Verwen-
d.ung von Verstarkern oder durch Dampfung in
den Steuerleitungen zum Steuerzylinder den zn
erwartenden bzw. den gestellten Anforderungen
anpassen. Die Empfindlichkeit des Reglers Wit
sich durch eine starkere Einstellfeder herabsetzen,
d. h. das Strahlrohr macht bei der gleichen Impuls-
abweichung dann kleinere Wege. Niemals darf
jedoch durch Dampfung des Inipulsdruckes eine.
Beeinflussung der Regelgeschwindigkeit versucht
werden. Eine cinwand#reie Impulsubcrtragung auf
Bild 3
Ansicht eines Dampfdruck-
reglers. Steuerwerk und Ol-
pumpwerk in einer Steuer-
anlage vereinigt.
das Mcl3system ist die Grundbedingung fur rasches
Laid genaues Ansprechen des Reglers.
Bei fast alien Druckregelungen erubrigt sich eine.
Ruckfiihrung der Ventilbewegung. Fur besondere
Palle, z. B. Druckregelung fur die Ferngasversor-
gung in kilometerlangen Leitungen mit langen
Anlaufzeiten, wird eine mechanische oder hydrau-
lische Riickfiihrung angebaut.
3
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 T/A reiedlFar Release 2001/12/05 CIA-RDP83-00415R003100050001-0
Die Druckreduzierung auch fiir einen groBeu
Druckuntcrschicd, wie z. B. von 150 auf 0,1 atii,
erfolgt irnmer in einer Stufc. Reduzierregler fiir
dieses Druckgefalle sind von uns mehrfach aus-
gefiihrt worden. Die Ventile worden von Fall zu
Fall berechnet. Auch die Wahl der Sitzforrn (der
Doppelsitz-, Dusen- odor Einsitzventile) and die
Aushildung der engsten Querschnitte richtet sich
nach den zu bewaltigenden Mengen and Driicken.
Per Steuerzylinder wird so stark beniessen, dali
(lie oft sehr veranderlichen Widerstande im Regel-
organ ohnc Einflul auf die Genauigkeit der Rege-
lung bleiben.
Soll sich bei ausbleibendern Oldruck, also z. B. bei
Ausfall des eletrischen Strornes, das Regelorgan
schlieBen oder offnen -- je nach den Erforder-
nissen des Betriebes -, so wird cin entsprechend
bernessenes Gegengewicht an derv verlangerten
Ventilliebel angebracht. AuBerdein sind Bann fiir
die Verlegung der Steuerolleitungen bcsondere
Richtlinien zu beachten.
Die Askania-Dampfdruckregler konnen auch zu-
satzlich gestellte Bedingungen ohne weiteres erfiil-
len, heispielswcise in Sonderausfiihrung en als:
Grenzimpulsregler,
Endlagenregler,
Schnellschlufregler,
Sicherheitsregler.
Bild 4
Diagrammstreifen; Dampf-
druckverlauf snit and ohne
Regler.
ASKANIA-WERKE AG. BERLIN -FRIEDENAU
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Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R0031000500,
;~'47RR^TED
Speisewasser-Differenzdruckregelung
mit dem Askania-Strahlrohrregler
Die Aufgabe der Speisewasser-Differenzdruck-
regelung besteht darin, einen gleichbleibenden
Druckunterschied zwischen Pumpendruck and
Kesseldruck, unabhangig von Kesscldruckande-
rungen, einzuhalten. Dadurch wird auch bei
hochster Kesselbelastung eine sichere Speisung
and ein einwandfreies Arbeiten der Wasser-
standsregler erreicht. Bei geringen Lasten ist
eine erhohte Wirtschaftlichkeit gewahrleistet,
weil der Leistungsverbrauch der Speisepumpen
so klein wie miiglich gehalten wird. Diese Vor-
gange finden in den Abbildungen 1 a-1 c ihre
"%irr Erlauterung.
Kennlinie der Purnpe
Leitungs
widerstand in
der Speise-
leitung
In Abb. 1 a stellt die Linie a die nach Null hin
stetig ansteigende QH-Linie einer Speisepumpe
bei einer bestimmten Drehzahl dar. Die Linie b
gibt die Summe von Kesseldruck and -den mit
der Belastung wachsenden Widerstanden in der
Speiseleitung (der Kesseldruck ist hier als kon-
stant angenommen). Bei der max. Speisemenge
ist also fur die Speisung der Druck P1 erforder-
lich. Bei 1/4 Last z. B. fordert die Speisepumpe
auf den Druck P2, wahrend fur die Speisung
mit Riicksicht auf Kesseldruck and Leitungs-
widerstande nur der Drudk P3 niitig ware. Die
Druckgefalle P2--P3 (schraffiert) miissen aber
vom Wasserstandsregler abgedrosselt werden.
Infolge des . groBen Druckgefalles bei kleinen
Lasten mach.t das Wasserstands-Regelventil nur
ganz geringe Hiibe and neigt zum Pendeln;
auBerdem besteht, da die Wasserstandsregler
im allgemeinen keine grol3en Verstellkrafte be-
sit3en, die Gefahr, daB die Ventile iiberdriickt
werden and eine Uberspeisung des Kessels
stattfindet. Bei direkt wirkenden Wasserstands-
stungsbereich die Druckdifferenz P1 zum Kessel-
druck konstant gehalten, so braucht jet3t das
Regelventil des Wasserstandsreglers selbst bei
kleinster Last nur das Druckgefalle P1-P3 ab-
zudrosseln, d. h. die Drosselarbeit wird geteilt.
Durci geeignete Impulsabnahme an einer Stolle
der Speisewasserleitung naher zum Wasser-
standsregler laBt sich weiterhin erreichen, daB
auch der Lcitungsverlust mehr oder weniger
vom Askania-Regler erfaBt wird.
Es ist fiir den Askania-Regler ohrre Bedeutung,
ob die QH-Linie steiler oder flacher nach Null
hin ansteigt. Das abzudrosselnde Druckgefalle
kann, auch bei Verwendung von einfachen
-Tellerventilen, beliebig groB sein, da bei dieser
Regelung fast unbeschriinkte Verstellkrafte
vorhanden sind.
Dagegen Sind die direkt auf ein Drosselorgan
wirkenden Membranregler fiir Speisewasser-
Differenzdruck in ihrem Arbeitsvermiigen sehr
beengt. Um die niitigen Verstellkrafte aufzu-
bringen, miissen die Membranen eine grol3e
ASKANIA-WERICE AGO BERLIN -FRIEDENAU
TG. C11555 Approved For Release 2001/112/f?$`":'"l.:ltAjt2b'83-00415R003100050001-0
Vom Wasserstandsregler
ahp,edrosselt
reglern darf daher ein Druckgefalle von einigen
Atm. mit Riicksicht auf betriebssichere Regelung
nicht iiberschritten werden. Dazu kommt noch,
daB infolge der hohen Geschwindigkeiten bei
den groBen Drudcgefallen nur hochwertiges,
teures Material den hohen Beanspruchungen
gerecht werden kann, da sich andernfalls die
Ventile sehr schnell abnut3en.
Alle these MiBstande sind durch Verwendung
von Askania - Diffcrenzdruckreglern sofort be-
hoben (Abb. 1 b). Der fiir die max. Leistung
niitige Pumpendruck P1'muB auf alle Falle vor-
handen sein. Wird nun fiir den ganzen Lei-
Vom Askania-Differenzdruekregler abgedrosselt
t/t 1/6 3/s
- > Q m3/h
Abb. l b
Vent Wasser-
standsregler
abgedt osselt
 roved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
Arbeit.sflache aufweisen, gleiclizeitig aber, da
sie Differenzdrucke von einigen Atm. auszu-
halten haben (ganz abgesehen von der Moglich-
keit einseitiger Belastung durch Kessel- oder
Speisedruck), ziemlich kraftig gebaut sein. Das
wirkt sich wiederum ungiinstig auf die zur Ver-
fiigung stehenden Verstellwege aus. Derartige
Regler sind daher nicht in der Lage, beliebig
hope Differenzdrucke and groBe Druckgefalle
zu bewaltigen. Vielfach 1a13t sick mit den Mem-
bransteuerungen die Drosselung nur his zu
einer bestimmten Teillast ermoglichen, bei
kleinerer Last tritt dann der durch die Pumpen-
charakteristik bestimrnte Druckanstieg auf, and
der Wasserstandsregler kommt wieder in das
ungiinstige Arbeitsgebiet (Abb. 1 c). Auf3er-
Kennlinie der Pumpe
Pumpen-
druck
Kessel-
druck
Abb. 1 c
Lcitungs-
widerst n.n d
in der
speiseleiiung
dem laf3t sich natiirlich snit den direkt wirken-
(len Membranventilen, bei denen die TJber-
windung der veranderlichen Gegenkrafte am
Ventilkegel and der Reibungskrafte an der
Stopfbiichse auf Kosten des koustant zu halten-
den Differenzdruckes gehen, niemals eine der-
artige Genauigkeit erzielen wie mit dem Strahl-
rohrregler, welcher geringste Anderungen des
Differenzdruckes fiber ein kleines Mel3system
praktisch reibungslos in grb8te Verstellkrafte
urnset3t. Da bei fast alien Speisepumpen fur
Steuerung and Schmierung Druckol ohnehin
vorhanden ist, eriibrigt sick. bei der hydrau-
lischen Regelung in den meisten Fallen eine
besondere Druckolanlage.
Die in Abb. 11) gezeigte Wirkung der Speise-
wasserregelung kann nun auf verschiedene
Weise erzielt werden. Mit clem Askania-Regler
ergeben rich folgende Regelungsinoglichkeitew-
In Ablrangigkeit vorn Speisewasserdifferenz-
(Truck wird
1. ein Drosselventil in der Speisewasserdruck-
leitung geregelt,
2. der Dampfeinla3 der Pumpenantriebstur-
bine, die keinen eigenen Fliehkraftregler
hat, verandert,
3. bei vorhandenem Fliehkraftregler die Lei-
stung der Pump enant rieb smas chin e iiher die
Drehzahlverstellung verandert,
4. bei elektromotorischem Antrieb
a) bei nicht regelbarem Pumpenantriebs-
motor ein Ventil in der Druckleitung ge-
regelt wie unter 1.,
b) bei regelbarem Motor die Drehzahl ver-
andert,
c) die turbinenangetriebene Pumpe selbst-
tatig eingeschaltet, wenn der Motor-
antrieb versagt.
Die einfachste Art tier Speisewasser-Differenz-
druckregclung ist die Regelung eines Ventils in
der Speisewasserdrudileitung (Abb. 2). Von
einern Differenzdruck-Steuerwerk wird durch
einen Steuerzylinder ein Regelventil in der
Speiseleitung gesteuert. Fallt beispielsweise
der Dampfdruck ab ceder steigt der Wasser-
druck, so wird das Strahlrohr nach rechts ab-
gelenkt and der Steuerzylinder schliel3t das
Regelventil urehr.
Der Lieferungsumfang fur eine derartige
Regleranlage ist folgender:
1. 1 Steuerwerk Rww-e (Druckschrift R 613),
2. 1 Druckolanlage, falls nicht das Druckol aus
der Pumpenantriebsmaschine verwendet
werden kann (Druckschriften R 851, R 852,
R 853).
3. Steuerzylinder je nach den vorliegenden
Verhaltnissen and Verbindungsgestange
zurn Ventil (Druckschrift R 801),
4. 1 Regelventil (Druckschrift R 833),
5. 1 Kontrollanlage, besteliend aus 2 Mano-
meteru. Mir eine Kontrollanlage ist die An-
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schaffung von 2 Profilgeriiten besonders
empfchlcnswert, da bei diesen Instrumenten
mit ihren nehencinander liegenden Skalen
die Differenz mit einem Blick abgeleseu
werden. kann (vgl. auch Drucksehriften
13 307, 13 322, B 365, B368).
Von einern Steuerwerlc aus kounen auch
mehrere Ventile in einer besti.mmten A.bhangig-
keit voncinander gcregclt werden. Dies kann
so vorgenommen werden, daB ein kraftiger
Steuerzylinder cine gerttcinsame Stenerwelle
dreht, die saintliche Ventile gleichntiiBig odor
in bestimmter Abltangigkcit steuert. Voraus-
set;ung hierfiir ist jedech, daB die Speiscleitun-
gen von vornhereiu so verlegt werden, daB die
Regelventile dicht nebeneinander in cine Reihe
geset3t werden. konnen. Um die her besonder,s
groBen Vcrstellkriifte zu bcwiiltigen, wind ein
Folgeschicber verwendet (Druckschrift R 750).
Abb. 3 zeigt ein derartiges Schema. In dicser
Weise ist z. 13. die Speisewasscr-Differenz-l)ruek-
regelung irn Grolkraftwerk Bohlen ausgefiilrt
worden. Abb. 4 zeigt (lie Steucrung von 6 Re-
gelventilen uber tine durchgehende Well(-, di(?
von 2 Steucrzylindern gedreht wird. Die beiden
dazugeliorigen Stcucrwerke, auf getneinsaMe r
Steueranlage, die das Druckol zur Betatigung
der Regler liefert, sind aus Abb. 5 ersichtlieh.
Rechts daran steht ein sofort urnsehaltbares
Rescrvepumpwerk.
Wo hei vorhamlener Anlage cine zweckmaBige
Zusammenstellung der Leitung nicht meter
stattfinden kann, muB cntweder an jedes Ventil
ein Regler and Steuerzylinder geset3t werden,
oder es wind eine Schaltung nach Abb. 6 ge-
wahlt. Von einern getrtcinsarnen Steuerwerk
11-1
3
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,ins, in welchent das Slrahiroltr nur or e i it r r
Offnnng spiell and je Hach seiner Stelhutg Ner-
rhtedenett Oldrucl, in der Sleucriillcitung or-
zeugert kann, wird bet Veriinderrug des eingc-
';tellteu Si isewas 'r-Differen,tlruckrs ein Ner-
iinderlicher Oldrurls in die einstellharen feder-
0telastt'teu FliiIssIeuerkolben gcleilel. I)ic
Stellung dieser Llcinen Kolben wird iiher etneti
ililfssrhicber trot 13iickfiilurgestiinge in Bt we-
,_ungen des grol3ett 5teuerzvlintlers utngesctjt.
rand zwar in beliebiger Ahhangigkcit. it, Hach
Gestalluug der HiiekhiltrkurNe (I)rneksebrift
H 805). In diescin False kanrc es darauf an.
(lurch Wald gleicher Federtt uud gleicher kur-
etrscheilten samtlicbe Ventile ntiiglichst gleirli-
ihlich inner mehr, bia bei der auf ,,. 2 Atm.
reduzerten Frischdampf-Spannung in ganz gedffneter Stellung
des Reglers eine Dampfmenge von 10 ta/h hindurehstrtmte.
Re
le
a
g
.
-- -v . .
pannung hinter dual
ekehrt a3.1m#hlich gesteigerter Oeffnung des
Hai .
'Fisebbachechiebers schloss sich der Askania-Kegler immer
and'sperrte die DampfzuftIhrung selbsttutig ganz ab, ale
jpeki* die von der Turbine gelieferte Abdampfinenge zur DeckUng des'
Dampfbedarfs `der Heizungsaniage ausreichte.
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I
Auch im Verlauf dieser Versuche hat eine Ueberschreitang
des auf,1.9 Atm. festgesetzten Druckes hinter dem Regler nicht
stattgrefunden.
Einstellung des Reglers : Durch Justierung der "Einstell-
feder" (8) kann der reduzierte Druck den Betriebsanforderungen
entsprechend eingestellt werden. Diese Einstellung kann nur
mittels eines besonderen and in der Hand der Betriebaleitung be-
findlichen SchlUssels vorgenommen werden, sodass also eine Ver-
des Reglers durch Unberufene ausgeschlossen lat.
Das Ergebnis der angestellten Versuch e
----------------------------------------
wird dahin zusammengefasst, dass der Regler den an ihn gestell ten
Anforderungen "Selbsttatige ZufUhrung an Zusatzdampf von
hoherem Betriebsdruok and Einhaltung einer bestimmten reduziertan
Dampfspannung mit der Genauigkeit von 0,1 Atm." erfUilt hat.
Seitens der Betriebsleitung des Elektrizitatswerkea wind
berichtet, dass der jetzt in den vorstehend beschriebenen Ver-'
suchen erprobte Regler innerhalb der nunmehr ... 2 j hrigen Be-
nutzungsdauer zu irgend welchen Storungen des Betriebs oder ander-
weitigen tseanstandungen keine Veranlassungvgegeben hat.
S-omit kann der Askania-Regler in der bei den Versuchen vor-
gefUhrten Ausftth ung, bei welcher die Ausrdstung mit dem
"Schliessgewicht" von entscheidender Bedeutung tat, ale sin zuver-,
llssiges Druckverminderungsventil anerkannt werden, bei desse n
W- M. f
Verwendung fUr die Zusammenschaltung von Kesseln mit verschiedenen
BetriebsdrUcken von dem Einbau weiterer Sicherheitsvorrichtungen,
insbesondere eines R.ickschlagventils in der Rohrleitung zu dem
Kessel mit niedrigerem Druck
abgesehen werden kann.
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Belagen verblelbt'uns. Sie sind dem Empftnger nut zum person-
lichen Gebrauch anvertraat..Ohne unsere schrifttlche Geaehmigting
ditrten sic nicht kopiert odervervielfaltlgt,auch nicht drittenPersonen,
insbesondere Wettbewerbern' mitgeteflt Oder :zuganglich gemacht
werden.. WiderrechtlicheBenu#i'ung.dutch den Einptanger odertiritte
hat zivil- u. straire'chtliche`Folgen. Die Zelchnungen and samtl:
Bellagen sing un; Im Falle der Nichthestell ung sofort zuruekzugeben.
t R. G. Bl. 1910 ??-1, 15, 36, und'R. G.'.BI. 1910 ?? 18, 19)
_ I ^~_net-li
Oruckregleranl4age mit selbstatiger
Sicberu ng bel Ausf alien des Druckh1s,
Anderu to 4sofr RSa21g vom & e1zt
..___. r 25.10. 0 j dutch:
2
3 CIA-R
4
P$3-0
15R003100 00a. 2f8
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 1A
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F r a g e b o g e n
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Erforderliche Angaben fur Projektierung and Bestellung
eines Askania-Hochdruckreglers.
Frage:
1. In welcher Weise soil der Regler
arbeiten?
a) als Reduzierventil9
b) als Uberstromventil?
c) als kombiniertes Uberstrom- and
Reduzierventil?
d) als kombiniertesDruck- and Tempe-
ratur-Regelventil?
2. Welcher Betriebszustand ist zu
regeln oder konstant zu halten?
3. Soll Dampf, Wasser oder Gas geregelt
werden?
4. Welche durchgehenden Mengen kommen
in Frage (kg oder cbm je Sekunde)?
5. Wie hock sind die DrUcke?
a) Vor dem Regler?
b) Hinter dem Regler?
6. Wie hoch ist die Temperatur in ?C.?
7. Welche lichte Weite hat die evtl.
vorhandene Leitung, in welche das
Reglerventil eingebaut werden soil?
8. Ist die Entnahme der Burch die Leitung
strdmenden Menge eine gleichmabige
oder eine stobweise?
9. Fur welchen Betrieb dient der Regler:
a) fur Dampfmaschinenbetrieb?
b) fur Zwischendampfentnahme (Tur-
bine oder Dampfmaschine)?
c) fur Heizungszwecke?
d) fur Verbindung zweier Kessel-
gruppen mit verschiedenen
Drftcken?
e) fur Speicherregelung?
f) ............... .._..._....... .................. .........._.
kleinste mittlere grWBte
Fra ebo en R 1093
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Frage:
10. Wo soll das Reglerventil eingebaut
werden?
a) fiber Flur?
b) unter Flur?
c) ist die Einbaustelle bequem zu-
ganglich?
d) ist der Raum staubfrei?
(Die Fragen a-d sind durch Skizze
oder Rohrplan zu erlautern.)
11. Wo soil die Steueranlage (Pumpwerk)
aufgestellt werden?
a) fiber Flur?
b) unter Flur?
c) ist die Einbaustelle bequem zu-
ganglich?
d) ist der Raum staubfrei?
(Die Fragen a-d sind durch Skizze
oder Rohrplan zu erlautern.)
12. Welche Stromart zum Betrieb der Oel-
pumpe steht zur Verffigung?
a) Gleichstrom?
b) Drehstrom?
C) welche Spannung?
13. Sind Meiinstrumente fur Einstellung
and Kontrolle des Reglers vor-
handen?
14. Wenn nicht, ist Mitlieferung er-
wi nicht?
a) anzeigend?
b) registrierend?
15. Besondere Bemerkungen?
Die Angaben sind fur die Ausffihrung verbindlich.
1 Fragebogen beantwortet and unterschrieben
an Askania-Werke zuriickl
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Sonderabdruck
5X1A
aus der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure Bd. 81 (1937) Nr. 37 S. 1057 bis 1064
Aufgaben der Regelung in der Verfahrenstechnik
Wie in anderen Gebieten der Technik, so gibt es auch in der Verfahrenstechnik Halle, bei denen
durch eine selbsttatige Regelung die Gute der erzeugten Ware gehoben, die Herstellung verbilligt,
die Betriebsfuhrung verbessert und sicherer gemacht wird. In besonderen Fallen ermoglicht die
selbsttatige Regelung Oberhaupt erst die Anwendung gewisser Verfahren und erbffnet neue,
erfolgversprechende Wege. Die Aufgaben, die in der Verfahrenstechnik fur Regler in Betracht
kommen, bestehen vorzugsweise darin, Driicke, Mengen u. dgl. aufeinander abzustimmen, gleich-
bleibend oder in bestimmten Verhaltniswerten zu erhalten, Temperaturen gleichbleibend oder in
gewollter Zeltabhangigkeit verlaufen zu lassen usw. In jedem Falle gibt es verschiedene Liisungen.
Bei den Reglern sind zwei groBe Gruppen erkennbar,
und zwar Regler ohne Hilfskraft (unmittelbare Regler)
und Regler mit Hilfskraft. Regler ohne Hilfskraft sind
im allgemeinen nur fur kleine Verstelleistungen geeignet.
Die Verstellkraft muB z. B. bei einem Druckregler dem
zu regelnden Gas entnommen werden; sie ist Null, wenn
der Solizustand erreicht ist, und wachst verhaltnisgleich
der Abweichung vom Sollwert. Das Mclgerat ist bei die-
sen Reglern gleichzeitig der Verstellmotor.
Bei Reglern mit Hilfskraft steuert das Mellgerat
einen Kraftschalter, der elektrische Energie, Druckluft,
-wasser oder -ol derart auf einen Verstellmotor schaltet,
dali das Regelglied in dem gewunschten Sinne bewegt wird.
Die Bauarten der Kraftschalter und Verstellmotoren
sind recht mannigfaltigl). Allen gemeinsam ist der
Grundgedanke, den Kraftschalter so zu bauen, daB er fast'
reibungs- und tragheitslos vom Melgerat verstellt wer-
den kann, und daB er den Stellmotor jeweils mit einer Ge-
schwindigkeit laufen laBt, die der Abweichung vom Soll-
wert annahernd verhaltnisgleich ist. Die wichtigsten Sta-
bilitatsrechnungen und die Begriffe der SchluBzeit, Emp-
findlichkeit, starre oder nachgiebige Rilckfi hrung usw.
sind fur alle Bauarten verwendbar.
Gesichtspunkte fur die Auswahl des Reglers
Ist die zu losende Aufgabe klar erkannt und um-
rissen, so bereitet doch die Auswahl des am besten ge-
eigneten Reglers manchmal groBe Schwierigkeiten.
Regelgenauigkeit
Die zu fordernde Regelgenauigkeit, d. h. die zulassige
Abweichung vom Sollwert, richtet sich im wesentlichen
nach der Giite der verwendeten Melleinrichtung, die den
Kraftschalter des Reglers betatigt. Es hat keinen Sinn,
fur einen Durchflullregler eine kleinere Fehlergrenze als
1) G. Witnach, Regler fur Druck und Menge, Munchen u. Berlin 1930.
1 % zu fordern, wenn keine genaueren Durchflullmesser
am Markte sind. Man wird sich also bei Festlegung der
Genauigkeitsgrenzen zweckmallig nach den Gewahr-
leistungswerten der einschlagigen Meligerate richten.
Regelgrenzen
Ebenso wie eine tmertreibung der Genauigkeitsforde-
rung ist eine zu weite Festlegung der Regelgrenzen vom
tJbel. Bei den meisten DurchfluBreglern sinkt z. B. der
Meliwert quadratisch mit der Belastung. Fur geringe
Belastungen werden die McBwerte verschwindend klein,
und die Regelung wird dann schwierig. Bei iibertrieben
groBer Ausweitung der Regelgrenzen steigen die Schwie-
rigkeiten stark an, und es wird meist ein unnotig teurer
Regler von verwickelter Bauart erforderlich.
Regelgeschwindigkeit
Die Anforderungen an die Regelgeschwindigkeit
richten sich vollstandig nach dem Verwendungszweck. Ist
die Anlage bereits in Betrieb, so kann man aus den Auf-
zeichnungen von Schreibgeraten die grollte vorkommende
Storungsgeschwindigkeit ermitteln. Bei Neuanlagen lallt
sich dieser Wert meist hinreichend genau abschatzen. Bei
einer Druckregelung in einem Gasverteilungsnetz kann
z. B. eine Storung - von auBergewohnlichen Storungen,
wie Rohrbri chen u. dgl. abgesehen - nicht schneller ver-
laufen, als es moglich ist, ein grol3es Ventil zuzudrehen.
Fur die meisten Regelungen geniigt es, wenn die groBte
Regelgeschwindigkeit die grol3te Storgeschwindigkeit
etwas ubersteigt. Bei Druck- und Durchflulireglern ist
in groleren Anlagen eine Laufzeit des Stellmotors von
20 s zwischen null und Vollast ausreichend.
Regelstabilitat
Die meisten Schwierigkeiten bereitet die Beurteilung
der zu erwartenden Regelstabllitat.,piese ist etwa gleich-
bedeutend mit der, DfuXlgS c~)e bleiner irgendwie ein-
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geleiteten Schwingung auftritt. Bei 100 % Dampfung
(aperiodische Einstellung) erfolgt jede Bewegung des
Reglers ohne Uberschwingen. Bei weniger als 100 %
Dampfung tritt eine abklingende Schwingung auf, bei
mehr als 100 % Dampfung (iiberaperiodisch) ist die Ein-
stellung schleichend. Die Anforderungen an die Regel-
stabilitat soil man nicht iibertreiben. Aperiodische oder
gar iiberaperiodische Dampfung ist regeltechnisch nicht
erwi nscht, da sie oft nur mit unnotigem Aufwand er-
reichbar ist and da andererseits die Regelung trage wird.
Eine Dampfung von 75 % ist meist als sehr gut and eine
solche von 50 % noch als ausreichend anzusehen. Die
nachfolgende Amplitude ist im ersten Falle 25 %, im zwei-
ten 50 % der voraufgehenden. Die Schwingungsbilder
verlaufen wie in Bild 1 dargestellt.
Die zu erwartende Dampfung hiingt ab von den im
ganzen Regelkreis auftretenden Zeitverzogerungen and
dem Ausgleichsgrad der Regelstreckez). Als Regelstrecke
bezeichnet man hierbei den Teil der zu regelnden Anlage,
dessen Zustand durch die Regelung beeinflul3t wird.
Ausgleichsgrad der Regelstrecke
Das Wesen des Ausgleichsgrades versteht man am
schnellsten aus der Art, wie er ermittelt werden kann.
Stellt man die Frage: Urn wieviel Hundertteile mu8 das
Regelglied verstellt werden, damit die zu regelnde Grol3e
(Druck, Menge usw.) sick nach wieder eingetretener Be-
harrung um 1 % andert ?, so ist der ermittelte Wert gleich-
bedeutend mit dem Ausgleichgrad der Regelstrecke.
Bei einem Dampfkessel wird die verdampfte
Wassermenge gewohnlich durch Wasserzufuhr nach MaB-
gabe des Wasserstandes ersetzt. Wenn die Speisewasser-
Bild 1. Schwingungsbilder eines Reglers.
zufuhr and die Dampfentnahme genau im Gleichgewicht
sind, so bleibt der Wasserstand auf gleicher Hohe. Ver-
groBert man jedoch die Speisewassermenge auch nur
ganz wenig, so wird der Wasserstand langsam, aber
dauernd ansteigen, bis der Kessel voll ist; ein neuer Be-
harrungszustand tritt nicht ein. Der Ausgleichsgrad ist
null, da bereits die kleinste Verstellung des Regelgliedes
den Regelwert (Wasserstand) um mehr als 1 % andert.
Ein Dampfnetz von 5 at werde aus einem Netz von
20 at fiber ein Druckminderventil gespeist. tlffnet man
dieses Ventil um 1 % seines vollen Hubes, so wird rich
auch die zustromende Dampfmenge um rd. 1 % erhohen.
Dadurch steigt der Druck im 5 at-Netz, aber damit erhoht
sich auch die Abstromung im gleichen MaBe, and es stellt
sich ein neuer Gleichgewichtszustand ein, wenn der Druck
urn rd. 1 % gestiegen ist. Der Ausgleichsgrad ist rd. 1.
Ein Gleichstromerzeuger arbeitet auf einen elektri-
schen Sammler. Um die Spannung um 1 % zu erhohen,
muB bier der NebenschluBregler sehr weft, z. B. um 30 %,
verstellt werden. Der Ausgleichsgrad hat den Wert 30.
Die GroBe des Ausgleichsgrades ist kennzeichnend
fiir das Bestreben der Regelstrecke, von selbst, also ohne
Zutun eines Reglers, einem neuen Gleichgewicht zuzu-
streben. Je groBer der Ausgleichsgrad, desto starker ist
auch die Eigendampfung der Regelstrecke. Die Sammler-
ladung mit einem Ausgleichsgrad von 30 verlauft in sich
schon so stabil, daB bberhaupt kein besonderer Regler
erforderlich ist. Beim Dampfdruckregler ware zu unter-
suchen, ob die Eigendampfung ausreicht; bei der Wasser-
standsregelung mit dem Ausgleichsgrad null miil3te der
Regler unbedingt eine zusatzliche Dampfung erhalten.
') 0. Neumann, Arch. Elsenhrittenwes. Ed. 6 (1931/1932) 8. 183 U.
Bd. 7 (1933/1934) S. 237, 389.
Anlaufzeit der Regelstrecke
Zeitliche Verzogerungen im Ablauf eines Regelvor-
ganges entstehen durch die Speicherfahigkeit der Regel-
strecke. Wahrend z. B. bei einer Durchflul3regelung die
durchstromende Gasmenge der Bewegung der Regel-
drosselklappe ohne merkliche Verzogerung folgt, steigt
der Dampfdruck eines Grollwasserraumkessels nur ganz
allmahlich, wenn die Feuerung verstarkt wird. Dieses
zeitliche Verhalten wird gekennzeichnet durch die An -
1 a u f ze i t der Regelstrecke.
Die Anlaufzeit einer Regelstrecke wird folgender-
mal3en ermittelt: Bei einem im Temperaturgleichgewicht
befindlichen Gliihofen werde plotzlich die Warmezufuhr
abgesperrt. Die Temperatur wird dann absinken and sick
allmahlich deco Nullwert nahern. Die anfangliche Steil-
heit des Temperaturabfalles ist kennzeichnend fiir die
Anlaufzeit, Bild 2. Im Mel3geratebau ist ein ahnlicher
Begriff, die ?Halbwertzeit", iiblich. Das ist die Zeit, die
vergeht, his der anfangliche Wert auf die Halfte gesunken
ist. Die Halbwertzeit betragt 0,693 der Anlaufzeit.
Ausgleichsgrad and Anlaufzeit kennzeichnen das Ver-
halten jeder Regelstrecke. Die Ergebnisse, die an einer
Strecke mit irgendeinem Regler gemacht wurden, konnen
nur dann auf einen andern Anwendungsfall i bertragen
werden, wenn Anlaufzeit and Ausgleichsgrad in beiden
Fallen annahernd die gleichen Grollen haben.
Bei einern Ausgleichsgrad von etwa 1 and einer An-
laufzeit unter 0,5 s ist die Eigendampfung der Regel-
strecke fast immer so groB, daB auf eine zusatzliche
Dampfung verzichtet werden kann. Die Dampfung des
Reglers wird stets fiber 75 %, meist sogar iiberaperio-
disch sein. Es ist eine nutzlose Vergeudung, fur these
Falle immer neue, ?noch bessere" Dampfungseinrichtun-
gen an Reglern erfinden zu wollen. Wenn Regler an sol-
schen Einbaustellen schwingen, so arbeiten sie im all-
gemeinen fehlerhaft oder sie Sind falsch bemessen. Bei
grolleren Anlaufzeiten als 1 s kann, falls nicht der Aus-
gleichsgrad besonders groB ist, die Eigendampfung leicht
ungeniigend sein. Hier mnssen dann die Stabilitatsver-
haltnisse berechnet werden. Bei Anlaufzeiten fiber 10 s
kommt man nur noch selten ohne zusatzliche Dampfung
am Regler aus.
Es ist nun ]eider nicht so, daB man einem einfachen
Regler im Bedarfsfalle eine zusatzliche Dampfung zu-
schalten kann. Gerade im Grenzfall, wo also die Eigen-
dampfung nicht mehr ausreicht, muB beim tlbergang auf
Bild 2
Anlaufzeit and
Halbwertzeit,
ermittelt aus
der Abkiihl-
kurve enes
Gliihofens.
os
A
Ha/M. Y'& it
An/o zeiY
kunstliche Dampfung (Ri ckfUhrung) eine mehrfach
hohere Verstellgeschwindigkeit angewendet werden. Das
bedeutet eine viel grollere Reglerleistung and oft einen
groleren Regler. Aulerdem drilekt eine Ri ckfUhrung
meistens die erreichbare Regelgenauigkeit herab.
Elnige Aufgaben der Regelung
in der Verfahrenstechnik and ihre Losungen
Da das Gebiet der Verfahrenstechnik viel zu umfang-
reich ist, mull ich mich darauf beschranken, fur die wich-
tigsten Regelaufgaben die Losung in Form von Schalt-
bildern anzugeben, and zwar durchweg unter der Verwen-
dung von Reglern mit Hilfskraft. Fur den Kraftschalter
and den Verstellmotor 1st die Darstellung nach Bild 3
gewahlt. Der Stellkolben soil nach rechts oder links lau-
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JBetriebs
mute/
: ?
Verstel/motor
Bild 3. Gewahlte gild 4. DurchfluBregler.
Darstellung fur
den Kraftschalter und den
Verstellmotor eines Reglers.
MM Be/r ni#eI
Bild 6. DurchfluB-Verhaltnis-
regler.
V
L'
Bild 5. Verhaltnis-
schieber.
Uj_
Die Einstellfeder muB also einen sehr groi3en
Bereich iiberstreichen. Wenn die einstellbare
Menge z. B. nur auf 1f5 der Hochstmenge her-
untergeregelt werden soil, so fallt der Wirk-
druck auf 1123 des Vollastwertes. Wenn auch die
MeBmembran fur diese kleinen Werte noch
ausreichend genau gebaut werden,,.kann, so wird
der Regler dabei doch verhaltnismaBig un-
empfindlich. Die Feder muBte in den unteren
McBbereichen viel weicher sein. Man ver-
wendet dann zweckmaBig kegelig gewundene
Federn, bei denen sich mit zunehmender Zu-
sammendruckung die grolen Windungen auf-
einander legen, so daB die Federung harter
wird. Eine ahnliche Wirkung erreicht man bei
gleichbleibender Federkraft, wenn man die
ttbersetzung zwischen McBgerat und Feder
andert, Bild 5; die Empfindlichkeit des Reglers
bleibt dann fiber den ? ganzen Bereich gleich.
Durchflu0-Verha1tnisregelung
Wenn die Aufgabe besteht, eine Gas- oder
Flussigkeitsmenge verhaltnisgleich zu einer
zweiten Gasmenge einzuregeln, so wird die Ein-
stellfeder des Reglers ersetzt durch ein MeB-
gerat (Membrandose), Bild 6, das von dem
Druckunterschied an einer Blende in der zwei-
ten Gasleitung beaufschlagt wird. Das Mengen-
verhaltnis kann durch Andern des Blenden-
querschnittes beeinfluBt werden, indew man
z. B. die eine Blende durch ein Ventil oder einen
Schieber ersetzt. Da sich diese aber wegen der
ungunstigen Stromungsverhaltnisse als Wirk-
druckgeber nur bedingt eignen, erscheint es
zweckmaBiger, am Kraftschalter das Verhalt-
nis der Wirkdriicke zu andern und die Blenden
bestehen zu lassen. Der Einstellschieber in
Bild 6 ermoglicht tine Anderung des Verhalt-
nisses zwischen 0 und oo. Einer weitgehenden
Anderung ist jedoch auch hier durch die qua-
dratische Abnahme der Wirkdriicke bald eine
Grenze gesetzt.
Wenn die Mengen beliebig veranderlich
sein sollen, so empfiehlt sich die Anwendung
der in Bild 7 gezeigten Schaltung. Hier sind
It
Bild 7. Durchfluf3-Verhaltnis-
regler fur beliebig verander-
liche Durchfliisse.
fen, je mehr der Kraftschalter von der mittleren Stellung
nach rechts oder links abgelenkt wird. Die Stellgeschwin-
digkeit soil der Ablenkung verhaltnisgleich sein. Wie die
Kraftschalter und Stellmotoren im einzelnen ausgefuhrt
sind, und ob sie elektrisch, mittels Druckluft, Druck-
wassers oder Druckols arbeiten, ist fur das Verstandnis
der gezeigten Schaltungen ohne Bedeutung.
Durchflul3regelung von Gasen und Flussigkeiten
Die einfachste Regelung ist die Durchflul3regelung
von Gasen und Flussigkeiten nach Bild 4. Den MeBwert
fur die jeweilige Menge erhalt man aus dem Druckgefalle
an einer Blende oder Dizse, die am besten nach den An-
gaben der ?Regeln fiir die DurchfluBmessung mit ge-
normten Diisen und Blenden" ausgefuhrt werden'). Eine
einstellbare Feder oder auch ein Gewicht halten dem
Wirkdruck das Gleichgewicht. ttberwiegt der Wirkdruck,
so schlieBt der Stellmotor das Regelglied, z. B. eine
Drosselklappe, so lange, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.
Die zu regelnde Menge folgt den Bewegungen des Regel-
glieds praktisch ohne Verzogerung, und die Dampfung
ist immer ausreichend. Schwierigkeiten treten erst auf,
wenn die Stellgeschwindigkeit so hoch gewahlt werden
mu3, daB die zu bewegenden Massen des Stellmotors und
des Regelglieds nicht mehr vernachlassigt werden
konnen. Das ist aber nur ausnahmsweise der Fall.
Zu beachten ist, da3 die Wirkdri cke an der Blende
quadratisch mit der durchflie.Benden Menge anwachsen.
?) Regeln fiir die Durchituemessung mit genormten Dusen und Blenden,
herausgeg. vom Verein deutscher Ingenieure, Berlin 1937.
beide Blenden durch zwanglaufig verbundene Drossel-
klappen ersetzt. Mit der Bewegung der Klappen ver-
andern sich die Durchgangsflachen verhaltnisgleich, und
es laBt sich unter Beachtung des Ahnlichkeitsgesetzes im
allgemeinen erreichen, daB dann auch die DurchfluB-
zahlen an beiden Klappen verhaltnisgleich bleiben. Die
Mengen konnen in diesem Falle fast bis zum Wert Null
beherrscht werden.
DurchfluBregelung staubformiger,
korniger und zahflussiger Stoffe
In den vorhergehenden Beispielen sind fur die Durch-
fluBmessung Drosseleinbauten vorgesehen, die einen qua-
dratisch mit der Menge wachsenden Wirkdruck abgeben.
Fur fast alle Gase und Flussigkeiten ist diese Art der
DurchfluBmessung am einfachsten und zuverlassigsten.
Fur die Messung staubformiger oder korniger Stoffe und
auch von zahen Flussigkeiten, z. B. dicken Olen, muB man
andere McBeinrichtungen vorsehen. Fur Ole kann man
beispielsweise Volumenmesser nach Art der Kapselpum-
pen verwenden, deren Drehzahl der durchflieBenden Ol-
menge verhaltnisgleich ist. Bei festen Korpern wird es
fast immer moglich sein, die Menge aus der Drehzahl oder
aus der Stellung eines Zuteilglieds, z. B. eines Abstreifers
oder Schiebers, zu ermitteln.
Fur die Umsetzung von Drehzahlen in fur den Regler
geeignete Mellwerte wird vielfach ein kleines Schleuder-
geblase verwandt, dessen Druck verhaltnisgleich dem Qua-
drat der Drehzahl ist. Dieser Meldruck kann also in
gleicher Weise auf den Regler geschaltet werden, als ob
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zur Messung ein Drosselgerat henutzt ware. Die MeB-
geblase arbeiten meistens mit Luft, manchmal auch mit
einem leichten Ol. Ebenso lassen sich auch elektrische
Gerate nach Art eines Drehzahlmesser-Stromerzeugers
verwenden, die je nach der Schaltung eine geradlinig oder
quadratisch mit der Drehzahl veranderliche Impulsspan-
nung liefern. -Der Regler erhalt in diesem Falle statt der
Membrankapsel eine elektromagnetische Mel3anordnung.
Stellungswerte, wie z. B. der Hub von Abgreifern bei
Tellerspeisern, lassen sich durch Zwischenschalten einer
Feder, durch elektrische Widerstands-Fernsender oder
durch einen Druckluftwandler in einen geeigneten Me13-
druck umsetzen.
Durchflufi-Summenregelung
Manchmal ist es erforderlich, zwei oder mehr Me13-
werte zusammenzuzahlen und nur ihre Summe auf den
Regler zu schalten. Bei geradliniger Abhangigkeit kann
die Summenbildung am Regler vorgenommen werden, in-
dem man entsprechend viele Mel3gerate mechanisch zu-
sammenschaltet. Bei quadratischer Abhangigkeit ist dies
jedoch nicht moglich. Man billet dann
zweckmal3ig Hilfsstrome, und zwar
mittels Druckluft oder elektrisch, die Orrick/uft
den einzelnen Durchfliissen verhaltnis-
gleich sind. Die Summe des von einer
Anzahl von Fbrderschnecken geliefer-
ten kornigen Gutes ermittelt man z. B.
in der Weise, daB jede der Forder-
schnecken mit einer kleinen MeB-
pumpe gekuppelt ist. Die Summe der
von samtlichen in Betrieb befind-
lichen Melpumpen gelieferten Luft-
oder Flussigkeitsstrome wird caber
eine Me8drossel geleitet. Der hier ge-
bildete quadratische Meliwert ent-
spricht der Gesamtfordermenge und
kann nun in der iiblichen Weise
auf einen Mengenregler geschaltet
werden.
Von einer Reihe von Wandlern gelieferte Hilfs-
strome konnen in beliebiger Weise zusammengefugt und
auf den eigentlichen DurchfluBregler geschaltet werden.
Manchmal ist es erforderlich, die einzelnen MeB-
strome ihrer Wertigkeit nach einzusetzen. Wenn z. B.
drei verschiedene Stoffe mit einem vierten (Sauer-
stoff) im theoretisch erforderlichen Mengenverhaltnis zu-
sammen verbrannt werden sollen, so muI3 man die
einzelnen Wandler so abstufen, daB der von ihnen ge-
lieferte Luftstrom ein MaB fur den Sauerstoffbedarf
jedes einzelnen der drei Stoffe abgibt. Die Summe der
drei Strome entspricht dann dem Gesamtbedarf an Sauer-
stoff, der nun durch den eigentlichen Mischungsregler
zugesetzt wird.
Durchflufi-Verteilungsregelung
Der DurchfluB-Verhaltnisregelung verwandt ist die
Verteilungsregelung. Hier handelt es sich darum, einen
Mengenstrom in mehrere verhaltnisgleiche Teile aufzu-
spalten, z. B. eine Gas- oder Flussigkeitsmenge auf paral-
lel geschaltete Reiniger, Kiihler o. dgl. gleichmaBig zu
Liegen die EinzelmeBwerte schon in quadratisch ab-
hangiger Form vor, z. B. bei Blendenmessung in ver-
schiedenen Rohrleitungen, so muB die Summenbildung
fiber Wandler erfolgen, von denen jeder wieder einen
Hilfsstrom erzeugt. Ein solcher Wandler ist nichts weiter
als ein kleiner Mengenregler, und es konnen dafiir die
meisten der oben beschriebenen Mengenregler benutzt
werden. In Bild 8 wird der McBwert von einer Ring-
waage abgenommen, die mit ihrem Drehmoment bestrebt
ist, das mit Druckluft gespeiste Strahlrohr vor die Auf-
nahmeduse zu stellen. Dadurch wird in der angeschlosse-
nen Leitung ein Luftstrom erzeugt, der an einer zwischen-
geschalteten Drossel einen entsprechenden Wirkdruck lie-
fert. Dieser Wirkdruck wird auf das Strahlrohr in ent-
gegengesetztem Sinne zur Einwirkung gebracht - er
sucht also das Strahlrohr von der Auffangduse wegzu-
drehen - und es stellt sich bald ein Gleichgewicht ein,
hei dem der Wirkdruck dem von der Ringwaage ein-
gestellten Druck die Waage halt. In der McBleitung
flielIt dann ein Hilfsstrom, dessen Augenblickswert der
mit der Ringwaage gemessenen Stoffinenge verhaltnis-
gleich ist. Solche Wandler konnen an jedes beliebige
McBgerat angeschlossen werden, und es ist auch moglich,
einen mechanisch erzeugten Federdruck durch einen Luft-
druck oder einen Stromungsdruckunterschied auszuwagen.
Eine Ausfuhrung, die elektrische Strom- und Span-
nungswerte in Luftdruckwerte umsetzt, zeigt Bild 9. Das
Strahlrohr ist hier auf der einen Seite durch eine Tauch-
spulanordnung, auf der anderen durch eine Luftdruck-
membran beaufschlagt. Die Anordnung selbst ist Behr
leicht gehalten und auf Kippspitzen gelagert, so daB
schon geringe Strom- und Spannungswerte zur Betati-
gung ausreichen. Man kann sie z. B. an Thermoelemente
und Strahlungspyrometer anschlieBen oder auch durch
Photo-, Sperrschicht- oder ahnliche Zellen betreiben.
verteilen. Bild 10 zeigt eine zweifache Unterteilung. In
beiden Leitungen hefinden sich Drosselklappen, die ent-
gegengesetzt geschaltet sind, so daB also bei der Be-
wegung des Stellmotors die eine Klappe geschlossen und
gleichzeitig die andere geoffnet wird. In beiden Leitun-
gen befinden sich auBerdem Blenden, die in i blicher Weise
auf einen Verhaltnisregler arbeiten. Der Regler ist nur
dann im Gleichgewicht, wenn die Wirkdriicke an den bei-
den Blenden gleich sind oder in dem eingestellten Ver-
haltnis stehen.
Bei einer Aufspaltung in mehr als zwei Teile ver-
wendet man einen Hauptregler, der eine Anzahl von
Nebenreglern steuert. Eine Gasmenge soil z. B. auf funf
oder auch mehr Apparate gleichmaBig verteilt werden,
wobei die Gesamtgasmenge jedoch so einzuregeln ist, daB
in der nachfolgenden Sammelleitung ein bestimmter
Druck aufrechterhalten bleibt. Wie Bild 11 zeigt, wird
an die Hauptleitung ein Wandler angeschlossen, der ent-
sprechend der Abweichung vom Sollwert einen sog. Kom-
mandodruck erzeugt. Dieser wird den einzelnen Durch-
flul3reglern zugefiihrt, die nun ihrerseits dafiir sorgen,
daB die Einzelmengen genau dem Kommandoimpuls ent-
sprechen. Fallt bei grol3erer Entnahme der Druck in der
Sammelleitung, so steigt der Kommandodruck und die
einzelnen DurchfluBregler werden auf entsprechend gro-
Bere Lieferung eingestellt.
Zusatzliche Beeinflussung der Regelung
Eine in der Verfahrenstechnik verhaltnismallig
haufige Aufgabe verlangt, daB die Stellung eines Regel-
glieds stets in einer bestimmten Abhangigkeit von einern
Meiwert, z. B. einem Gasdruck, stehen soil. In diesem
False lallt man auf die eine Seite des Reglers den MeB-
druck und auf die andre Seite die Kraft einer Feder ein-
wirken, die durch eine Kurvenscheibe in Abhangigkeit von
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N
regler verstellen, wie
dies in Bild 16 ge-
zeigt ist.
Auf these Weise,
also durch Betatigen
des Verhaltnisschie-
bers, kann man grund-
satzlich eine Multipli-
kation zweier Mef3-
grof3en, die einer drit-
ten das Gleichgewicht
halten sollen, errei-
chen. Eine solche For-
derung ist in der Auf-
gabe enthalten, ein
Luftschleudergeblase
auf Lieferung gleicher
Gewichtsmengen, un-
abhangig von der
Luftdichte, einzu-
Bild 10. Durchfluf3-Verteilungs- Bild 11. Durchfluf3-Verteilungsregler
regler. mit Kommandogeber.
der Stellung des Regelglieds verstellt wird, Bild 12. Durch
die Form der Kurvenscheibe kann man jede beliebige Ab-
hangigkeit erreichen.
Wenn zwei McBwerte, Z. B. Drucke, in einer nur kur-
venmaf3ig darstellbaren Abhangigkeit stehen sollen, so
haft sich das mit zwei Reglern nach Bild 13 erzielen. Der
Stellmotor des Reglers I ist durch eine Ruckfahrung ge-
fesselt, so daf3 seine jeweilige Stellung dem Gasdruck in
Leitung I verhaltnisgleich ist. Dieser Stellmotor ver-
dreht eine Kurvenscheibe und stellt dadurch den zweiten
Regler ein, der wiederum das Regelglied in der Leitung II
verstellt. Per Druck in Leitung II mul3 dann in der
durch die Kurve gegebenen Abhangigkeit von dem Druck
in Leitung I stehen. In ganz ahnlicher Weise kann man
auch Mengen in kurvenmafliger Abhangigkeit halten.
Zuweilen wird gewunscht, durch den gleichen Regler
mehrere Regelglieder derart zu betatigen, daf3 das nachst-
folgende einsetzt, wenn das vorhergehende voll geoffnet
hat. Manchmal kann man hierfur eine mechanische Lo-
sung verwenden, wie sie Bild 14 zeigt. Hier verdreht der
Stellmotor eine Welle mit einer Reihe von Kurvenschei-
ben, durch die einzelne Ventile eingestellt werden. Je
nach der Ausfiihrung der Kurvenscheiben arbeiten dann
die Ventile in einer bestimmten zwanglaufigen Reihen-
folge. Eine hydraulische Hintereinanderschaltung zeigt
Bild 15. Wenn der Stellkolben seine Endstellung erreicht
hat, so wird die Leitung nach dem zweiten Zylinder frei-
gegeben, und dieser beginnt dann zu laufen. Bei der
Ruckwartsbewegung kehrt sich die Reihenfolge ent-
sprechend um.
Oft wird auch die Verbindung einer Feinregelung mit
einer Grobstufenregelung verlangt. Ein Gasschleuder-
geblase soil z.' B. durch eine Drosselklappe feingeregelt
werden, wahrend die grobe Regelung durch stufenweises
Abschalten des Antriebsmotors erfolgen soil.
Man laf3t dann die feinregelnde Drossel-
klappe zwischen zwei Grenzanschlagen
spielen und schaltet elektrisch, mittels
Druckfltissigkeit oder mechanisch den
Stufensehalter um eine Stufe weiter, sobald
die Endstellung erreicht ist. Der Regel-
bereich der Drosselklappe mull jedoch
immer grocer sein als der Bereich einer
Grobstufe, denn sonst wii.rde ein dauerndes
Hin- und Herschalten eintreten.
Manchmal soll ein Durchfluflverhaltnis,
z. B. von Brennstoff und Luft, durch eine
dritte Groie, z. B. die Abgaszusammen-
setzung, zusatzlich beeinflufit werden. Man
l0t dann zweckmaflig den Verhaltnis-
regeln. Eine Losung dafiir zeigt Bild 17. Die Regelung
der Luftmenge am Schleudergeblase erfolgt durch
Drosselung in der Saugleitung, die Messung durch eine
Blende in der Druckleitung. Gewichtsmaflig gleiche
Luftlieferung erhalt man, wenn der Wirkdruck an der
Blende verhaltnisgleich dem Kehrwert der Dichte der
durchfliellenden Druckluft gehalten wird. Ein Mefiwert
fur die Dichte ergibt sich aus dem Druck eines kleinen
Schleudermeflgeblases, das durch einen Synchronmotor
angetrieben wird4) ; der Zusatzregler verstellt nun den
Verhaltnisschieber des Durchfluflreglers. Innerhalb der
praktisch vorkommenden Bereiche regelt sich dann der
Verdichter auf gleiche Gewichtsmenge ein.
Manchmal solien auch mehrere Berichtigungswerte
vom Regler berucksichtigt werden. Eine verhaltnismaflig
einfache Losung hierfur ergibt sich aus dem Umstand, daf3
an dem Verhaltnisschieber die Abhangigkeit des Gleich-
gewichtsverhaltnisses von der Stellung des Schiebers in
einem groflen Bereich fast genau logarithmisch verlauft.
Daraus geht hervor, daf3 man mehrere Groflen multipli-
zierend einleiten kann, wenn man die Einzelwerte auf
Skalen logarithmisch auftragt, so daf3 der Verhaltnis-
schieber bei der Verstellung die Streckensumme durch-
lauft. Tragt man z. B., wie in Bild 18 gezeigt, bei einem
Doppelhebel logarithmisch auf der einen Seite die Tempe-
ratur und auf der anderen Seite den Barometerdruck auf,
so erhalt man durch Einstellung auf die jeweiligen Werte
eine zutreffende Berichtigung des Mengenwertes, wenn
der Regler ein Luftgeblase steuert. Auch dieses Geblase
liefert dann gleichbleibendes Luftgewicht, wenn die
Druck- und Temperaturwerte entsprechend eingestellt
werdenb).
') Vgl C. Rohner, Z. VDI Bd. 79 (1935) S. 299, insbes. B. 300 u. 301.
Vgl. C. Rohner a. a. 0. S. 302.
schieber des Durchflufireglers durch das
Bild 12. Stellungsregelung
Bild 13. Druckregelung
Meflgerat fur die Abgas-Zusammensetzung
eines Regelglieds
in beliebiger Abhangigkeit
entweder mechanisch oder, falls die Krafte
in Abhangigkeit vom Druck
vom Druck in einer zweiten
dafUr an klein sind, durch einen Zusatz-
in einer zweiten Leitung.
Leitung.
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Regler mit veranderlicher Regelgeschwindigkeit
Wahrend bei den Durchflu3regIern der beschriebenen
Ausfuhrungsformen die Regelstabilitat durch die Eigen-
dampfung der Regelstrecke fast immer gesichert ist,
konnen bei Druckreglern ungiinstige Verhaltnisse auftre-
ten. Insbesondere nimmt die Stabilitat beim Vbergang
auf kleine Mengen, also bei nahezu geschlossenem Regel-
glied, stark ab. In vielen Fallen kann man sich durch ein
Verringern der Regelgeschwindigkeit bei kleinen Lasten
helfen. Diese veranderliche Regelgeschwindigkeit lift
sich kinematisch sehr einfach durch sog. Kurbeltrieb er-
reichen. Durch entsprechende Einstellung kann man das
Regelglied sich in der Nahe der SchluBstellung langsam
bewegen lassen and damit bis zu sehr kleinen Lasten eine
ausreichende Stabilitat erzielen.
Regler mit starrer Ruckfuhrung
Wenn die Eigendampfung der Regelstrecke nicht
mehr ausreicht, so muB man eine zusatzliche Dampfung
verwenden. Dampfend wirkt jeder EinfluB, der bei
schwingendem Regler dem Impuls voreilt. Beim Druck-
und ebenso beim Drehzahlregler an Dampfmaschinen
trifft das auf die Stellung des Regelglieds zu, and die
Dampfung wird immer groBer, je mehr man den Regel-
wert stellungsabhangig macht, d. h. den Stellungswert
des Regelglieds dem McBwert iiberlagert. Diese Uber-
lagerung erzielt man meist durch die starre Riickfuh-
rung, wie sie in Bild 19 dargestellt ist. Der am Regler
eingestellte Mel went wird nur bei Belastung Null auf-
rechterhalten. Mit zunehmender Belastung sinkt er ent-
sprechend der Uberlagerung um einige Hundertteile ab.
Den Abfall zwischen Null and Vollast in % bezeichnet
man als Ungleichformigkeitsgrad.
Die dampfende Wirkung der Ungleichformigkeit wird
um so gro3er, je hoher die Stellgeschwindigkeit des Keg-
lers gewahlt wird. Andererseits wachst die Wirkung des
Ausgleichsgrades der Regelstrecke mit abnehmender Re-
gelgeschwindigkeit. Reicht also in einem bestimmten
Falle die Eigendampfung trotz geringster Regelgeschwin-
digkeit nicht mehr aus - mu3 also eine zusatzliche
Bild 14 and 15. Mechanische and hy-
draulische Losung fur das Hinter-
einanderschalten von Regelgliedern.
0 offnet S schlieBt
'
pulsgeber heranziehen. In den mei-
sten Fallen braucht man dazu nicht
einmal ein besonderes McBgerat, son-
dern es geniigt, den Impuls, statt vom
Kessel selbst, von der abgehenden
Leitung abzunehmen, Bild 22, denn es
tritt dort bereits ein zusatzlicher
Druckabfall auf, der von der Stro-
mung abhangt. Eine Zunahme der
Abstromung, wird sofort eine Druck-
verminderung ergeben, noch bevor der
Druck im Kessel absinkt.
Gibt man dann dem Regler noch
eine Ungleichformigkeit, die dem
Stromungsdruckabfall
V // gerade entspricht, so
~U~ bieibt der Druck im
O I Kessel bei alien Last-
I stufen genau auf
gleicher Hohe. Die
Schwankungen der
Feuerung werden'dann
d A 1.1: k
ZY37t. fi
Bild 16. Zusatzliche Beeinflussung
eines DurchfluBverhaltnisses in
Abhangigkeit von einer dritten
Gro3e (Nachsteuerung).
b
~ 1_4
Z4)12.16
Bild 18. Logarith-
mische Mehrfach-
einstellung,
z. B. zur Berichtigung
A
des Durchflusses
Regelung auf gleiches abhangig von Druck
Luftgewicht. and Temperatur.
Dampfung durch Ruckfuhrung verwendet werden -, so
mull der Regler gleichzeitig auf Behr hohe Stellgeschwin-
digkeit umgeschaltet werden. Man kann also im all-
gemeinen nicht gleichzeitig die Eigendampfung and die
Dampfung durch Ruckfuhrung ausnutzen, sondern mull
praktisch auf die eine verzichten, wenn man die andere
zur Wirkung bringen will.
Nachgiebige Ruckfuhrung
Die Ungleichformigkeit eines Reglers mit Riickfiih-
rung - also die Abhan.gigkeit des Regelwertes von der
Belastung - wird oftmals unangenehm empfunden. Man
kann sich meistens dadurch helfen, daB man die RUck-
fUhrung nachgiebig macht. Bild 20 zeigt eine Ausfi h-
rung, bei der der Rilckfuhrzylinder in Reihe mit dem
Stellzylinder geschaltet ist. Durch eine Feder wird der
RuckfUhrkolben allmahlich immer wieder in die Null-
Stellung gezogen, indem sich das verdrangte Olvolumen
fiber eine einstellbare Drossel ausgleicht. Mit Vorteil
IaBt sick fur die Ruckfuhrung auch ein pneumatisches
oder hydraulisches Gestange verwenden, wie es Bild 21
zeigt. Durch Undichtmachen der Verbindung zwischen
Geber and Empfanger lallt sich sehr einfach eine Nach-
giebigkeit erzielen.
Moglichkeiten fur die Ableitung
des ruckfuhrenden Impulses
In gleicher Weise wie aus der V e n t i l s t e 11 u n g
kann der riickfiihrende Impuls auch aus einer D u r c h -
f 1 u B m e s s u n g abgeleitet werden. Die Stellung
des Regelglieds ist namlich nur deshalb fur eine Damp-
fung verwendbar, well sie annahernd der jeweils durch-
stromenden Menge entspricht. Man kann also auch je-
den aus der betreffenden Leitung entnommenen Mengen-
impuls zur Dampfung des Schwingungsvorganges be-
nutzen.
Besser ist es noch, wenn man den Mengenstrom er-
fassen kann, durch den die Storung des Gleichgewichtes
verursacht wird. Bei Druckregelungen an Verdampfern
and Kesseln durch Beeinflussen der Warmezufuhr kann
man mit Vorteil die abstromende Dampfinenge als Im-
m ~e em ugen is
gleich den Lastschwan-
kungen. Vergro3ert
man mit Hilfe eines
Einstellschiebers die
Ungleichformigkeit, so
wird mit wachsender
Last der Druck sin-
ken, der Kessel arbei-
tet zum Tell als Spei-
cher and die Schwan-
kungen der Feuerung
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Membran
Bild 19
Gestange-
riickfiihrung.
Regelglied
Bild 22. Dampf-
kessel-Druckrege-
lung mit Impuls
von der Frisch-
dampfleitung.
Bild 20
Nachgiebige
Riickfiihrung
werden kleiner als die der Last. Bei Verringerung der
Ungleichformigkeit steigt der Druck mit der Last, der
Kernel wird unstabiler, and die Schwankungen der Feue-
rung sind groBer als die der Last.
Wenn solche voreilenden impulse im ganzen Regel-
kreis nicht verfUgbar sind, so kann man eine zusatzliche
Dampfung oftmals aus der Anderungsgeschwin-
dig ke i t des Zustandes gewinnen. Wird der. MeB-
wert ohnehin caber einen Wandler umgeformt, vgl. Bild 9,
so kann man gleichzeitig auch einen der Anderungs-
geschwindigkeit entsprechenden Impuls bekommen.
ke? laat. rich die Anderungs-
.
D
ii
M
r
c
Be
- - -
i
ne i?_--- V----------
geschwindigxeit dutch c
gleich bestimmen. Der eigentlichen McBanordnung wird ZoTeuurullm eit aWenn man die Unterbrecherzeit etwas
and auger as
groBer abschaltet. wiihlt ap as die Im an die
dann, zuge f gt, eBildn e23 zegt,ne eine to bar dieoandere hin
aber Ube r ne Sei Ssel an den, die Impulsdruck re Seine die Stellgeschwindigkeit wahrend der Einschaltdauer so
aber caber eine Kapillardrhbll en den Iruck gibt an- bemiBt, daB bei e i n e r Schaltung die Storung annahernd
geschlossen ist. Bei rafteibndem Duck gibt die ausgeglichen wird, so kann man unter Umstanden damit
Me D hung keine Kraft ab. Je schneller sick jedoch auch in schwierigen Fallen eine zufriedenstellende Rege-
der Druck andert, um so groBer wird auch der Druck- lung erzielen, Es ist aber auch da nur moglich sehr ge-
unterschied zu beiden Seiten der MeBkammer. Die MeB- tinge Anderungsgeschwindigkeiten zu beherrschen. Ist
kraft entspricht der Anderungsgeschwindigkeit des Zu- z. B. die Unterbrechungszeit 1 min and der groste Sebalt-
standes um so besser, je geringer die Druckunterschiede schritt 5 %, so braucht man mindestens 20 min, um das
sind, je groBer also die Membranflache enet wird. Regelglied von null his Vollast zu bewegen.
Genau gesehen, wird bei den beschrieiebenn McBver- Leichter zu beherrschen ist die Zeitverzogerung, die
fahren nicht die Anderungsgeschwindigkeit des Zustandes, dutch die Tragheit eines Fuhlers, z. B. eines Warmefuhlers
sondern die Anderungsgeschwindigkeit des on mit t a err (Thermoelement), verursacht wird. Bei Schwankungen
mittelt. Wenn der McBimpuls selbst scho min starker der zu regelnden Temperatur folgt zwar auch hier der
V rung auftritt, so ist auch die Wirkung des daraus McBwert des Temperaturfuhlers mit einer gewissen Zeit-
abgeleitgeleiteten Vorhaltimpulses beschrankt. verschiebung, jedoch wird bei zunehmender Temperatur
Beherrschung von Impulsverzogerungen sehr bald eine geringe Wirkung am Fihler merkbar sein,
Bei den bisherigen be ucks chtigt worden. Ta sUchlicchssind erreicht wird.r Diel Verhaltn sse liegen hier ahnlchnw e V
lstrecke. In
ltd sich Anmeistlaufzeimit eine ege
genugend grog nh Unglei h
sole diese aber die un Ursache steigen le d ers5cchwie igkeiten ichdeer r bei
so eg erzielen.
I egelsng au epp g
die selg r ,und in n Immerhin wird die Regelung stabile
die und
selbsttti ge Regelung tibehaupt undurchfuhrbar. Es
k
Bild 21
kommt also sehr darauf an, die impulse richtig zu wahlen
and dort abzunehmen, wo die Wirkung des Verstellglieds
am ehesten auftritt.
In Bild 24 ist die anscheinend sehr einfache Aufgabe
dargestellt, eine Flussigkeit durch Dampf oder Zusatz
einer heiBeren Flussigkeit anzuwarmen and die Anwar-
mung durch einen selbsttatigen Regler zu steuern. Die
MeBstelle sei ungefahr 20 m von der Mischstelle entfernt,
and die Stromungsgeschwindigkeit betrage 0,75 mis. In
diesem Falle wird es rd. 30 s dauern, ehe die Wirkung
einer Verstellung des Regelglieds am Warmefuhler auf-
treten kann. Dazu kommt dann noch die Warmetragheit
des Fuhlers, die unter Umstanden erheblich.ist. In einem
solchen Falle mug das Regelglied stets ubersteuert wer-
den, and die Regelung deshalb in zunehmende Schwin-
gungen geraten.
Eine einigermaBen schwingungsfreie Regelung 10t
sich praktisch nur dadurch erreichen, daB man die Schwin-
gungsdauer ubermaBig lang macht. Das laBt sich am ein-
fachsten durch Drosseln des Stellmotors auf sehr geringe
Laufgeschwindigkeit erzielen. i berschlaglich kann man
rechnen, daB die Schwingungszeit mindestens die zehn-
fache Dauer der Verzogerungszeit haben mull. In diesem
Falle mug also die Schwingungszeit mindestens 5 min be-
tragen. Man sieht, daB die Regelung sehr trage wird and
daB nur geringe Anderungsgeschwindigkeiten ausgeregelt
werden konnen. Auger der geringen Stellgeschwindigkeit
mug man den Regler mit einer groBen Ungleichformig-
keit arbeiten lassen.
Auch durch sog. Unterbrecherschaltungen kann man
bei starken Impulsverschleppungen eine annehmbare
Regelung erzwingen. Wie Bild 25 zeigt, wird dann in die
der die
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29i72.t3
Bild 23. Druckregelung,
bei der die Geschwindig-
keit der Druckanderung
als ruckfuhrender
Impuls wirkt.
tin~+
------r- a=ij I
f Haupteteuerwerk
schlechter, je mehr der McBwert nachhinkt, and es ist
bei jeder Planung besonders grol3er Wert darauf zu
legen, die Anlaufzeit des Fuhlers kleinzuhalten.
Diese Art Impulsverzogerungen kommen hauptsach-
lich bei Temperaturreglern in Frage, and dabei wirkt es
sich gtinstig aus, daB meistens auch der zu regelnde Ofen
oder Kessel eine sehr grol3e Anlaufzeit hat. Die Schwin-
gungszeit der ganzen Anordnung wird meist so lang, dal
demgegenuber die Impulsverzogerung noch tragbar ist.
Als Temperaturfuhler fur Regler werden bei niedrigen
and mittleren Temperaturen hauptsachlich rohrformige
Ausdehnungsthermostate mit Innenstab aus Invarstahl,
Porzellan oder Quarz, mit Fiiissigkeit eft111t IM
dehnung der Rohrleitung
selbst benutzt gegentiber
einem Invarstahl-Draht
oder Quarzstab, der durch
zwei Schellen mit der
Rohrleitung verbunden ist.
Ein Beispiel fur eine
schwierige Regelaufgabe
mit groper Impulsver-
schleppung, grol3er An-
laufzeit des Fiihlers and
sehr grol3er Anlaufzeit
der Regelstrecke bietet
die Trocknungsregelung
an Papiermaschinen,
Bild 27. Die feuchte Pa-
pierbahn lauft fiber eine
Anzahl von Trockentrom-
meln. Die Dampfzufuhr
zur Trockenpartie soil
nun derart geregelt wer-
den, dal3 die Oberflachen-
temperatur der auslau-
fenden Papierbahn sehr
genau gleichbleibend ge-
halten wird. Zur Tempe-
raturmessung dient ein
oberhalb der Papierbahn
angebrachtes Wider-
standsthermometer, das fiber einen Regelwider-
stand an einen Wandler angeschlossen ist. Dieser
Wandler setzt den Mel3wert fur die Temperatur
in Luftdruck um, wobei gleichzeitig in der vor-
herbeschriebenen Weise die Anderungsgeschwin-
digkeit der Temperatur iiberlagert wird. Dieser
Impuls wird der Membran eines Druckreglers zu-
geleitet, der das Dampfventil zur Trockenpartie
bteuert, wobei der Dampfdruck in den Trocken-
zylindern als ruckfuhrender Impuls mit ent-
sprechender Ungleichformigkeit dient.
Trotz der hohen Anlaufzeit der
ganzen
Trockenpartie ist infolge der Zeitverzogerung in
der Impulsbildung, die 2 min and mehr betragen
ann, eine Ungleichformigkeit von mehr als 30 %
d
u
verlaufen zu
lass n.
30 % ngle chformigke t bedeuten,
daB von den durch Ungleichheit des Stoffes usw. ver-
ursachten Storungen nur etwa 70 % durch Regelung be-
seitigt werden. Die Temperaturschwankungen warden
also immer noch rd. ein Drittel so grol3 sein wie ohne
Regler. Diese Ungleichformigkeit wird nun beseitigt, in-
dem ein parallel geschalteter, aber ohne Ruckfi hrung -
also auch ohne Ungleichformigkeit - arbeitender Regler
den Verhaltnisschieber sehr langsam nachsteuert. Auf
diese Weise laBt sich eine praktisch gleichbleibende Ober-
flachentemperatur erzielen, wie sie durch Regelung von
Hand niemals zu erreichen ist.
E, ermo-
state and Dampfdruckthermometer benut
zt. Wenn these Zusammenfassung
in Gasen arbeiten sollen, so mull man fur eine kraftige Aus der Fulle der in der Verfahrenstechnik vorliegen-
Umstromung Sorge tragen, damit die Verzogerung klein den Regelaufgaben konnte nur ein verhaltnismal3ig kleiner
wird. Be! Temperaturen uber 500 ? werden meistens elek- Teil behandelt werden. Jedes neue Verfahren wird auch
trische Verfahren bevorzugt, and zwar Widerstands- eine oder mehrere neue Regelaufgaben bringen, die man
thermometer, Thermoelemente and Strahlungspyrometer.. zwar meistens auf die behandelten Grundaufgaben zuriick-
Strahlungspyrometer kann man mit Anlaufzeiten in der -fuhren kann; vielfach werden aber auch Verhaltnisse auf-
Grol3enordnung von 1 a ausfiihren, dagegen haben ge- treten, fiber die noch keine Erfahrungen vorliegen. Bei
schutzte Thermoelemente bis zu 2 min Anlaufzeit. Fur der Planung mull stets der ganze' Regelkreis betrachtet
Mel3zwecke schadet das im allgemeinen wenig; bei Ver- werden, in dem der am Markt kaufliche Regler nur ein
wendung an Reglern sind so hohe Werte nur bei sehr Glied ist. Auch der teuerste Regler mit den ,allerbesten"
grol3en - also tragen - Ofen moglich. Dampfungseinrichtungen versagt an einer ungeeigneten
Fur die Temperaturregelung von IleiBdampfkiihlerne) Regelstrecke, and man wird vielleicht mit dem infachsten
u. dgl. werden neuerdings gern sog. Anbauthermostate Regler vielbessere Ergebnisse erzielen, wenn nur die Schal-
verwendet, Bild 26. Zur Messung wird hierbei die Aus- tung richtig ist and die Stabilitat des ganzen Regelkreises
vgl. A. ILonejuno, Z. VDI Ed. 80 (1036) S. 501. vorher abgeschatzt oder berechnet wurde. B 4372
VDI-Verlag G. m. b. H., Berlin NW 7 - Manuldruck von F. Ullmann G. m. b. H., Zwickau Sa_
Bild 25
Unterbrecher-
schaltung.
S/a b Yo n g e r in y e P M br m e d e h n u ng
Bild 26
Anbauthermostat.
Oomp/Tei#ung
Bild 27. Trocknungsregler an einer Papiermaschine.
Bild 24. Regelung eines FIiissigkeits-
vorwarmers mit unmittelbarer Be-
heizung (Impulsverzogerung).
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ASKANIA-SONDERDRUCK R 1098
8
Oiurkomfuemaumende
Orurkve,h hga J hie6er
Selbsttatige Kessel>;egelung fur mittlere Industriekraftwerke.
Von Vereinsoberingenieur Dipl.-Ing. M. Got z, Hof.
Haufg wird die Ansicht vertreten, daB die selbst- ' elektrischen Strom verwendet, . wahrend bei deco
tatige Kesselregelung nur bei Groi3kessel-Anlagen Askania-Regler PreB61 zur Steuerung herange-
am Platze sei, da bei kleincren Anlagen der Heizer zogen wird.
uberhaupt nichts mehr zu tun hatte, sobald eine Aufbau einer ausgeffihrten Regleranlage
selbsttatige Feuerungsregelung ihm (lie Hauptarbeit
an der Kesselbedienung nehmen wurde. Auch
glaubt man, daf die Beschaffungskosten eines Kes-
selreglers derartig hoch seien, daB dieser einen
Luxus darsteIle, der fur mittlere Betriebe nicht
niehr tragbar sei. In diesem Zusammenhang cr-
scheint es zweckmfil3ig, fiber die Arbeitsweise and
die betrieblichen Erfolge einer ausgefiihrten Reg-
leranlagc zu berichten.
Der Zweck einer selbsttatigen Kesselregelung ist
die`Erhaltung des Cleichgewi,chts zwischen der zur
Dampferzeugung benotigten and bei der Verbren-
rung der Kohle entwickelten Warmemenge. Dies
bedingt im einzelnen u. a. die Gleichhaltung des.
Verhaltnisses zwischeu Verbrennungsluft and Koh-
lenmenge je Kohiensorte. Hierzu kommt, da(3 an
gewissen Stellen des Kessels, z. B. im Feuerungs-
raum, ein bestimmtei? Unler- oiler Uberdruck nicht
iiberschritten werden soli; urn z. B. beim Offnen
von,Fcuertiiren u. dergl. das Eintrelen unzulissi-
ger Falschluft oder ein Ilerauss-chlagen der Flamme
moglichst zu vermeiden.
Beim Parallelbetrieb mehrerer Kesscl hat die
Regelung vor allem bei Kesseln verschiedener
Gr6Be and Bauart die Aufgabe, einen geordncten
Betrieb auch dann aufrechtzuerhalten, wenn die
einzelnen Kessel, entsprechend ihrer Fahigkeit,
Belastungsspitzen aufzunehmcn, verschiedenartig
belastetwerdenmiissen.DerLastanteil einesKessels
wirdkonstant gehalten,wahrendeineroder mehrere
andere Kessel die Belastungsspitzen aufnehmen.
Zur Erfiillung dieser Aufgaben der Kesselregler
werden von ihren Herstellern verschiedene Hilfs-
rnittel angewendet. So arbeitet beispielsweise der
Siemens -Regler alit elektrischer Hilfskraft.
Einen anderen Weg beschreitet cin anl,crikani-
sches Werk, das zur Ubertragung PreBluft state
. Die Kesselanlage besteht aus drei Schrag-
rohrteilkammer-Kesseln fur 16 atii Betricbsdruck
mit Unterwind - Zonen - Wanderrost and Feuer-
raumkuhlung. Die Heizflache jedes Kessels betragt
375m2, dieRostflache je17,55m2. DieKesselanlage,
von der zwei Kessel dauernd stark belastet sind,
wahrend der dritte Kessel auBer Betrieb stcht, gibt
ihren Dampf an zwei dauernd hochstbclastete
Dampfturbinen ab. Die Regelung der Kessel war
von Hand zu besorgen. Die Ileizer batten wegen
der auBersten Anspannung der Turbinen vor allem
den hochstmoglichen Kesseldruck zu halten, bei
dem die Sicherheitsventile eben noc11 niche anspra-
chen. Durch ein schrcibendes Manometer wurden
die Druckschwankungen dauernd iberwacht.. Des
weiteren wurde die Verbrennung durch einen
schrcibenden CO_ Messer and anzeigende (;02- and
CO+I-12-McBgerate festgelcgl.
Wic weit die Konstanthaltung des Druckes ge-
lang, ist aus dem Diagramm Abb. 1 zd ersehen.
Der Kohlensaureschreiber zeigt ]tier zwar im Mit-
tel 12v. H. Kohlensaure, dock ist eine slarke Streu-
ung der einzelnen aufgeschriehenen McBwerte fest-
zustellen.
Auf Grund der unbefriedigenden Ergebnisse der
Oampfdruukdiagramm
Sonderdruck aus der Zeitschrift des Bayerischen
Revisions-Vereins, Heft 13, 1938
_D
Lb
Abb. 1. Vor Einbau der Regelanlage.
Abb 2 Steuetwerk (rechtsseitig) and Unterwindregler eines Kessels (linksseitig).
1. Sohneidenauflager 5. Strahlrohr 9. Verstellung des 12. Olmotor
2. Wellrohr 6. Steuerkolben Verhtiltnisscbiebers 13. Quecksilberrelais
3. Zunge 7. Rnckfahrgestange 10. Nockenwalze 14 Impulsiibertragung
4. Belastungsgewioht 8. Federverstellung 11. Vorgelege 15. Membran.
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.Approved For Release 2001/12/05: CIA-RDP83-00415R0031 QQQ5DQ 1,-0, ~
25X1A
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Handregelung wurden die Kessel mit einer selbst-
tatigen Askania-Regelung ausgerustet.
Die selbstatige Regelung'wird durch das Sleuer- t
werk, das durch the abgegebene Dampfinenge be-
einfluBt wird, eingeleitet. Ein MaB fur diese Dam_ pf- -
menge ist der Druckabfall vondeli Kesseln bis zur
Hauptdampfleltung, der sich in quadratischer Ab-
hangigkeit von der DurchfluBmenge andert, so daB
eine Steigerung der'Dampfinenge bereits eine i1ber-
proportionale Beeinflussung ausubt. Der Dainpf-
druck wirktgem#Abb. 2, rechtsseitiger Toil, and
Abb. 3 auf eine oben geschlossene Membrane,
die bereits auf flruckunterschiede von J/100 at
anspricht. Der Druck wird auf einen auf ciner
Schneide gelagerten Hebel, ubertragen, auf dessen
langeren Hebelarm ein veranderliches Belastungs-
gewicht wirkt, das auf den gewunschten Druck ein-
gestellt werden kann. Die Schwankungen dieses
Hebelarmes beciiussen ein O1-Strahlrohr, etas
sich vor zwei Offuungen befindel, die zum Sleuer-
zylinder fiihren. Das durch die Ausschidge des
Strahlrohres gesteuerte Druckol bewegt den Steuer-
kolben entsprechend hin and her. Am Gestange
des Steuerkolbens greift cin Rfickfuhrhebel an, der
mittels einer Feder mit dem Strahlrohr verhunden
s
Di
i
t.
e Vorspannung der Feder kann durch cine
Schraube verandert, die Kra-ftubertragung der Fe-
der auf das Strahlrohr aucli noels durch einen sog.
Verhaltnisschieber beeinfluBt werden. Weiterhin
befinctet sich auf dem Steuerkolbengestange enl-
gegengesetzt der Ruckfuhrung eine Nockenwalze,
die durch einen Olmotor snit Vorgelege in gleich-
mal3iger Umdrehung (etwa 1 Umdrehung/inin) ge-
halten wird. Diese Nockenwalze besitzt linksseitig
eine kurze Nocke, die sich.nach rechts zu stetig
verlangert, his am Ende auf dem vollen Unifang
nur mehr die auBere Bast vorhanden ist. Auf die-
ser 'Walze lauft ein Schaltstift, der durch die Nockc
angehoben wird und einen Quecksilberschaltcr in
Tatigkeit setzt. Lauft dieser Stilt auf dem links-
seitigen Toil der Nocke, so wird der Quecksilber-
schalter nur kurzzeitig eingeschaltet, wahrend or,
wenn er auf dem rechtsseitigen Teil der Nocke
Iauft, nur kurzzeitig odor gar nicht niehr ausge-
schaltet wird. Dieser Schaller betatigt die Rost-
motoren, bei denen cine andere Regelung, z. B.
durch Drehzahlanderung, nicht nioglich war, da es
sich um Asynchronmotoren handelt. In Anlagen
in denen Gleichstrom vorhaizden ist, odor bei
denen die Kosten fiir ein Leonard-Aggregat nichl
gescheut werden, \wird die Rostregelung nicht
durch liurzzeitiges Ein- und Ausschalten des Rost-
motors bewirkt, sondern durch Veranderung der
Erregung des Antriebsmotores bzw. des Leonard-
Satzes. Diese Art der Regelung ist der Schaltrege-
lung naturlich technisch uberlegen.
Neben der Abstimmung der Kohlenzufuhr auf
die D4mpfinenge lauft die richtige Zuteilung der
zur Verbrennuug der aufgegebenen Kohlenmenge
i n6tigen Luftmenge. Durch Veranderung des Unler-
winddrucks ist diese ohne weiteres durchzufuhren.
Das rult dem erwahnten Steuerkolben verbundene
Gestange spannt gleichzeitig dic Feder auf der
einen Seite eines weiteren Strahlrohrreglers (Abb. 2
linke Seite) und steuert dadurch ein Strahlrohr
vor den beiden ihiu gegen fiber liegenden Offnun-
gen. Das Druckol stramt, wenn kleinere Verstell-
krafte benotigt werden, unmittelbar zu elnenm
Steuerzylinder (Abb. 4), der an der Unterwind-
regelkiappe angebracht ist und verstellt diese ent-
sprechend. Bei groBerenVerstellwiderstanden wird
cin Fogekolben zwischengeschaltet, cler weiler
unten Hoch beschrieben wird. Die
Reglerr ickf-dhrung wird durch eine
auf der anderen Seite des Strahlrohr-
reglers angebrachte Membrane be-
wirkt, auf die der Druckunterschied
zwischen dem Druck am Feuerraum-
ende und dem Druck vor dem Rauch-
gasschieber wirkt Dieser Druck-
unterschied ist ein Ma13 fur die
durch die Kesselzuge gefiihrte Gas-
Abb. 4. Steuerzylinder.
menge mid ist quadratisch von dieser abhangig.
Da der Dampfdruck, der das den Impuls fiber-
tragende Reglergestange betatigt, ebenfalls wic
oben beschricben in einem quadratischen Verhiilt-
nis zu- und abnimmt, so ist die Reglerruckfithrung
dem Reglerimpuls gleichwertig. Um das Verhalt-
nis' zwischen Kohlenmenge und Luftmenge andern
zu konnen, ist an diesem Verbrennungsregler eine
Verstellung der Federkraft durch eine Schraube
und durch den sog. Verhaltnisschieber moglich.
Bei jeder neuen Kohlensorle wird an Hand des
CO2-Zeigers die Luftmenge entsprechend dem Lu.ft-
bedarf der Kohlen von Hand verandert. Wihrend
des gewalinlichen Betriebes sorgt der Kegler dann
fur die Aufrechterhaltung des gewunschlen Ver-
haltnisses selbsttatig. Der Unterwind der ubrigen
Kessel wird jeweils mit cinem ebensolchen Unter-
windregler gesteuert. Diese Kegler werden im vor-
liegenden Fall durch das gleiche Gestange becin-
flul3t und sired an die verlangerte Kolbenstange
des Kommandogebers angelenkt (Abb. 2linksseitig).
Bei einer Verstarkung des Unterwindes wird.
aber naturgemaB ein hoherer Druck im Feuer-
raum ciltstehen, wenn nicht gleichzeitig auch die
Kesselendklappen weiter geoffnet werden. Zur Off-
nung dieser Klappen dient ein weiteres Strahlrohr,
das von einem Membranregler beeinflul3t wird,
dessen cine Membranseite an den 1. Feuerzug fiber
dem Rohrbiindel angeschlossen ist. Die andere
Seite der Membrane steht mit der Aul3enluft in
Verbindung. Wird fiber dem Rohrbundel der Un-
terdruck geringer, so wird das Strahlrohr enl-
gegen einer Federkraft nach einer Seite abgelenkt
und betatigt dadurch einen sog. Folgekolben (Abb. 5
und 6), der immer dann angewandt werden muB,
wenn groBe Versteilkrafte notwendig sind, wie
dies bei den Kesselendklappen der Fall ist. Durch
das Strahlrohr wird ein kleiner Kolben mit Hilfs-
schieber hin- und hergeschoben, der verschiedene
-AusstromOffnungen fur das Druckol freigibt, so-
daB das 01 in die eine odor' andere 1lalfte cines
Steuerzylnders, der die Rauchgasklappe betatigt,
eintreten kann, wahrend es aus der anderen ab-
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fliel3t. An der einen Seite des Strahlrohres des
Rauchgasreglers kann die der Membrane entgegen-
wirkende Federkraft geandert werden; hiedurch
ist die erstmalige Einstellung des Zuges am Ende
des oberen Feuerraumes moglich.
Das fur die Strahlrohre and die Steuerkolben
benotigte Prei36l wird durch eine elektrisch an-
Abb. 5. Folgekolben and
Steuerzylinder.
1. strablrohr
2. Kolb en
3. Hilfeschieber
4. Steueriylinder
5. Rauchgasklappe.
getrieueney Pumpe enter 6 at Druck gesetzt. Die
Steuerung mit!Prei36l hat den Vorteil, daB alle be-
weglichen Teile iiberreich mit 01 benetzt sired and
daher kaum einem nennenswerlen VerschleiB
unterliegen.
Die Kesselregelung ist aber nicht vollkomnlen
selbsttatig; cinige Handgriffe miissen auch bier
uoch vow Heizer ausgefuhrt wcrden. Z. B. muf3
der Jleizer, wie unten beschrieben wird, wenn
der Rost dauernd oder zu kurzzeitig lauft, die
nacllstc Rostgeschwindigkeit cinstellen. Er hat
ferner, wenn das Feuerbett nicht den ganzen Rost
bedeckt, die hinteren Zonen enisprechend abzu-
schalten and den Schichtregler zu bedicnen. Selbst-
verstandlich obliegt ihm auch gegebenenfalls die
Abb. 6. Folgekolben, angebaut am Steuerwerk fiir
Niederdruckreglung.
Nachbehandlung des Brennstoffes auf dem Rost.
Die Speisung der Kessel wird unahhangig von der
Ubrigen Regeleinrichtung wie bisher durch einen
Hannemann-Speiseregler bewirkt.,
Andere Regelungsformen.
Die beschriebene Regelungsform wurde fur
eine bereits bestehende Kesselanlage gewahlt, sie
wird deshalb nicht fur jede, vor allem nicht fur
jede Neuanlage die gunstigste Losung darstellen.
Es werden verschiedene Arten von Regelungen
ausgefuhrt, die -der jeweiligen Anlage angepaBl-
sind. Eignet sich z. B., wean mehrere Kessel ver-
schiedener Iiauart zusalnmengeschaltet sind, das
oben beschriebene Sicuerwerk nicht, so wird ein
besonderer Kommandogeber eingebaut, der den
Impuls, der von der Dampfleitung ausgeht, ent-
sprechend 'umwandelt and ilia an die cinzelnen
Kessel weitergibt.
Fur gewisse Verhaltnisse kann es auch zweck-
mal3ig sein, den Regelvorgang nicht durch Ande-
rung der Kohlenzufuhr cinzuleiten, sondern durch
Anderung des Zuges am Kesselende, wic dies bei
Handbeschickung ja meistens auch ublich ist.
Abb. 7 zeigt die Ausfiihrungsform ciner solchen
Anlage, bei der die Regelung der Rostgeschwindig-
lceit dem Heizer iiberlassen blcibt, odor aber auch
von der Verbrennungsluftmenge abhangig gemacht
werden kann. Allgemein wird man selbstverstand-
lich nicht nur einen Teil der Anlage, z. B. nur den
Kesselendschieber durch einen Regler bedienen,
sondern man wird die nicht mehr ausschlaggeben-
~_~/~ Man sieht, daB
v b '8 sich die gestellte
Abb. 7. Regelung der Rauchgasklappe Aufgabe der
nach der Belastung mit Riickfiihrung selbsttatigen Re-
durch die Rauchgasmenge: gelung auf ver-
1.Dampfraum des Kessels schiedenartige
2. Dampfeammelleitung
3. Stromnngswiderstand des rberhitzers
4. BelastungemeBsystem
5. Gewicht
6 Rauchklappe
7 RdckfilhrmeBsystem.
Weise Ibsen l0t.
Eine Beschrei-
bungderverschie-
denen Wege wur-
de zu weit fuhren,
es sei bier auf die Druckschriften der Hersteller
verwiesen.
Bewahrung im Betrieb.
Die Frage, wie die Anlage im Betrieb arbeitet,
beantworten am besten die Abb. 8 and 9. Diese
Abbildungen stellen die Aufzeichn.ungen des Druck-
schreibers dar, die, mit Abb. 1 verglichen, die Wir-
kung der Regleranlage erkennen Lassen.
In Abb. 8 ist der Druckverlauf am Tag der
Inbetriebseizung des Reglers aufgezeichnet. Bis
10.40 Uhr liefen die Kessel ohne Regelung, von
diesem Zeitpunkt ab war his 13.30 Uhr nur ein
Kessel geregelt. Man erkennt bereits einen wesent-
lichen Erfolg. Ab 13.30 Uhr waren beide im Be-
trieb stchende Kessel geregell. Die his 16.00 Uhr
noch manchmal eintretenden klcineren Schwan-
kungen waren mit der Einstellung der giinstigsten
C05-Werte verbunden. ,Die-Einstellung_ der voll-
standig neuen Anlage hatte also nur etwa 3 Stun-
den in Anspruch genommen. Die Abb. 9 zeigt ein
nicht scheuen
and moglichst alle
Glieder mit Reg-
lern versehen, so-
weit es sich auf
einfache Weise
machen 1aBt.
Wie bei An-
lagen, in denen
Gieichstrom vor-
handen ist, die
S
h
lt
l
c
a
rege
ung
vermieden wird,
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am ubernachsten Tag abgenommenes Druckschau-
bild. Die Regelung war vollig einwandfrei. Das
Gesamtergebnis muB als Behr gfinstig bezeichnet
werden, wenn man bedenkt, daB auch beinm Betrieb
nach Abb. 1 sicherlich geschulte Heizer, die noch
dazu unter standiger Aufsicht stehen, die Kessel
bedienten.
Die Anlage liatte in dem nun fast einjiihrigeii
Betrieb keinerlei Storungen aufgewiesen. Dies ist
an sich auch nicht verwunderlich, denn eine Be
Oamp,Jodivikthig .rmm
Abb. 8. Druckschaubild vom Tag der Inbetriebsetzung.
trachtung der baulichen Ausfiihrung der einzelnen
Teile mit ihrer verhaltnismal3ig einfachen Durch-
bildung zeigt, daB an einer derartigen Regleranlage
auch nicht mehr StOrungsquellen vorhanden sind
als beispielsweise an einer neuzeitlicheii, Danipf-
maschine mit Olumlaufschmierung.
Es war in dieser Anlage in letzter Zeit manch-
mal notig gewesen, statt Tsehechischer Kohle Mit-
teldeutsche Brikette zu verfeucrn. Die dabci niitige
Umstellung des Reglers, d. h. die Nachstellung des
Brennstoff-Luftverh?iltnisses, um das es sich in
erster Linie handelt, konnte ohnc weiteres von den
Heizern selbst vorgenommen werden. Schwicrig-
keiten habeas sich hierbei nicht crgeben.
Oampfdruckdogramm
191 1
rT-wr
Abb. 9. Geregelter Betrieb.
Der AnlaBstromstoB der Rostmotoren maclit
sick im Netz nicht bemerkbar, weil bei der be-
schricbcnen Anlage der weitaus gr6f3le Toil des
Dampfes an such zur Stromerzeugung beniitzt wind,
and deshalb die plolzlich zugeschaltete Leistung
nicht ins Gewicht fallt. Bei Anlagen aber, (lie vor
allem Dampf fiir Gebrauchszwecke erzeugen oder
wo Kraftmaschinen auf eine Transmission .arbci-
ten, kann hier cin MiBverhaltnis cintreten. In
einem solchen Fall wird die Beschaffung cines
Leonardsatzes der Schaltsteuerung vorzuzielien
sein. Um bei der vorliegenden Anlage aber auch
den mechanischen AnfahrstoB zu mildern, wird
versucht werden, den Motor durch Vorsehallen
von Olimschem Widerstand standig ganz langsain
weiterlaufen zu lassen, sodaB (lurch die Schalt-
steucrung durch Uberbriickung des Widerstandes
jeweils nur auf Volldrehzahl geschaltei wird. Wie
wcit dieses Verfahren Erfolg hat, muB die Erfah-
rung erst noch zeigeii. Man konnte sclilicBlich auch
noch bci gleichmal3iger Belastung der Kessel Baran
denken, die Geschwindigkeit der Schaltwalze der
Schaltsteuerung herabzusetzen, was durch Zwi
schenschaltung cities Getriebes oder durch Dros-
selung des Olzuflusses zum Olmotor moglich ware.
Hiebei muffle die Einstellung der Rostgeschwin-
digkeit moglichst so erfolgen, daB die Ausscha]t-
zeiten nicht zu groB werden.
Die wichtigste Frage wird moist die nach den
erzielbaren Ersparnissen scin. Ersparnisse sired
auf dreierlei Weise moglich :
1. durch Verbesserung der Verbrennung and der
damit verbundenen Auswirkungen (Verringerung
der Abgastem.peraturen, der Abgasrenge usw.);
2. dutch Vermeiden desBlasens der Sicherheits-
ventile;
3. durch Verbesserung des Dampfvcrbrauches
der Kraftmaschinen infolge standiger Erhaltung
des hochst moglichen Betriebsdruckes and vor
allem auch der fur die Kraftniaschine liochstzu-
lassigen Betriebstemperaturen.
Bei der ausgefuhrten A slage, die auch vor Ein-
bau des Reglers so gut als von Hand eben moglich
bedient wurde, stieg z. B. der mittlere Kohlen-
s5uregehalt von 12 v. H. auf etwa 13,5 v. H.; vor
allem war eine viel geringere Streuung der einzel-
nen Me wertc fesizuslellen. Bei der Verbesserung
des C02-Gehalts. muB allerdings auch ber icksich-
ligt werden, daB der Heizer jetzt meter Zeit fur die
Zonenregelung and die Feuerbcttbehandlung hat,
aber letzten Endes is[ ja auch dies wieder eine Aus-
wirkung der selbsttatigen Begelung. Die laufen-
den Betriebsaufsclireibuiigen lieBen bei Verwen-
dung gleicher Kohle and unter sonst gleichen ?Ver-
h5ltnissen eine Dampfpreissenkung von 2 v. H. er-
kennen,, was mit der errechneten Verbesserung
ureter Zpgrundelegung einer giinstigeren Verbren-
nung and geringer Ersparnisse infolge Vermei-
dung des Ahblascns der Sichenccitsventile an-
nahernd iibereinstimmt. Die Ersparnisse durch
geringercn Dampfverbrauch der Kraftmaschinen
waren zahlenmaBig niclit genau zu erfassen. Man
wird sic bei vorsichtiger Schatzung aber kaum
hoher als 1 v. H. annehmen diirfen.
Bei der besprochenen Anlage kommt noch als
weiterer Vorteil hinzu, daf3 bei den iiberlasfeten
Dampfturbinen infolge des konstaulen Kessel-
clriicks keine Storungen auf der elektrischcn Seile
mehr vorkonimen.
Beschaffungskosten.
Die Beschaffungskosten der Regleranlage fiir die
drei vorhandenen Kessel einschliel3licli der Auf-
stellung, die, soweit sic die Rohrlcilungen find
den SteuerzylinderanschluB betraf, von work s-
eigenem Personal du.rchgefiihrt wurde, betrugen
rund 16000 AN. Die anteiligen Kosten je Kessel
belaufeii sich also auf etwas fiber 5000 All, ein Be-
trag, der gegeniiber dem` Anschaffungspreis von
375 m2-Kessein nicht ins Gewicht fallt. Wird die
Regelung nur fur einen Kessel beschaffl, so wird
die Anlage im Verhaltnis teuerer, da verschiedene
Teile, wie Olpumpe, Steuerwerk usw. fur einen
Kessel ebenso wie fur mehrere einmalig heschafft
werden mussen.
Zusammenfassung.
Der iachtragliche Einbau einer selbsttatigen
Kesselreeelanlage ist auch bei inillleren Industrie-
anlagen vorteilhaft. Die teclinische Durchbildung
der Regler ist so weit fortgeschritten, daB sic ihrer
Zweck einwandfrei erfiillen, wobei nennenswerte
Storungen an der Anlage nicht zu erwarten sind.
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Grundlagen der Regelung von Dampfkesseln*)
Von Direktor G. Wunsch, Berlin
Jeder Kessel isf nicht nur ein Dampferzeuger - also
Warmeumformer -, sondern gleichzeitig auch ein
S p e i c h e r. Anderntalls ware es i berhaupt nicht
moglich, Kessel von Hand zu betreiben.
Die Speicherfahigkeit eines Kessels 16f3t sich
beurleilen nach dem E n e r g i e i n h a I t der Teile,
die mit Dampf oder siedendern Wasser gefullt rind,
dividiert durch die sekundliche Energieabgabe. Man
erhalt dann den Begriff ?Speicherzeit", das ist die Zeit
in Sekunden, fur welche der Kessel theoretisch die
voile Dampflieferung aus seinem Warmeinhalf ab-
geben konnte.
Dieser Zeitwert isf in erster Linie kennzeichnend fur
das Verhalten eines Kessels bei schnellen Lastanderun-
gen. Je gr6l3er die Speicherzeit, um so besser nimmt
der Kessel Lastst6F3e auf. GroF3wasserraumkessel haben
Speicherzeiten von ^' 2500 Sekunden, neuere Hoch-
leistungskessel haben jedoch nur Speicherzeiten von
wenigen hundert Sekunden. Zum Vergleich sei gesagt,
dab die Speicherzeit eines Turbogenerators - 50 Sek.
befragf; das bedeufet: Wenn bei Vollast plotzlich die
Dampflieferung ausfiele, so wurde die Drehzahl um
100 nn, . .- 1 1 1 rrl ---
Wir kommen mit unseren neuesten Kesseln vergleichs-
weise schon recht nahe an das Verhalten einer Dampf-
turbine heran, and diese Feststellung allein durfte
genugen zur Entscheidung der Frage, ob man die
kunffigen Kessel von Hand oder mit Reglern fahren
wird. Eine Dampffurbine wird sich wohl kein Ingenieur
ohne Regler wi nschen.
Uber die beste Art der Regelung sei vorausgeschickt:
Mengensfrome Sind sehr viel leichter zu regeln als
Zustande, wie Druck, Temperatur usw., deren Ande-
rung immer erst eine Folge der Anderungen von
Mengenstromen ist.
Beim Dampfkessel kann man glucklicherweise den ab-
gegebenen Mengenstrom - die Dampfmenge -
unschwer meF3fechnisch erfassen. Ebenso rind die Men-
gensfrome von Verbrennungsluft and Brennstoff ver-
h6ltnism8l3ig einfach mel)bar. Man brauchfe nun nur die
Strome imrichtigen Gleichgewichf zu halten - also je
1 kg Dampf z. B. 0,1 kg Kohle and I m3 Luff zuzu-
fuhren -, and es wurde dann gar kein Grund fur eine
Dampfdruckanderung vorhanden sein. Im Idealfall
konnte man sich eine Art Kapselmotor in die Dampf-
leitung eingeschaltef denken, dessen Drehzahl der
Dampfmenge verhaltnisgleich ist and welcher nun ein
ahnliches Kapselgeblase fur die Verbrennungsluft and
eine Forderpumpe fir den Brennstoff antreibt. Dann
muF3fe zwangslaufig jederzeit das Gleichgewicht der
drei Mengensfrome vorhanden sein.
Der Aufwand fur derarfige Fordereinrichtungen ware
aber gar nicht zu bezahlen, and es isf deshalb sehr vie[
billiger and besser, die ublichen Fordereinrichtungen
fur Luff and Brennstoff durch Regler so zu steuern, dab
jederzeit die e r z e u g t e Warmemenge der in Dampf-
form a b g e g e b e n e n Warmemenge entspricht.
Andererseifs ist aber dieses Gleichgewicht der
Mengenstrome niemals theoretisch genau einhaltbar,
and man mul3 deshalb den Dampfdruck - den man
ja konstant halten will - als zweiten Regelimpuls hin-
zunehmen. Da fiber die Wirkung dieses Summen-
impulses noch vielfach Unklarheiten herrschen, will ich
kurz darauf eingehen. Abb. 1 zeigt einen Kessel mit
einem Druckimpuls am Trommelwasserraum and einem
") Werkfofos: Askenia-Werke (1-14, 16), Siemens & Halske (15).
Mengenimpuls, der von dem Druckabfall im Ober-
hitzer abgenommen ist. Beide Impulse werden durch
Mef)dosen ermittelt and an einem Gestange als Krafte
summiert. Man erkennt nun, dab sich zwei von den
drei Drucken gegenseifig aufheben and dab die
gleiche Wirkung erzielf wird, wenn man nur einen ein-
zigen Druckimpuls am Kesselausgang benufzt. Man
erhalt dann immer einen a.us Dampfmenge and Dampf-
druck zusammengesetzten Mischimpuls. Sinkender
Dampfdruck in der Trommel wirkt sich darin wie eine
Vergrof)erung der Dampfmenge aus.
Diesen M i s c h i m p u I s latt man nun auf einen Keg-
ler beliebiger Bauart wirken, der die Brennstoff- and
Luftzufuhr sfeuert, wobei die Mef)werfe fOr these
Grof;en den Regler entgegengesetzf beeinflussen.
(Abb. 2.)
Auf Einzelheifen der Regelung and die verschiedenen
Reglerbauarten einzugehen, kann ich mir ersparen, sie
Sind im Schriftfum and in den Werbeschriften der Her-
Steller ausfuhrlich behandelt.
Viel wichfiger ist es zu wissen, wie sich die verschie-
denen Kesselbauarten in bezug auf die Regelung ver-
halten.
Wir unterscheiden hier:
Kessel mit naturlichem Wasserumlauf,
Kessel mit Zwangsumlauf,
Durchlaufkessel.
Wie schon eingangs gesagt, richtet sich das regel-
technische Verhalten stark nach der Speicherzeit des
Kessels.
Dampfinenge t Dompfdruck
steuert
Brennstoffinenge
25X1A
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Fur SteiIrohrkesseI der ublichen Bauarf kann
man mit einer Speicherzeit von efwa 500 Sek. rechnen.
Bei einem sehr starken and plofzlichen Lasfstof3 von
Halb- auf Vollasf wurde der Druck in
500 Sek. 1
V/ 100
um je 1% absinken. Es bleibf hier offensichtlich noch
Zeit, dal; die Feuerung nachkommen kann.
Die Wirkung von Gas- and Olfeuerungen ist nun prak-
tisch sofort vorhanden, sobald der Regler die Brenn-
stoffzufuhr versfarkt.
Wider Erwarten ist auch bei Wanderrosten and Stoker-
feuerungen kaum eine Verzogerung in der Feuer-
leisfung fesfstellbar. Dies liegt Baran, dal; stets ein
erheblicher Vorrat an Kohle auf dem Rost vorhanden
ist, so daf3 bei einer Steigerung der Luftmenge auch
sofort eine starkere WSrmeentwicklung einsetzt. Die
gluhende Rosfkohle wirkt als zus6fzlicher Speicher, der
die Tragheit der Kohleverbrennung - Anw6rmen, Ent-
gasen, Zunden - uberbruckf.
Bei Koh Ienstaubfeuerungen konnengewisse
Verzogerungen auftreten, wenn zwischen Zuteiler
(Schnecke, Zellenrad oder -band) and Brenner eine
l6ngere Transportstrecke eingeschaltef ist. Diese Ver-
zogerungen sind aber nur selten so grof3, daf3 sie
storend empfunden werden.
Vie[ gr6f3ere Verzogerungen frefen bei manchen
Muhlenfeuerungen auf. Von der verstarkfen
Kohlenaufgabe zur Muhle bis zum Erscheinen der ge-
mahlenen Kohle im Brenner konnen je nach Bauart der
Muhle 10 bis 100 Sekunden vergehen.
Derarfige Verzogerungen gefahrden ernstlich die
Stabilitat der Regelung and konnen unter Umstanden
die Zuschaltung eines besonderen Speichers erforder-
lich machen, denn bei einem 50prozentigen Laststol3
wurde, wie vorher gezeigt, der Kesseldruck schon um
sechs and mehr Prozent absinken, ehe die Feuerung
eingreifen kann.
Auch auf der Luffseite konnen merkliche Verzogerun-
gen auftreten, insbesondere wenn die Luftforderung
Burch Gebl6se mit grof)em Tragheifsmoment erfolgf
and wenn die Anfriebsmotoren eine stark Iastabhangige
Charakteristik besifzen.
Am besten verhalf sich regelfechnisch die Beeinflussung
der Luftzufuhr durch eine einfache Drosselklappe; sie
ist bei richtiger Ausbildung auch am befriebssichersfen.
Bei Drehzahlregelung ist Leonardfrieb oder Drehsfrom-
nebenschluf3-Kollektormofor zu empfehlen.
Der Kessel selbsf - das ist immer wieder besfatigt
worden - hat keine nennenswerfeTragheif. Wenn der
Trommeldruck genau konsfant gehalten wird, so
arbeitef der Kessel wie ein Kalorimefer; die Dampf-
bildung isf jederzeit der Warmezufuhr proportional.
Kessel mit Zwangsumlauf (La Mont) ver-
halten sich regelfechnisch keineswegs ungunstiger als
solche mit naturlichem Umlaut. Ihr Verhalten isf eher
als besser anzusprechen, da sie meistens einen gr64e-
ren Vorrat an siedendem Wasser besitzen and somit
ihre Speicherfahigkeit gr64er ist.
G6nzlich anders verhalten rich jedoch die D u r c h -
I a u f k e s s e I. Hier treten fur die Regelung Schwierig-
keifen auf, deren Meisterung noch nichf restlos ge-
lungen ist. W6hrend beim Trommelkessel nur Luff and
Brennstoff entsprechend der jeweils angeforderten
Dampfmenge zugesteuert werden and das Speise-
wasser unabhangig von der Dampfmenge nach Mat3-
gabe des Wassersfandes geregelt werden kann, mussen
bei Durchlaufkesseln sowohl Luff wie Brennstoff als
auch Wasser genau der Dampfabgabe angepatit
werden.
Beim reinen Durchlaufkessel isf ferner an jeder Stelle
des Rohrsfranges ein anderer Zusfand von Wasser and
Dampf vorhanden, u-id dieser Zusfand ist von der Last
and der Feuerung (Luffuberschut) abh6ngig. Der
Warmeinhalf des Kessels ist deshalb nicht gleich-
bleibend. Der Vorrat an siedendem Wasser ist Behr
klein, and infolgedessen ist such die Speicherfahigkeit
gering. Nach den mir bisher vorliegenden Messungen
kann die Speicherzeit weniger als 100 Sekunden be-
tragen; man kommt also regelfechnisch schon in das
Gebief, in dem die Dampfturbinen liegen. Das be-
deufet aber, dal3
man die Warme-
zufuhr so schnel
and genau den
Lasfschwankungen
nachsteuern muf3,
wie die Turbi-
nensteuerung die
Dampfzufuhr ein-
stellf. Man erkennt,
dal3 dabei die Art
der Feuerung eine
enfscheidende
Rolle spieten mu133 and da4 ein Durchlaufkessel mit
einer Muhlenfeuerung ein sehr schwieriges Regel-
problem darstellf.
Erschwerend kommt noch hinzu, daf3 auch im Wasser.-
lauf des Kessels bis zur Siedezone Verzogerungen auf.-
trefen, deren Ursachen zum Teil noch unbekannt sind
(Abb. 3). Genaue Messungen sind nur selten durch?-
fuhrbar; ich zeige Ihnen Melyergebnisse an' einern
Schiffskessel, der bei windstillem Wetter im Beharrungs?-
zusfand mit vollig gleichbleibender Last gefahrerf
werden konnee. Verandert wurde jeweils nur die
Wassermenge bzw. die Heizolmenge, and Bann die
Auswirkung auf die Heiljdampfausfrittstemperafur
beobachtet.
Man sieht, dal3 eine plotzliche Verringerung des Heiz--
oldruckes von 10,5 auf 10,0 atu erst nach 5 Minuted
in der Dampffemperatur bemerkbar wird and daf3 erst
nach ,' 16 Minuten der neue Gleichgewichtszusfand
bei einer um 20? niedrigeren Dampftemperatur erreicht
wird. Eine Verringerung der Wassermenge von 17,7
auf 17,0 f/Std. machf sich dagegen schon nach - 2Min?
bemerkbar, das neue Gleichgewicht ist nach ^ 12 Min.
erreichf. Dieselben Zeifen wurden auch bei Erhohung
der Wassermenge von 17 auf 18 t gemessen.
Will man also mit einem solchen Kessel den von der
Dampfseite herkommenden Lasfschwankungen folgen,
so durfen entweder die Lastanderungen nur langsam
Abb. 4: Durchlaufkessel mil gesleuerfem
Ri cklauf
vor Bich gehen,
oder aber es mut3
eine Speicherung
eingeschaltet wer-
den, welche zu-
mindest die Ver-
zogerung im Was-
serteil uberbruckf.
Das ist z. B. mog-
lich durch Druck-
steigerung, indem
man den Kessel-
druck mit sinken-
der Last stark an-
steigen 164f. Diese
Drucksfeigerung
mul3 naturlich von
vornherein grofyer
sein als der Stro-
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mungsdruckverlust im Uberhitzer, denn sonst wurde ja
der Druck des siedenden Wassers gar nicht ansfeigen,
and es wurde uberhaupf keine Energiespeicherung
vorhanden sein. Man braucht dann meistens hinter
dem Kessel einen Druckregler, der den Verbrauchs-
druck halt.
Durch Einbau einer N e b e n h e i z s t r e c k e, das isf
ein enges Rohr mit schnellem Wasserdurchlauf, kann
man die Anzeigeverzogerung fur des Auftreten von
Ungleichheiten zwischen Dampfmenge and Wasser-
menge erheblich herunterdriicken, so dal) man bei
langsarn veranderlicher Last den Kessel im Gleich-
Do
pf'+
Ruck
auf
jA.
s~
e
s
m
t
Riic
lauf
10 15 20 25 30 35 40 45
Zeit
min.
Abb. 5: Regelkurve von Durchlaulkessel mil Rucklaui
gewichf and die tjberhitzungstemperaiur auf gleich-
bleibender Hohe halten kann. Jedoch werden durdi
die Nebenheizstrecke die Verzogerungen im Wasser-
durchlauf selbst in keiner Weise behoben.
Es sind nun groI a Anstrengungen and viele Versuche
gemacht worden, urn das regelfechnische Verhalten
der Durchlaufkessel dem der Wasserumlaufkessel zu
nahern. Ich mochte es mir ersparen, im einzelnen die
verschiedenen Schaltungen and Verfahren zu be-
sprechen, and will Ihnen nur die Schalfung zeigen, die
sich bis jetzf am besten bewahrt hat.
Bei dieser Schaltung ist die Lange des Uberhitzerteils
nicht mehr veranderlich, sondern auf einen bestimmten
Wert festgelegt, indem zu Beginn der Uberhitzungs-
zone das Restwasser aus dem Dampf abgezapft wird,
so daf) nur trockener Dampf in den Uberhitzer eintritt
(Abb. 4). Das Restwasser wird in einem Zentrifugal-
abscheider gesammelf and einer Stufe der Speise-
pumpe wieder zugeleitet. An dem Abscheider ist ein
Wasserstandsregler angeschlossen, der mit steigendem
Wasserstand das Rucklaufventil im gleichen Maf)e
offnet. Durch die Zufuhrung des Rucklaufwassers zum
Speisewasser entsteht eine sehr wirksame Selbst-
regelung, die die Kesselfuhrung erheblich erleichtert.
Nehmen wir an, die Dampfleistung betrage 40 t, die
Rucklaufwassermenge 5 t and die Speisemenge dem-
entsprechend 45 t. Auf these Menge sei das Speise-
ventil eingestellt, and der ganze Kessel befinde sich
im Beharrungszustand. Wenn nun das Gleichgewicht
gesfort wurde, indem z. B. die Feuerleistung etwas
anwachst and staff 40 t deren 42 verdampft werden, so
wird dementsprechend die Rucklaufinenge schwacher
werden and nach Icurzer Zeit von 5 auf 3 1 absinken.
Da des Speiseventil aber unverandert auf 45 t Durch-
gang stehenblieb, so mul) jefzf von selbst die Frisch-
wassermenge ansfeigen and Bich auf 45 - 3, d. h, auf
42 t, einstellen. Es ergibf sich bei dieser Schaliung eine
genaue Anpassung der Speisung an die Dampfmenge
innerhalb des Bereichs der Rucklaufinenge. Eine Vor-
einstellung des Speiseventils innerhalb dieses Bereichs
isf aber mit heutigen Mifteln unschwer durchzufuhren.
Aus einer grof)en Zahl von Versuchsergebnissen
mochte ich Ihnen einige Kurven vorfuhren, aus denen
des Verhalten eines solchen Kessels ersichtlich ist
(Abb. 5). Es handelt sich hier urn einen Kessel von 40 f
Stundenleistung mit Muhlenfeuerung, der auf ein
grof)es Dampfnetz mit gleichbleibendem Druck arbei-
tete and durch Einstellen der Muhlenleistung auf be-
liebige Dampfabgabe gebracht werden konnte. Die
Steuerung des Rucklaufwassers erfolgt durch einen
Wasserstandsregler, and Sie sehen eine recht gute
Ubereinstimmung zwischen Dampfinenge,Speisemenge
and Rucklauf. Um die Vorgange im Kessel deutlicher
zu machen, ist uibereinander aufgetragen Dampfinenge
and Rucklauf and dazu die enisprechende Speise-
wessermenge. Der Druckunterschied am Speiseventil
wird durch einen Differenzdruckregler, der die Dampf-
zufuhr zur Speisepumpe beeinfluf3t, konsfanf gehalten,
so dab also jeder Stellung des Vent us unabhangig vom
Gegendruck eine bestimmte Wasserdurchgangsmenge
entspricht. Durch einen Stellungsregler mit Kurvenruck-
fuhrung wird des Speiseventil nach Maf)gabe der
jeweiligen Dampfmenge grob eingestellf, die Fein-
regelung der Wassermenge erfolgt dann selbsttatig
durch den Rucklauf.
Man sollte nun annehmen, dal) es moglich ware, des
Speiseventil unmittelbar nach Maf)gabe des Wasser-
standes im Abscheider zu verstellen; demgemal) wurde
versucht, den Wasserstand durch zusatzliche Versfellung
des Speiseventils zu halten. Das Ergebnis war un-
befriedigend. Man sieht aus dem Verlauf der Kurven
(Abb. 6), dal) sofort ein Uberregeln eintritt, and zwar
in einem Ausmaf)e, dab man die Moglichkeit einer
stabilen Regelung bezweifeln mul). In l'7bereinsfim-
mung mit dem Ergebnis der Versuche an einem
Schiffskessel freten auch hier Verzogerungen von
etwa 4 Minuten auf, ehe sich eine Anderung der
RO kl f
Rucklauf Rucklauf+Speisung gesteuert c au
gesteuert gesteuert
60
t/h 50
40
nenge 30
20
10
am
f+
R4
ckI
of
Sp
D
eis
am
ng
pf
R
uc au
f
min Zeit
Abb. 6: Regelkurve von Durchlaulkessel mif Rucklauf
tIh
40
30
20
10
0
oc
400
100
50
0
Wa
60 70
min Zeit --~
Abb. 7: Regelkurve von Durchlaufkessel, Speisung gesieuerf vorn Ab-
scheider
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Speisemenge am Wasserabscheider, also am Ende der
Verdampfungszone, bemerkbar macht. Aus dem Unter-
schied der Mengenkurven ist zu ersehen, dais wahrend
des Regelversuchs der Wasserinhalf des Rohrsystems
erheblich schwankf. Gegen Ende dieses Versuches
wurde wieder auf refine Rucklaufregelung umgeschaltef,
bei der sofort Beruhigung eintritt and die Speisung
dem Gleichgewichfszusfande zustrebt.
Es sollen hier noch zwei weifere Kurvenbilder von
Durchlaufkesseln mit Olfeuerung fur Schiffsbetrieb
besprochen werden.
Die Kurven der Abb. 7 zeigen des Ergebnis eines
Versuchs, den Wasserricklauf aus dem Abscheider
wegzulassen and die Speisung derart zu steuern, dais
der Dampf beim Einfritt in den Abscheider im Mittel
praktisch frocken, aber noch nicht uberhitzt ist. Sie
sehen, dais der Wassersfand im Abscheider in weiten
Grenzen pendelf and dementsprechend auch die
Temperatur, mit welcher der Dampf in den Abscheider
einfriff, dauernd zwischen Sattdampf and etwa 80?
Uberhitzung schwankt. Regeltechnisch war die Schal-
fung instabil.
Die Kurven der Abb. 8 sind an einem 40-f-Kessel mit
gesteuertem Rucklauf aufgenommen worden. Es.sind
iibereinander gezeichnet:
Speisewassermenge als Mafsstab fur die Last,
Wasserstand im Abscheider,
Riicklaufwassermenge.
tIh 381 I I Wassermenge
0 70 20 30 40 50 60 70 80 90 100 _110,,,'
Abb. 8: Regelkurve von Schiffsdurchlau(kessel mil gesteuertem Rucklauf
Man siehi, dais hier sehr scharfe Lastwechsel gefahren
wurden, wie sie im Schiffsbefrieb beim Manovrieren
wohl auffreten konnen. Selbst bei diesen Lastwechseln,
wie sie bei Landkesseln kaum vorkommen werden,
halt sich der Wassersfand im Abscheider in durchaus
zulassigen Grenzen, and das regeltechnische Ver-
halfen des Kessels 1st stabil; es isf keinerlei Neigung
zu unangenehmen Schwingungen zu beobachfen. Der
Wasserinhalt des Abscheiders andert sich bei den
scharfsten Lasfanderungen um einen Wert, der efwa
1/2% der Stundenleisfung des Kessels enfspricht.
Es sind, wie ich schon eingangs darlegfe, sehr viele
andere Schalfungen versuchf worden. Keine hat jedoch
auch nur annahernd so gute Regelsfabilifat ergeben
wie die Schalfung mit gesteuertem Rucklauf.
Allerdings bedingf der Rucklauf einen gewissen
Energieverlust, jedoch betragf dieser bei 120 affil
Speisedruck and 5% Rucklauf in die 90-affil-Stufe nur
'/30%r fist also ohne Bedeutung.
4 Welche Grofse soil nun der Wasserabscheider haben?
Nun, das Fassungsvermogen braucht nur so grofs zu
sein, dal; die Verzogerungen im Wasserlauf ausgegli-
chen werden konnen.
Bei Landkesselanlagen diirfte ein Fassungsvermogen
von 1% der Stundenleisfung des Kessels wohl immer
genigen, fur einen 100-f-Kessel also efwa 1 m". Bei
Schiffskesseln wird man, wenn der Kessel dem extremen
Lastwechseln beim Anlegen and Manovrieren folgen
soil im Bruchfeil einer Minute von Null- auf Voll-
last -, zweckmal3ig etwas hoher, efwa bis 2% gehen.
Ungleichheiten im Wasserlauf, die einen noch grofseren
Inhalf rechffertigen, habe ich noch nichf beobachfen
konnen. Allgemein kann der Abscheider naturlich um
so Heiner ausgelegt werden, je langsamer die Last-
anderungen vor sich gehen.
Maferialbedarf and technischer Aufwand sind so
gering, dais sie gegenbber den damit erzielbaren
Verbesserungen gar nichf ins Gewichf fallen. Es isf
jedenfalls abwegig, aus dem Vorhandensein eines
Abscheiders einen Gegensafz: ?Durchlaufkessel mit
oder ohne Trommel" konsfruieren zu wollen; auch mit
dem Abscheider bleibt ein soicher Kessel ein irommel-
loser Kessel, man mbfsfe sonst auch den Sulzer-Durch-
laufkessel and den Velox alsTrommelkessel bezeichnen.
Mit der Festlegung der l'iberhitzerfiache durch den
Wasserabscheider verzichtef man darauf, die Uber-
hifzungstemperatur durch Mehr- oder Minderspeisung
zu beeinflussen. Das erscheinf mir aber nichf als Nach-
feil. Einmal isf diesel Verfahren ohnehin nur bei sehr
gleichbleibender Last anwendbar, and andererseits
kann man naturlich an Stelle des abgeschiedenen
Wassers hinter dem Abscheider wieder Frischwasser
zusetzen. Man wiirde dann gewissermafsen das mit
Saizen angereicherte Restwasser durch salzarmes
Frischwasser ersefzen, and es wi rde damit zurn min-
desfen die Versalzung des Kessels stark verringert
werden.
Man braucht dann aber auch die Verzogerungen im
Wasserlauf nicht mehr zu beriicksichfigen, sondern
kann des Frischwasser nach Belieben zusetzen and die
Uberhitzung durch einen Einsprifztemperaturregler
genau and praktisch verzogerungsfrei konstant halfen.
Anstatt einzuspritzen kann man die Uberhitzung auch
durch Klappen im Rauchgasweg beeinflussen and
regeln. Wo aber Kondensat zur Verfugung steht, fist
die Einspritzregelung die einfachste and billigsfe
Losung. Wo andererseits Kondensat nichf verfbgbar isf,
wird man vorlaufi.g ohnehin mif der Verwendung von
Durchlaufkesseln noch vorsichfig sein mi ssen.
Fir die Uberhifzungsregelung wird gern der Anbau-
thermostat genommen (Abb. 9). Dieser benutzt als
Impuls die Langenausdehnung eines Stickes der
Rohrleifung, er benotigt also keine Anbohrungen oder
Einbaufen in die Dampfleitung. Bei grofsen Lasfschwan-
kungen verwendet man zweckmafsig mehrere Einsprifz-
di sen, die durch ein Kurvengefriebe hinfereinander
zu- bzw. abgeschalfef werden (Abb. 10).
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Abb. 10: Einspriizregler mii Kurvengeiriebe
Zusammenfassend kann man sagen, dal; die lJber-
hitzung bei Kesseln mif gleichbleibender Uberhitzer-
flache heute regeltechnisch beherrschbar ist.
Selbsiredend gibf es in manchen Fallen, z. B. bei
Oberflachenkuhlern oder bei grof;en Rohrlangen -
eben dort, wo erhebliche Zeitverzogerungen im
Regelkreislauf vorhanden sind - noch Schwierigkeiten
zu uberwinden, aber meistens lassen sich diese Burch
eine versfandnisvolle Zusammenarbeit zwischen Kessel-
oder Apparatebauer and Reglerfirma beheben.
Als Ergebnis der Entwicklungsarbeiten, von denen ich
einiges an Hand der Kurvenbilder schildern konnte,
darf fesfgesfellt werden:
Man kann Kessel bauen, die alle Vorzuge des Durch-
Iaufkessels - geringen Materialaufwand, einfache
Bauart usw. - besitzen, sich aber andererseits genau
so einfach and betriebssicher fahren lassen wie Kessel
mit naturlichem Wasserumlauf, ja, diese Kessel sind
sogar derart elastisch and gut regelbar, daf3 man ihnen
die scharfsten Lasfschwankungen im Schiffsbetrieb ohne
Bedenken zumufen kann.
In Deutschland sind bisher etwa 1000 Kessel mit Reg-
lern ausgerustet worden. Dabei hat sich an Hand der
gemachien Erfahrungen bereits eine gewisse Norm
herausgebildet.
Die Regler werden heute fast immer hinter oder auf
einer Tafel angeordnet, weiche die Bedienungsgriffe,
'ie fur die Einstellung der Regler ertorderlichen Mel;-
gerate and die Hebei fur Eingriff von Hand enthalt.
Die Einrichtung eines soichen Normalfeldes fur die
Regelung eines Einzelkessels ist aus folgender Auf-
stellung ersichtlich (Abb. 11).
Handelt es sich um die Regelung einer Gruppe von
mehreren Kesseln, so sieht die Aufstellung folgender-
mafjen aus (Abb. 12).
Bei Parallelbeirieb mehrerer Kessel ist es schaltungs-
technisch meistens einfacher, zuerst den Brennstoff and
Bann Luff einzusteuern. Man kann auch vom Haupt-
impuls aus Brennstoff and Luft parallel anstaft nach-
einander fahren.
R.gar br:
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A.nlvfl - K.wIWo
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Die folgenden Bilder zeigen einige ausgefuhrte An-
lagen:
Abb. 13 zeigt den Reglerschrank fur einen Einzelkessel
mif Wanderrostfeuerung. Die olbefriebenen Strahl-
rohrregler sind im Schrank unfergebracht, die drei
Bedienungsgriffe sowie die Umschalthahne fur Hand-
steuerung sind auf der Tafel deutiich erkennhar.
Abb. 14 zeigt die Anlage fur Regelung eines Grob-
kessels mif Muhlenfeuerung. Das linke Feld enthalt die
Regler mit den zugehorigen Bedienungsinstrumenten,
des Mittelfeld nimmt die Uberwachungs- and Registrier-
instrumente auf, wahrend im rechfen Feld die Schalt
and Anzeigegerate fur die Muhle unfergebracht sind.
Regelung einer Kesselgruppe
04
10. for:
m RegIer Wwegle.
r.
&dlen0ng des Aeglen
Mn,ger6M1
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0
Regebrgon
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d. on olle Kos.el,e0ler
ZI Eindellung Bar Dndsp.iAe
v.i QylD,.dw.d,pr. N.A bn
Io, laden Kessel
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oder des Zur4- our
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Elnden,eg der Drvdh6M1e .m
D.udme o,, ro, F.u.,,ouodrud
ode, sno-rvgk1oppe
Vmbnn.ung.,^um 84040
Drgdmeder 00, Umervind
ode, Onh obIo,oklWomd,N.g
/,,,001,10 Keuemoo.
Zogmsae, 0, Soog.og
d.. s.earvamomn
Abb. 15 zeigt eine Uberwachungs- and Regeltafel fur
iwei Hochdruckkessel in vollelektrischer Ausfuhrung,
and Abb. 16 gibt die Vorderansicht einer Regler-
anlage fur zwei grol}e Schiffskessel wieder. Diese
Regleranlage ist wegen der beschrankfen Plafzverhaff-
nisse auberordentlich gedrangt gebaui. Die beiden
Handrader, die mif den Ventilen fur des Brennol
gekuppelt sind, drehen sich bei seibsttatigem Betrieb
mit. Ihre Stellung, die an einer untergelegfen Skala
abzulesen ist, ist gleichzeitig ein Mab liar die jeweils
durchgesetzte Olmenge.
Noch vor wenigen Jahren hat man die Kesselregelung
als. eine zwar interessanfe Sache, aber doch als einen
gewissen Luxus angesehen. Das hat sich inzwischen
gewandelt. Man weib heute allgemein, dab die Kesset-
regelung keine technische Spielerei, kein geheimnis-
volles ,eiseines Gehirn" isf, sondern dab die Regler
nichis weiter als eine notwendige Vervolllkommnung
der Fordereinrichtungen fur Luft and Brennstoff dar-
stellen. Unter diesem Gesichtswinkel mu4 m. E. auch
die kunftige Entwicklung ausgerichfet werden.
Zur Zeit sind zwei verschiedene Enfwicklungsrichfun-
gen festzusfellen. Bei der einen werden alle Vorgange
am Kessel, also Mengensirome and Drucke, gemessen
and auf eine Zentrale fernubertragen. Dort werden die
Mebwerte zu Regelimpulsen zusammengesetzt, and
diese sieuern dann von der Zentrale aus die Stellwerke
am Kessel. Die zweite Richtung will die Messung,
Impulsbildung and Regelung in der Nahe des Kessels
haben and betrachfet der, Regler als einen Teil des
Kessels bzw. der Fordereinrichtungen.
Ich glaube, dais die Verbindung beider Bauarten die
besten Aussichfen biefef. Die Turbinensteuerung gibt
hierbei das Vorbild. Der eigentliche Regler ist orga-
nisch dem Kessel anzugliedern and auf hochsfe
Betriebssicherheit weiterzuzElchten. Auch bei Storungen
in der Mef;warte muf; er zuverlassig weiterarbeiten
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NEMOMM M
Abb. 13: Mefs- and Regelschrank fur Hochdrucksfeilrohrkessei
Dagegen soil die Einstellung and Uberwachung de!
Reglers von der Mef;warte aus moglich sein. Dampf-
druck, anteilige Lastaufnahme and CO:!-Gehalt sollen
Ferneinstellung erhalfen in ahnlicher Weise, wie ja
auch der Drehzahlregler jeder Turbine mif Fernein-
stellung ausgerusfet wird. Diese Ferneinstellung wird
man wohl immer eleklrisch ausfuhren; ob man dagegen
die Regler selbsf besser eleklrisch oder hydraulisch
(01) arbeiten laf;f, kann nur an Hand von langen Be-
friebserfahrungen entschieden werden. Bei der Dampf-
turbine hat sich bis jetzt die iDlsteuerung uberlegen
gezeigf.
Im Rahmen dieses Vorfrages habe ich einige Fragen,
wie z. B. die Speisewasserregelung, nur streifen kon-
nen, obgleich deren Klarung recht dringend zu werden
scheint. Ebenso habe ich nur wenig fiber den Einflu4
der Feuerungsarf auf die Kesselentwicklung sagen
konnen.
Beim Clbergang zu Kesseln mif geringer Speicher-
fahigkeif muf3 man die Feuerung nichf nur nach der
Brennstoffbeschaffenheif, sondern auch mif Rficksicht
auf den Verwendungszweck, also auf die dampfseitige
Beanspruchung, planen and bemessen. Man wird
grundsafzlich unterscheiden mussen
Kessel, die nur eine von der Feuerungsseife her
gegebene Grundlast fahren sollen, and
Kessel, die den Dampfdruck halfen, also der jewei-
ligen Dampflast folgen solle?n.
Das gleiche Problem ist bei den Kraffmaschinen der
E-Werke vorhanden: Maschinen, die Grundlast fahren,
and Maschinen, die die Frequenz halten sollen. Im
ersten Fall braucht die Maschine keinen Drehzahl-
regler, im zweifen ist sie ohne Regler nichf zu befrei-
ben. Im E-Befrieb verlangt man, dalj noffalls jede
Maschine Frequenz fahren kann and gibt deshaib
jeder Turbine einen Drehzahlregler. Beim Dampfkessel
brauchf man nichf so weif zu gehen, man mul; sich nur
darfiber klar sein, dal) gewisse Arten von Kesseln nur
zum Grundlasffahren geeignef sind, dafj sie aber zur
Druckhalfung - ohne Zuschalfung von Kesseln mif
gufen Regeleigenschaffen - nichf zu brauchen rind.
Man kann nun Burch Zuschalfung von Speichern auch
schlecht regelbare Kessel zur Druckhalfung brauchbar
machen, wenn man die Speicher entsprechend dem
6 Lasfgradienfen, d. i. die Anderungsgeschwindigkeit
der Last, laden oder enfladen Mt. Man kommf Bann
tinter Umsfanden mit Behr kleinen Speichern aus, da
man ja bei diesen Speichern Bas nufzbare Gefalle sehr
viel groi)er machen kann, als dies bei der Speicherung
von siedendem Wasser im Kessel der Fall ist. Es wurde
jedoch den Rahmen dieses Vorfrages weif uber-
schreifen, wenn ich darauf naher eingehen wollte.
Es liegf mir nur Baran, auf these kommenden Dinge,
deren Probleme and Losungsmoglichkeiten hinzu-
weisen. Die bisher geleisfeten Vorarbeiten werden
dabei sicher gufe Diensfe tun.
Abb. 14: Mefs- and Regelschrank fur KSG-90-f-5frahlungskessel mif
Mu hl enfeuerung
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
 Approved For Release 2001/W~!W*DP83-0041
5R0031000
Sor~derabdruck aus der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure Bd. 85 (1941) N f. b
Das Verhalten der selbsttatigen Regler
Von G. Wunsch VDI, Berlin-Friedenaul)
An Hand von. Modellen wird gezeigt, daB das Verhalten der meisten technischen Regelstrecken
durch ?Anlaufzeit" and ?Ausgleichgrad" eindeutig festgelegt werden kann. Durch Aufschalten von
Reglern verschiedener Bauarten and durch Zustandsschriebe wird gezeigt, welche Reglerbauarten
sich fur die verschiedenen Regelstrecken eignen. Mittels einfacher Naherungsformeln lassen sich
das Verhalten and die Eignung eines Reglers bestimmter Bauart an einer beliebigen Regelstrecke mit
ausreichender Genauigkeit voraussagen.
Das regeltechnische Verhalten2) jeder Regelstrecke
ist jeweils durch zwei Grollen gekennzeichnet, die An -
laufzeit T,, and den Ausgleichgrad o. Die Be-
deutung der beiden Groflen ergibt sich von selbst aus der
Art der Messung. Bild 1 zeigt eine Druckregelstrecke, die
z. B. mit Druckluft von 200 mm WS betrieben wird. Der
Solldruck ist zu 100 mm WS festgelegt, das Eingangs-
druckgefalle betragt also 100 mm, genau so wie das Aus-
trittsdruckgefalle. Zu- and Abfluflquerschnitte werden
durch Regelventile a, b gebildet, deren Durchlal3quer-
Bild 1. Druckregelstrecke.
a ZufluBventil
b von Hand einstellbaresAb-
c Kraftschalter [flutlventil
d Stellmotor
e Zusatzvolumen zur Dar-
stellung einor Regelstrecke
mit groBerer Anlaufzeit
schnitt geeicht and in.Zahlenwerten aufgetragen ist. Die
Ventilstellung 100 soil bei den folgenden Ausfiihrungen
die grol3te Belastung der Regelstrecke bedeuten. Das Zu-
flui3ventil a wird vom Kraftschalter c bedient, das Abflul3-
ventil b ist von Hand beliebig einstellbar. Verringert man
bei.abgeschaltetem Regler e den Zufluf3 pliitzlich auf null,
so wird der Druck nach einer e-Funktion abklingen,
Bild 2, da der AbfluBquerschnitt ungeandert bleibt.
Anlaufzeit
Die Anlaufzeit T,, ist das Verhaltnis des durch eine
Storung verursachten Unterschieds zwischen ZufluB and
AbfluB zu der Geschwindigkeit der hierdurch bewirkten
Anderung der Regelgrolle. Sie ist gleichbedeutend mit
dem Tangens des Neigungswinkels a zu Beginn der Ab-
klingkurve. In Bild 2 ist die Anlaufzeit T. = 3 s.
Ausgleichgrad
Die zweite kennzeichnende Grose, der Ausgleich-
grad bedeutet eine Abhangigkeit des McBwertes von
der Stellung des Re-
gelgliedes. Der Aus-
gleichgrad ist das
Verhaltnis des durch
eine Storung verur-
sachten Unterschieds
zwischen ZufiuB and
Abflull zu der durch
den Ausgleich dieser
Storung bewirkten An-
derung des Zustandes
der Regelstrecke. Bei
einer Verstellung des
Bild 2. Druckverlauf in der
Regelstrecke nach Bild 1 bei
plotzlicher Zuflul3absperrung.
Regelgliedes a, Bild 1,
z. B. bei einer Vermehrung des Zuflusses, wurde der MeB-
wert (Druck) nicht dauernd weitersteigen, wie z. B. bei
der Wasserstandsregelung von Dampfkesseln'), sondern
die Regelstrecke strebt einem neuen Gleichgewicht zu.
') Umgearbei ete Fassung eines Experimentalvortrages vor dem VDI-
FachausschuB fur egelungsteclmik.
_) Uber den geratetechnischen Aufbau des Reglers vgl. W. Oppelt:
Z. VDI Bd.85 (1941) Nr.8 S.191/94.
s) G. Wiin8ch: Z. VDI Bd. 85 (1941) Nr. 4 S. 89193 U. Techn. Mitt.
Essen Bd. 31 (1938) 8.580/85.
Verstellt man am Vorfiihrungsmodell das ZufluBven-
til a urn 10 % caber normal, so steigt der Druck von 100
auf 110 mm WS an. Eine Verstellung des Zuflulventils
um 10 % unter normal ergibt ein neues Gleichgewicht
bei 90 mm WS. Die Prozentzahlverstellung des Regel-
gliedes a, die erforderlich ist, urn den Mefiwert um 1 %
zu andern, ist gleichbedeutend mit dem Ausgleichgrad.
Im vorliegenden Falle ist demnach der Ausgleichgrad P =1.
Mit den beiden Werten T,, = 3 and 9 = 1 ist das Ver-
halten der Regelstrecke eindeutig gekennzeichnet. Ent-
sprechende Werte gibt es fur fast alle technischen Regel-
strecken, ganz gleichgiiltig, ob es sich um Druck-, Men-
gen-, Drehzahl- oder Temperaturregelung handelt.
In Bild 1 ist an die Regelstrecke ein Strahlrohr-
regler c angeschaltet, der den Druck selbsttatig gleich-
bleibend lialten soil, bei dem die Geschwindigkeit des
Stellmotors d vom Regelunterschied 99, gleich dem Ver-
haltnis des Unterschieds zwischen Sollwert and Istwert
zum Sollwert, abhangig ist. Es ist aber grundsatzlich
gleich, ob der Regler c elektrisch, hydraulisch oder pneu-
matisch arbeitet and in welcher
Weise die Hilfskraft einge-
schaltet ist. Es ist auch gleich-
gultig, ob der Regler m it oder
o h n e Hilfskraft arbeitet.
J Rege/enterschied fo
26463.3
Bild 3. Kennlinie der
Stellgeschwindigkeit.
Y 1
Bild 4. Druckregler
ohne Hilfskraft.
a Taucliglocke b ZufluB-
rohr c Klappen
Stelizeit.
Fiir das dynamische Ver-
halten des Reglers ist .nur
e i n e Grol3e, die Stellzeit T8,
kennzeichnend, and das ist die
Steilheit der Geschwindigkeits-
kurve des Stellmotors in Ab-
hangigkeit von q2, Bild 3. Diese
Steilheit wird ermittelt, indem
der Regler, der auf einen Soll-
druck von 100 mm WS einge-
stellt ist, mit einer Abweichung
belastet wird. Der Regler wird
dazu an eine Eichwaage ge-
schaltet and der Druck von
100 auf 90 mm WS herabgesetzt,
entsprechend einem Regelunter-
schied 92 = 0,1. Der Stellmotor
setzt sich in Bewegung. Die
Zeit zurn Durchlaufen der
Strecke 90 bis 110, am Stel-
lungszeiger des Regelorgans a,
Bild 1, gemessen, betragt z. B.
5 s; auf den Wert 100 umgerechnet wurde das 25 s er-
geben. Das gilt fur eine Abweichung von 10 %. Ein Mall
fur die Steilheit der Regelkurve erhait man durch Urn-
rechnung auf 100 % Abweichung. Der Stellmotor wurde
dann (theoretisch) zehnmal schneller laufen, and es er-
gabe sich dann eine Stellzeit T. von 2,5_s. Wie schon vor-
her gesagt, gilt dies auch fiir Regler ohne Hilfskraft,
Bild 4. Wenn die Tauchglocke a des einfachen Druck-
reglers gut ausgeglichen ist, so daB sie also in alien
Stellungen bei dem Sollwert 100 mm WS im Gleichgewicht
ware, so wurde das Verhalten des Reglers nur durch die
Drosselung im Zuflullrohr b, also eben durch die Stell-
zeit, bedingt sein.
X1A
DS 272 Askania-Sonderdruck R 1120
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-0041.5R003100050001-0
 Approved For Release 2001/12/05-:CIA-RDP83-00415R003100050001-0
Daneben ist noch ein anderer Wert von Bedeutung,
and zwar die S c h 1 u B z e i t, d. h. die kiirzeste Zeit, in der
der Stelimotor seinen vollen Hub zu durchlaufen im-
stande ist. Dieser Wert ist aber nicht fur die Stabilitat
des Reglers maBgeblich, sondern nur dafiir, welcher Stor-
geschwindigkeit der,Regler zu folgen imstande ist. Bei
den meisten Reglerbauarten mit Hilfskraft ist die Stell-
geschwindigkeit des Stellmotors nur bis zum Regelunter-
schied tp von etwa 5 bis 20,% dem Regelunterschied ver-
haltnisgleich, darUber hinaus bleibt sie unverandert, Bild 3.
Regler mit stetig veranderlicher
Stellgeschwindigkeit
Regelstrecke mit mittlerer Anlaufzeit
Nunmehr schalten wir den Regler c, Bild 1, dessen
Stellzeit wir eben mit 2,5 s vermessen haben, auf die
Regelstrecke and beobachten, wie nach einer Storung der
Sollwert wieder hergestellt wird. Storungen kann man
140
wiN3'
700
80
4
?
0
X720
700
00
60
0
a
20 30
Zeif
940
mmiYS
100
60 ? 20 30 40 Ms 60
Zeif
Bild 5. Bei Vollast 11iid 6. Bei Viertellast
(Belastungsgrad P = 1). (f = 0,25).
Bild 5 and 6. Einschwingvorgang bei mittlerer
Anlaufzeit (Ta = 3 s).
Ausgleichgrad P = 1, Stellzeit T. = 2,5 s
a bei Drucksenkung b bei Druckerhohung
einmal hervorrufen durch Verandern der Last, also Ver-
stellen des AbfluBventils b, oder durch Verandern der
Solldruckhohe. Die letzte Art ist wirksamer and auf-
schlul3reicher, denn dabei mull die Regelung zum Er-
reichen der neuen Sollhohe mit voller Starke arbeiten and
die Storung beim Erreichen der Solldruckhohe abfangen.
Wir senken jetzt durch Ein-
griff in den Regler den
Druck auf 80 mm ab and
lassen ihn dann einspielen,
Kurve a in Bild 5. Darauf
erhohen wir den Druck bis
auf 120 mm and Lassen den
Regler wieder einschwingen,
Kurve b. Man sieht, daB der
Regler die Storung mit einer
einzigen ttberschwingung be-
seitigt. Daraufhin verandern
wir die Last, die jetzt 100 %
war, der ein Belastungsgrad
P = 1 entspricht, durch Ver-
stellen des Austrittsquer-
schnitts auf 25 % (fi = 0,25),
Odmpfungsgrod,9 ;
Bild 7. Ruckgang der Aus-
schlage in Abhangigkeit
vom Dampfungsgrad D.
erhohen den Druck wieder um 20 % and lassen ein-
schwingen. Dasselbe wiederholen wir durch Absenken des
Druckes auf 80 mm. Der Regler vollfiihrt jetzt eine ganze
Reihe von Schwingungen, Kurven a, b in Bild 6, ehe er
wieder ins Gleichgewicht kommt. Die Schwingungsdamp-
fung ist schlecht. Die Regelstabilitatist offenbar stark
von dem Belastungsgrad # abhangig.
AufschluB aber die inneren Zusammenhange gibt die
Formel des dimensionslosen Dampfungsgrades
D=Re Ts
2VT8Ta
Der Ausdruck im Nenner, multipliziert mit 1i, bedeutet die
Schwingungsdauer des Reglers
T=2aVT8Ta
Wenn wir nun die vorher gemessenen Werte einsetzen, so
ergibt sich ein Dampfungsgrad fur Vollast (,B 1) von
D = 0,45, bei Viertellast (fi = 0,25) von D = 0,11. Aus
dem Wert von D ergibt rich der Ruckgang der Ausschlage
je Halbschwingung aus Bild 71). In Ubereinstimmung mit
Kurve b in Bild 6 ist die Dampfung bei kleiner Last un-
zureichend. Man sieht aus GI. (1), daB die Dampfung
durch Vergroierung von T8 verbessert werden kann. Das
ist zu einem gewissen Grade moglich durch Verwendung
eines Kurbeltriebes, der die Bewegung des Regelgliedes
in der Nahe der Schliellstellung verlangsamt. Im grollen
ganzen ist aber die Regelung dieser Strecke mit Ta == 3 s
nicht als gut anzusprechen. Anlaufzeiten') dieser GroBe
kommen bei Druckregelungen selten vor. Man findet sie
vielleicht bei der Regelung von Gaserzeugern, bei denen
groBraumige Reinigungsanlagen and groBe Wassertassen
vorhanden sind. Meistens ist dann aber auch die Stor-
geschwindigkeit verhaltnismal3ig klein, so dal man mit
langen Stellzeiten arbeiten kann. Nur unter besonders un-
gnnstigen Umstanden wird man zusatzliche Dampfungs-
einrichtungen anwenden mnssen.
Regelstrecke mit kleiner Anlaufzeit
Wir schalten nunmehr durch Abstellen des Zusatz-
volumens e, Bild 1, eine andere Regelstrecke ein mit einer
Anlaufzeit Ta =~= 0,05 s. Der Ausgleichgrad bleibt e 1.
Regelstrecken dieser Art umfassen fast das gesamte Ge-
biet der Mengen- and Druckregler. Nach GI. (1) ist zu
erwarten, daB die Dampfung besser wird, da die Anlauf-
zeit viel kleiner ist. Der Regler spielt nach jeder Storung
ohne t)berschwingung in den neuen Zustand ein, and zwar
sowohl bei Vollast, Bild 8, als bei Viertellast, Bild 9. Man
140
tnmlNS
100
60
40
720
80
__O 10 20S 30
63 Zeif
13ild 8. Boi Vollast
(Belastungsgrad P = 1).
ZT
hild 9. Bei Viertellast
(j _.. 0,25).
Bild 8 and 9. Einschwingvorgang bei kleiner
Anlaufzeit (Ta = 0,05 s).
Ausgleichgrad o = 1 Stellzeit T8 = 2,6 s
a bei Drucksenkung b bei Druekerhohung
konnte hier, falls es der Betrieb erfordert, noch mit er-
heblich kiirzeren Stellzeiten T8, also mit einer viel schnel-
leren Regelung arbeiten, ohne die Stabilitat zu gefahrden.
Daraus geht hervor, daB bei fast alien Druck- and Men-
genreglern ohne zusatzliche Dampfungseinrichtungen eine,
einwandfreie Regelung auf gleichbleibenden Mel3wert er-
reichbar ist. Die Dampfung liegt hier in der Regelstrecke
and wird durch den Selbstausgleich bewirkt. Der MaB-
stab fur die Beurteilung des Selbstausgleichs ist der Aus-
gleichgrad p. Es ist deshalb mulig, wenn bei solchen
Regelstrecken Arbeit auf das Finden von besseren Damp-
fungseinrichtungen verschwendet wird. Die weitver-
breitete Ansicht'), daB eine stabile Regelung nur mit
einer ,statischen Kennlinie", d. h. mit sinkendem Regel-
wert bei steigender Last, zu erzielen sei, ist irrig. Man
kann durchaus den Regelwert mit wachsender Last an-
steigen lassen, ohne die Regelstabilitat zu gefahrden,
') Von dent errechneten Wert on D ist noch ein Betrag von 0,1
abzuziehen fiir die unvernteidlichen Storungen durch Impulsverzogerungen,
Reibungen, Massenwirkungen usw. Vgl. a. Arch. Eisenhuttenw. Bd. 7
(I933/34) S. 402.
?) G. Wiinsch: Regler fur Druck and Menge. Munchen u. Berlin 1930,
S. 73(74; ders. Z. VDI Bd. 81 (1937) S. 1057/64.
') Vgl. a. Th. Stein: Regelung and Ausgleich in Dampfanlagen.
Berlin 1926, S. 64.
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Bild 10. Reglerschaltung
mit steigendem Druck bei
steigender Last.
.a bis e s. Erlauterung zu
Bild T
j Rii.ckfiihrung (mit nega-
tiver Wirkung)
140
'VAS
100
80
V l
30? 10 2Zeif 30
Bild 11. Einschwingvorgang
bei der Reglerschaltung
nach Bild 10 bei plotzlichem
Lastwechsel zwischen
= 0,25 and 1.
Anlaufzeit Pa = 0,05 s
Ausgleichgrad P = 1
Stellzeit T8 = 2,5 s
Ungleichformigkeitsgrad
6=-4,1
nun auf den Gedanken kommen, eine kiinstliche Damp-
fung hinzuzunehmen, er wird also eine Ruckfuhrung f
anbauen, Bild 13. Die Ruckfuhrung bedeutet eine Kopp-
lung des MeBwertes mit der Stellung des Regelventils a
derart, daB bei geoffnetem Regelventil der Sollwert er-
niedrigt wird. In Bild 13 ist die Ruckfuhrung f wie bei
Drehzahlreglern Ublich gewahlt. Der Ungleichformigkeits-
also der Riickgang des MeBwertes zwischei) Null-
rad
,
g
and Vollast, betragt jetzt S = 0,04. Uberraschenderweise
zeigen die Einschwingkurven, Bild 14, dalI die Dampfung
wohl etwas besser geworden, jedoch noch durchaus un-
geniigend ist. Der Grund fur dieses Versagen ist aus
dem Bau der Dampfungsformel7) erkennbar.
D+ S VT_a. (2).
2 I T. 2 Te
Der Dampfungsgrad wird mit den Zahlenwerten des Bei-
207. Man sieht, daB der Ausgleich-
D = 0
Bild 14
l
i
,
,
s,
e
Bild 10. Der Regler sp
schwingt bei Vollast and grad P in Verbindung mit g r o Be r Stellzeit T. wirksam
auch noch bei Viertellast wird, wahrend die Wirkung der Ruckfuhrung mit k 1 e i -
vollkommen stabil ein, n e r werdender Stellzeit anwachst.
11. Bei einem Regler Man kann zwar die Stellzeit so wahlen, daB sowohl
Ausgleichgrad wie Ruckfuhrung in annahernd gleichem
Bild 11H. Beiaeinem de sick
ohne das gleiche Ergebnis er- MaBe dampfend wirken, dann ist jedoch die Gesamt-
zielen lassen durch ein wirkung immer noch unzulanglich. Macht man nun die
Kippgewicht, das bei hohe- Stellzeit sehr kurz, so mull man zwar auf die Dampfung
rem Austauchen der Glocke durch den Ausgleichgrad praktisch verzichten, dafur wird
diese'entlastet. Durch Ver- aber die Dampfung durch die Ruckfuhrung so groB, dal
schieben des Gewichtes , sie allein sehr viel starker wirkt als vorher beide zu-
konnte man also nach Be- sammen. Hier liegt nun die Schwierigkeit Or den Be-
lieben eine abfallende, eine triebsmann, der versucht, durch Ausnutzung der Einstell-
gleichbleibende oder auch moglichkeiten einen Regler einem bestimmten Verwen-
eine ansteigende Kennlinie dungszweck anzupassen. Der Ubergang von langer auf
erzielen. Die Stabilitat kurze Stellzeit ist, namlich bei den meisten Reglern nicht
wird, wie gesagt, durch die oder nur in unzureichendem Malle moglich. Da ein Regler
fur eine bestimmte Verstellkraft am Stellmotor ausgelegt
700 130 200 29,95 300
Zeif
Bild 12. Einschwingvorgang
bei groBer Anlaufzeit
(Ta 100 s).
Ausgleichgrad q = 1
Stelizeit T8 = 2,5 s
a Vollast (/ = 1), Druck-
senkung
b Viertellast (j4 = 0,25),
Druckerhohung
Bild 13. Regler mit positiver
Ruckfuhrung f. Fallender
Druck bei steigender Last.
a bis e s. Erlauterung zu
Bild 1
120
nnn
100
80
000 50 1D0 150 200s 250
Zeif
Bild 14. Einschwingvorgang
bei groBer Stellzeit
(T8 = 2,5 s) mit Ruckfuhrung,
nach Bild 13.
Ausgleichgrad 0 = 1
Anlaufzeit Ta = 100s
Ungleichformigkeitsgrad
5=0,04
Vollast (Belastungsgrad
14=1)
a bei Drucksenkung
b bei Druckerhohung
RegelstreCke mit Stellmotors also nur in vlelleicht .u s urc au en
groBer Anlaufzeit den braucht -, als wenn dies bereits innerhalb 2s er-
Das Gebiet von etwa folgen mull, wie es zur wirksamen Ausnutzung der Damp-
3 bis 30 s Anlaufzeit ist in fung durch Ruckfuhrung erforderlich ware. Die Leistun-
der Drehzahlregler an Dampfturbinen u. dgl. sind des-
n
Form der Kennlinie nicht wird, so kann er leistungsmaBig viel kleiner bemessen
wesentlich beeinfluBt. werden, wenn die Stellzeit lang ist - der voile Hub des
d hl f zu wer-
der Technik kaum vor- ge
halb gemeinhin um mehr als eine Grolenordn ung hoher
handen. Erst in dem Ge- als die der Ublichen Druck- and Mengenregler. Man kann
biet von 30 bis etwa 300 s also nicht ohne weiteres von der einen Dampfungsart auf
gibt es wieder zahlreiche die andere umschalten, sondern man mull sick vorher
biet ff ele. allen In fast alle diesesRegelGe - - uberlegen, welche Reglerbauart voraussichtlicjl fur den
biet beabsichtigten Verwendungszweck geeignet' ist. Die
en von Drehzahl- Dampfungsformeln (1) and (2) geben dafur einen aus-
reglereglern, and auch die An- reichenden Anhalt.
laufzeit von modernen Bei unserer Regelstrecke wollen wir nun auf einen
Hochdruckkesseln reicht
bis in these GrBenklasse Regler mit grllerem Arbeitsvermogen and einer Stellzeit
von 0,14 s umschalten. Die Ruckfuhrung ist die gleiche
laufzeit nunter.
von Bei 100 s eiandner ei An- ner geblieben; S = 0,04. Wir leiten wieder eine Storung ein
laufzeit sehen, daB der Regler jetzt nahezu aperiodisch ein-
Stellzeit von 2,5 s klingen schwingt, Kurve b in Bild 15. Auch bei Viertellast ist das
die Schwingungen nur sehr Einschwingen annahernd gleich gut, Kurve a. Gl. (2) er-
langsam ab, Bild 12, da die gibt mit dieser Stellzeit einen Dampfungsgrad D von
Dampfung (D = 0,08 fur 0,555. Die Regelung ist als durchaus gut zu bezeichnen,
fi = 1, Kurve a, bzw. D = allerdings ist der Regelwert jetzt nicht mehr gleich-
0,02 fur , = 0,25, Kurve b) bleibend, sondern von der Last abhangig. Durch eine
ungeniigend ist. Eine noch nachgiebige Ruckfuhrung lallt sich das bis zu einem ge-
groBere Stellzeit wird man wissen Grade beheben, so daB dann also auch mit Stel-
schwerlich anwenden kon- lungsriickfiihrung eine Gleichwertregelung erreicht wer-
nen, schon der Wert T8 = den kann.
2,5 s erscheint so hoch, daB Noch groBere Anlaufzeiten als auf dem Gebiet der
er z. B. fur Drehzahlregler Drehzahlregler gibt es auf dem Gebiet der Temperatur-
von Dampfturbinen nicht regelung. Technische dfen haben Anlaufzeitene) zwischen
mehr tragbar ist. 500 and 5000 s; auch bei Raumtemperaturreglern (Klima-
Der Betriebsmann, der ;heizungen) werden Anlaufzeiten von der GroBenordnung
sieht, dali die natUrliche 1000 s gemessen.' Nach den bisherigen Versuchsergeb-
Dampfung der Regel-
strecke (Ausgleichgrad) ') Naherungsformel, die jedoch fur Oberschlagsrechnungen vollauf
nicht mehr ausreicht, wird geniigat.) 0. Jungn0z: Arch. Eisenhdttenw. Bd. 8 (1934/35) S. 376.
Approved For Release 2001/12/05 : CIA RDP83-00415R003100050001-0
 Approved For Release 2001/12/05 :-C44_RDP83-00415R003100050001-0
8z?r- -1
0 50 803 158
~6ws, Zell
Bild 15. Einschwingvor-
gang bei Weiner Stellzeit
(T8 = 0,14 s) mit Riick-
fiihrung nach Bild 13.
Ausgleichgrad Q = I
Anlaufzeit Ta = 100.8
Ungleichformigke it sgrad
a =0,04
a bei Drucksenkung,
Belastungsgrad fi = 0,25
b bei Druckerhohung, /1 = 1
0 50 100 150 200 250 S 300
LP", Zell
Bild 16. Einschwingvor-
gang bei sehr groBer An-
laufzeit (Ta = 800 s) mit
Riickfiihrung nach Bild 13.
Ausgleichgrad p = 6
Stellzeit T8 == 0,14 s
Ungl oichformigkeitsgrad
a = 0,04, Vollast (P 1)
a hei Drucksenkung
b bei Druckerhohung
nissen ist anzunehmen, da3 bei diesen sehr langen Anlauf-
zeiten nur Regler mit zusatzlicher Dampfung in Frage
kommen. In der Tat ergibt der Regler mit Stellungsruck-
fiihrung and kurzer Stellzeit, den wir eben benutzt haben,
auch an der Regelstrecke von T. = 800 s eine sehr gute
Regelstabilitat, Bild 16. Nach einer Storung stellt sich
der Mel3wert praktisch aperiodisch wieder ein.
Regler mit grol3er Stellzeit
Wir wollen nun aber einmal versuchsweise einen ein-
fachen, ungedampften Regler einsehalten, and zwar mit
einer Stellzeit voij 9 s. Im.Hinblick auf die bei den vorigen
Ausfi hrungen angestelltenDampfungsrechnungen ware an-
140
mm15
100
80
50
140
120
100
80
60
0 50 100 150 2,90 250 MO S 350
L40_1
Bild 17. Einschwingvorgang bei
sehr gro3erAnlaufzeit (Ta = 800 s)
ohne RUckfiihrung.
Druck- and Mengenregler, mit einfachen Reglern aus-
kommt. Fir mittlere Anlaufzeiten, die hauptsachlich das
Gebiet der Drehzahlregler umfassen, braucht man Regler
mit zus .tzlicher Dampfung and grollem Arbeitsvermogen.
Fur lange Anlaufzeiten, hauptsachlich im Gebiet der Rege-
lung von Industrieofen, sind _manchmal zusatzliche Damp-
fungeti erforderlich; vielfach kommt man jedoch auch
mit einfachen Reglern aus. Man sieht, daB es durchaus
zweckmauigg erscheint, bei der Planung einer Regelung
die kennzeichnenden Eigenschaften der Regelstrecke -
Anlaufzeit and Ausgleichgrad - abzuschatzen and an
Hand der Dampfungsformel das voraussichtliche Ver-
halten eines Reglers zu ermitteln.
Regler mit gleichbleibender
Stellgeschwindigkeit
Bild 18 zeigt die Arbeitsweise eines Reglers mit
gleichbleibender Stellgeschwindigkeit, der eine schlechte
Stabilitat besitzt, Bild 19. Das Regelventil pendelt bis
fast in seine Grenzlagen hin and her. In Bild 20 ist fur
einen der vorher behandelten Regler die Stellgeschwin-
digkeit in Abhangigkeit vom Regelunterschied T auf-
getragen. Die Stelizeit T. ist um so kleiner, je steiler
die Geschwindigkeitskurve verlauft. Wie bereits erortert,
gibt es Air jeden Regler ohne zusatzliche Dampfung eine
bestimmte Stellzeit, bei der die Stabilitat null wird.
Kurve bmoge die entsprechende Stellgeschwindigkeit dar-
stellen. Bei groBeren Stellzeiten, Kurve c, wird die Rege-
lung stabil, bei geringeren, Kurve a, schwingt der Regler.
Ein Regler, der bei kleinstem Regelunterschied nach Plus
oder Minus eine gleichbleibende Stdllgeschwindigkeit nach
der einen oder anderen Richtung einschaltet, Kurve d,
wird nur insoweit im stabilen Gebiet arbeiten, als der
Regelunterschied (p innerhalb der schraffierten Flache
Bild 18. Regler mit gleich-
bleibender Stellgeschwin-
digkeit.
a bis e s. Erleuterung zu
Bild 1 ?
Ausgleichgrad p = 6, Stellzoit T8 _- 9 s, Vollast (/3 = 1)
zunehmen, daB der Regler aus dem Schwingen nicht her-
auskommt. Uberraschenderweise zeigt aber Bild 17, daB
die Dampfung verhaltnismaBig gut ist and daB man einen
Ofen durchaus mit einem solchen einfachen Regler fahren
kann. Wie ist das zu erklaren? Die meisten technischen
Ofen arbeiten ziemlich nahe an der obersten erreichbaren
Temperaturgrenze. Auch bei voll geoffneter Beheizung
wurde die Temperatur nur um vielleicht 10 his 20 % fiber
den Betriebswert ansteigen. Man bra1rcht dann also eine
verhaltnismaBig gro3e Verstellung des Regelgliddes, um
die Temperatur urn 1 % zu erhohen. Das ist aber gleich-
bedeutend mit einem groBen Ausgleichgrad, der am Modell
durch ein federbelastetes AuslaBventil b, Bild 1, erreicht
wird. Ist dieses, wie im Falle von Bild 16 and 17, so ab-
gestimmt, da3 das Zuflufventil um ungefahr 6 % verstellt
werden mull, wenn sich der Melwert um 1 % andern soil,
so ist der Ausgleichsgrad p = 6. Nun zeigt die Rechnung
fur das Beispiel von Bild 17 (D =: 0,32), daB infolge des
groBen Ausgleichgrades auch bei derart langen Anlauf-
zeiten die Dampfung der Regelstrecke allein fur eine
stabile Regelung ausreicht.
Zusammenfassend ergibt sich, da3 man fur kleine
Anlaufzeiten, umfassend hauptsachlich das Gebiet der
Q 100 __ i
e0
0 50 100 150 200 250 300 350 490
L6163'1 Zeif
Bild 19. Einschwingvorgang des
Reglers nach Bild 18.
Ausgleichgrad p = 6
Anlaufzeit Ta = 800 s
Stellzeit T. = 9 s, Vollast (fi = 1)
m/n`YS
X120
A,407
Rege/untenschied /
Bild 20. Regelstabilitat bei verschiedenen
Stellgeschwin digkeiten.
Bei kleiner Stellzeit T8, Kurve a, bei mittlerer, Kurve b,
bei grol3er, Kurve c, bei gleichbleibender, Kurve d, and
bei Stellzeit in drei Stufen, Kurve e
K Kontaktabstand
liegt. Bei kleinerem Regelunterschied kommt er dagegen
ins instabile Gebiet; er wird sich also um so weiter auf-
schaukeln injissen, je groBer die Stellgeschwindigkeit, also
je kurzer die Stellzeit T8 gewahlt worden ist. Er kann
uberhaupt nur zur Ruhe kommen, wenn die Stellbewegung
erst bei einer gewissen Abweichung eingeschaltet wird,
wenn also ein endlicher Kontaktabstand eingehalten wird.
Wird der Schaltkontakt bei Annaherung an den Soll-
zustand gelost, Bild 18, so hort zwar die Stellbewegung
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Bild 21. Auf-Zu-Regler.
a bin e s. Erlauterung
zu Bild 1
1D0 300 300Ze f 500 6005 7w
Bild 22. Einschwingvorgang
des Reglern nach Bild 21.
Ausgleichgrad o = 6
Anlaufzeit Ta = 800 s
Stellzeit Te = 9 s
Regelunterschied (p = 0,02
auf, der geregelte Zustand wird sich aber entsprechend
der Grolle der Anlaufzeit noch weiter andern. Dadurch
wird dann der Gegenkontakt erreicht, and das Regelspiel
beginnt von neuem. Wenn die Regelung innerhalb des
Kontaktabstandes zur Ruhe kommen soil, so mull fur den
Kontaktabstand K die Bedingung
K > T- . . . . . . . . . (3)
e
erfiillt rein. Daraus lalit sich fur jeden geforderten Kon-
taktabstand and jede Regelstrecke die erforderliche Stell-
zeit berechnen. In unserem Beispiel, Bild 19, ergibt sich,
wenn der Kontaktabstand ? 1 %, also K = 0,02, betragen
soil, T8 = 6700 s. -
Man sieht, dal3 dieser Wert viel zu hoch liegt, als dal3
er praktisch verwirklicht werden konnte. Der Regler
wurde eintretende Storungen uberhaupt nicht heraus-
regeln konnen. Man kann solche Regler also nur bei
mittleren Stellzeiten einsetzen, and auch nur da, vvo die
Storgeschwindigkeit sehr gering ist, so dal3 man also mit
langen Stellzeiten auskommt. Bei elektrischen Reglern,
z. B. Fallbiigelreglern, kann man grole Stellzeiten durch
kurze Einschaltzeiten and lange Pausen erzielen, bei
hydraulischen Reglern durch DrosseIung der Zuflulleitung.
Grolere Storgeschwindigkeiten kann man auch mit
Reglern.beherrschen, die verschiedene Geschwindigkeits-
stuf en des Stellmotors einschalten. Die Abstufung mull
dann aber so vorgenommen werden, dal3 die Geschwindig-
keitskurve e innerhalb des stabilen Gebietes von Bild 20
zu liegen kommt. In der Rechnung kann man solche Bau-
arten wie Regler mit stetig veranderlicher Stellgeschwin-
300 4 00 500 6005 700
Zell
Bild 23. Einschwingvorgang des Reglers
eines Ofens nach Bild 21 mit Heizleistung
Ausgleicbgrad e = 6 Stellzeit T8 = 9 s
Anlaufzeit Ta = 8069 Regelunterschied
cp =-0,02
digkeit behandeln. Die mittlere zulassige Stellgeschwin-
digkeit ist bei Stufenreglern naturlich immer etwas ge-
ringer, da die Ersatzkurve b, die einem Regler mit stetiger
Veranderung entspricht, durch die Spitzen der Treppen-
kurve gelegt werden mull.
Auf-Zu-Regler
Fur Regelstrecken mit groper Anlaufzeit lassen sich
unter Umstanden recht gute Ergebnisse mit ganz ein-
fachen Auf-Zu-Reglern erzielen. Bild 21 zeigt eine Regel-
strecke mit solchem Regler, bei dem das Zuflullventil bei
einer uberschreitung des Sollwertes um 2 % geschlossen,
bei einer Unterschreitung um denselben Betrag wieder
geoffnet wird, so dal3 der Regelunterschied q' = 0,02 ist.
Dieser Regler kann naturlich nie zur Ruhe kommen, son-
dern der Mellwert wird innerhalb der Schaltgrenzen
dauernd pendeln, Bild 22. Die Zeiten fur ,Zuflul3 offen"
and ,ZufluB, geschlossen". wechseln, je nach der Last, die
Zeitdauer zwischen zwei Offnungsimpulsen ist jedoch an-
nahernd gleichbleibend. Bei elektrisch beheizten Of en ist
eill dauerndes Zu- and Abschalten meist unbedenklich; bei
gasbeheizten tfen ist dagegen ein solches Verfahren sel-
tener durchfiihrbar. Da der Regler vielfach nicht den
gesamten Lastbereich zu beherrschen braucht, geniigt es
oft, die Heizleistung nur zwischen zwei Werten zu
wechseln. Bei Gasheizungen legt man dann zweckmalig
zur Hauptheizung einen Nebenstrom, der vom Regler be-
dient wird. Da man die Kontaktspanne praktisch beliebig
eng stellen kann, lassen sich auf these Weise recht ge-
naue Regelungen durchfiihren, Bild 23. Die Anwendung
dieses Verfahrens ist jedoch praktisch auf Regelstrecken
mit Langer Anlaufzeit beschrankt. B 6463
VIA-Verlag Q.m.b.li., Berlin NW! - Druck der krns't S'teiniger 1)ruck- and Verlagsanstalt Berlin SW 68
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Sonderdruck aus: > GWF Das Gas- und Wasserfach(4 85 (1942), H. 3/4, S. 29/37
Grundsatzliches Ober die Regelungstechnik and ihre Anwendung im Gasfach
Von Dipl.-Ing. ingward Lorenz, Berlin')
Der Aufsatz behandell die Grundbegrif fe and die kennzeichnkenden Merkmale der Regelstrecken and der Regler so-
wie ihrer Zuordnung zueinander. Diese Zusammenhinge sind in leicht f afllicher Form unter. Vermeidung schwieriger
mathematischer Ableitungen dargelegt and an einfachen, der Gastechnik entnommenen Beispielen erlautert.
Die Regelungstechnik hat auf den verschiedensten Toil-
gebieten des Gasfaches von jeher eine bedeutende Rolle
gespielt. Sie bekam innerhalb des Gasfaches etwa wahrend
der letzten 10 Jahre u. a. dadurch neue Bedeutung, daB
man dazu uberging, Gasteuerstatten, namentlich hausliche
Warmwasserbereiter, Gasheizdfen und dergleichen, mit fest
eingebauten Reglern zu versehen. Diese und fast samtliche
anderen im Gasfach vorkommenden Regelaufgaben-sind we-
sentlich einfacher zu 1dsen als diejenigen, die etwa auf dem
Gobiete neuzeitlicher IIochdruckdampfkesselanlagen oder
gar der Kursregelung von Fahrzeugen aller Art vorliegen.
Infolgedessen kann sich der Gasfachmann in den moisten
Fallen die Miihe ersparen, his in die letzten Feinheiten der
Theorie der Regelungstechnik einzudringen, die alle Regel-
vorgange im wesentlichen auf Schwingungsvorgange zuriick-
fuhrt und daher haufig zu verwickelten mathematischen
Hilfsmitteln greift. Dabei handelt es sich vor, allem um
Difforentialgleichungen zweiter und hoherer Ordnung, so
daB der in der Praxis stehende Ingenieur schon allein aus
Zeitmangel oft gar nicht die Moglichkoit hat, sick mit diesen
Dingen naher zu befassen.
Dagegen ist, wenn man schon in dieser Weise verzichten
muB, ein Uberblick iffier die Regelungstechnik, der die Er-
kenntnis der wirklich wichtigen grundsatzlichen Zusammen-
hange erleichtert, auch fur den Betriebs- und AuBendienst-
ingenieur als unentbehrliches geistiges' Riistzoug von ent-
scheidender Bedeutung. Eine solche Ubersicht, die man etwa
als Knochengeriist der Regelungstechnik bezeichnen kSnnte,
laBt sich an einfachen Beispielen anschaulich erlautern.
.Hennzeichon und Begriffe der Regelstrecke.
1. Die Regelstrecke.
Man stelle sich einen Behalter beliebiger Form vor
(Bild 1). In den Behalter fiihrt eine ZufluBleitung, aus ihm
heraus eine AbfluBleitung. Der DurchfluB durch diese beiden
Leitungen sei durch Hahne, Ventile, Drosselklappen oder der-
gleichen einstellbar. An der Stolle A moge z. B. der Druck in
dem Behalter gemessen werden. Eine solche Einrichtung ist
etwa das, was die Regeltechnik unter einer Regelstrecke vor-
steht. Ein wesentlichen Merkmal der Regelstrecke ist also, daB
') Vorgetragen wl1hrend des Im September 1941 vom Gasinstitut
an der Technischen Hochschule Karlsruhe veranstalteten Uaskursus.
Regler
---Jmpulslei1uny
-
I
1
-.-
. RegllstrecKe /
etwas durch die Regelstrecke flieBt, z. B. ein Gas odor son-
stiger Flussigkeitsstrom. Es konnen aber auch, wie bei der
Temperaturregelung, WarmemengenflieBen. Ebenso gut kann
man sich aber auch eine Dampfmaschinenanlage unter diesem
ganz allgemeinen Schemabild einer Regelstrecke vorstellen.
In diesem Falle stellt der zur Maschine stromende Dampf
odor besser dessen Energieinhalt den ZufluB dar, wahrend
die Bolastung der Maschine den AbtluB kennzeichnet. Bei
der Temperaturregelung ist der Zuflull die je Zeiteinheit
dem Ofon im Brennstoff zuflieBende Warmemenge. Der
Abf1uB entspricht der Belastung des Ofens, dargestellt durch
die Warmeabgabe an das Ileizgut einschlieBlich der Ab-
gasverluste und der sonstigen Ofenverluste. Man kann also
mit diesem Schemabild die Vorstellung einer Regelstrecke
ganz beliebiger Art verbinden. Es soil den Begriff >Regel-
strecke< veranschaulichen.
2. Der Regelzustand'.
Am einfachston wird es allerdings sein, sich zunachst
eine Druckregelstrecke vorzustellen. Durch das ZufluBventil
flieBt z. B. dem Behalter jo Zeiteinheit eine bestimmte Gas-
menge zu und, wenn Gleichgewicht vorhanden ist, fliel3t
eine gleich grol3e Gasmenge durch den AbfluB ab. Unter
der Voraussetzung eines solchen-Beharrungszustande8 stellt
sich in dem Behalter ein bestimmter Druck ein. Nimmt man
nun an, daB Wasserdurch die Regelstrecke flieBt, wobei der
Behalter oben offen sein soil, so stellt sich beiBeharrungeine
bestimmte Flussigkeitshdhe in dem Behalter ein. Die Regel-
technik bezeichnet diese McBgroBe als den Regelzustand
odor kurz als den Zustand. Der Begriff uZustande ist also
bier enger gefaBt ale etwa bei den Zustandsanderungen
der Gase in der Thermodynamik. Jede Regelstrecke ist
dadurch gekennzeichnot, daB sich an ihr ein solcher Zustand
messon lal3t, z. B. der Wasserstand, der Druck, die Menge,
die Temperatur, bei.dem genannten Beispiol der Dampf-
maschine die Drehzahl usw. Der Zustand ist also diejenige
GroBe, auf die es bei der Regelung ankommt und die ge-
regelt werden soil (RegelgroBo). Dementsprechend besteht
die Aufgabe jeder Regelung darin, Gleichgewicht zwischen
Zu- und AbfluB herzustellen, um auf diese Weise einen be-
stimmten gewollten Zustand herbeizufuhren.
3. Die Sti5rung.
Ein solches Gleichgewicht herzustellen, hat natiirlich nur
Sinn, wenn das Gleichgewicht wahrend des Betriebs durch
irgendwelche EinflGsse gestort wird. In dem genannten
Beispiel der Dampfmaschinenanlage treten derartige Sto-
rungen infolge von Belastungsanderungen der Maschine auf.
In einer Gasdruckregelstrecke, die man sich zu diesem
Zwecke etwa als das Gasrohrnetz eines Wohnhauses vor-
stollen moge, wird das Gleichger i9It ;estort, wenn zunachst
25X1A
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in dem Hause z. B. nur ein Gasherd im Betrieb ist, im Augen
blick der Storung aber ein oder`mebrere weitere Gasfeuer-
statten zusatzlich in Betrieb gesetzt werden. Die Aufgabe
des etwa eingebauten Ilausgasdruckreglers besteht dann
darin, in irgendeiner Weise die Einstellung eines neuen
Gleichgewichtes zu fordern.
4. Die ZufluB- und die AbfluBregelung.
An unserer Schemazeichnung (Dild 1) 15f3t sich eine
solche durch Mehrverbrauch hervorgerufene Storung da-
durch veranschaulichen, dal3 das bisher als nur teilweise
gedffnet anzusehende AbfluBventil -weiter gedffnet wird.
Wfirde man nun einen Kegler einbauen, so miiBte es dessen
Aufgabe sein, das Zuflutiventil so zu verstellen, dad die
Wioderherstellung des gestorten' Gleichgewichtes zwischen
Zu- end AbfiuB gefdrdert wird. Unter diesen Verhaltnissen
ist das ZufluBventil gleiclibedeutend mit dem Regelteil,
das Abflul3ventil dagegen als Storungsteil anzusprechen.
Das braucht nicht immer so zu spin. Es ist z. B. umgekehrt
bei der Armatur eines Gashadeofens mit eingebautem
Wassermengenregler oder mit Warmewahler. Das ZufluB-
teil ist dann offenbar die Wasserdrosselschraube odor des
Warmewahlerventil, das den Druckuntersehied zur Betati-
gung der Wassermangelsicherung oder des Wassermengen-
reglers liefert. Verstellt man den Querschnitt dieser Vor-
richtung, so stort man das Gleichgewicht zwischen der zu-
und abfliel3enden Wassermenge, so daB der Zustand, namlich
der Druckunterschied an der Drosselstelle bzw. an der
Membran des Reglers, sich andert. Dem Ventilkegcl des
Wasserreglers, also dem AbfhrBteil, fallt dann die Aufgabe
des Regelteiles zu, namlich ein neues Gleichgewicht zwischen
der veranderten ZufluBmenge and der AbfluBmenge zu
begiinstigen. Die eigentliche Regelstrecke besteht bier aus
dem wassergefiillten Teil der Armatur zwischen der Wasser-
drosselschraube und dem Ventil, des Wassermengenreglers
(Bild 2). Hiernach ist es verstandlich, wenn man von Zu-
fluBregelung spricht, sofern das Zufluflteil das Regelteil
ist, daB eine Regelung dagegen als Abf1ul3regelung zu be-
zeichnen ist, wenn das Abflul3teil mit dem Regelteil gleich-
bedeutend ist. Bei der Zuflullregelung ist die Strdmung
von dem Regelteil nach der Mel3stelle des Zustandes hin
gerichtet, bei der Abfluiregclung geht die Strdmung da-
gegen in umgekehrter Richtung von der Mel3stelle des Zu-
standes zum Regelteil.
5. Der Ausgleichsgrad.
Es sell nun an I-land unserer schernatisch dargestellten
Druckregelstreeke angenommen worden, daB ZufluB- und
Abflul3ventil teilweise gedffnet seien. Es soil Beharrung
eingetreten sein, wobei in dem Behalter (Bild 1) der Druck h,
herrschen moge (Wild 3). Im Zeitpunkt ryt sell eine Storung
dadurch eintreten, daB das AbfluBventil plotzlich etwas
mehr geoffnet wird als vorher and in dieser neuen Stellung
stehen bleibt. Die. Folge ist cin gegeniiber den urspriing-
lichen Verhaltnissen vergroBerter AbfluB, der wiederum ein
Absinken des Zustandes bewirkt (Kurve 1). Hierbei besteht
cin ganz grundlegendes Merkmal solcher Druckregelstrecken
darin, daB der Druck nach der Storung nun nicht ins Un-
ermeBliche absinkt, sondern daB sich nach einer gewissen
Zeit ein neues Gleichgewicht einstellt, das durch einen
fe fern
Hulse - 4e; 51ndungs.
E
Orossclwae
'Hembran
Sllzoffnung
1111d 2. Armatur Ones Druckautomaten mit Wassermangelsicherung.
neuen Zusland h2 gekennzeichnet ist. Dieses Verhalten ist
wohlgemerkt eine Eigenschaft der Druckregelstrecke, das
ohne Zuttrn eines Reglers zustandekommt. In entsprechen-
der Weise sinkt die Temperatur in einem Olen von dem
Augenblick an, in dem man z. B. pldtzlich die Ofentiir
dffnet, und dadurch den WarmeabfluB vergrol3ert. Bleibt
die Ofentiir offen, so sinkt die Temperatur im Ofen jedoch
nicht immer weiter, sondern es stelit sick (unter Umstanden
each ziemlich Langer Zeit) ein neues Gleichgewicht ein, das
sich dadurch auszeichnet, daB (lie zugehorige Beharrurrgs-
temperatur um ein bestimmtes MaB?geringer ist als ursprung-
Lich bei geschiossener Ofentiir.
In diesen Fallen spricht die Regeltechnik von einem
Sclbstausgleich der Regelstrecke. Dieser Begriff bedeutet
also, daB der lurch eine Storung hervorgerufene Unter-
schied zwischen Zu- und AbfluB sich selbsttatig, d. h. ohne
auBeres Zutun und insbesondere ohne Zutun eines Reglers,
wieder ausgleiclit. Nach erfolgtem Ausgleich (ZufluB =
AbfluB) hat auch der Zustand einen neuen Beharrungswert
angenommen. Er hat sich aber gegeniiber dem ursprUng-
lichen Zustandsbetrag um ein, bestimmtes Mali verdndert.
Wie stark sich der Zustand verandert, hangt u. a. von der
Grdl3e der Storung ab. Legt man aber eine bestimmte
Storung zugrunde, so ist der Selbstausgleich um so besser,
je kleiner die Zustandsabweichung ist. Ein MaB fur die GroBe
der Storung ist der im Augenblick der Storung bestehende
Unterschied zwischen ZufluB and AbfluB. Dividiert man
diesen Untorschied durch die Zustandsanderung h,, - h2, so
erhhlt man eine Kennziffer, die in der Regeltechnik als Aus-
gleiclisgrad bezeichnet wird. Der A.usgreichsgrad ist also
cin MaB fiir (lie GroBe der Storung, die einer bestimmten
Zustandsanderung zugeordnet ist. Er ist eine dimensions-
lose Zahl find gibt Antwort auf die Frage: Um wieviel
Ilundertteile muB die Durchfludmenge geandert werden,
damit der Zustand sich nach wieder eingetretener Be-
harrung um 1 ?;e geandert hat? DaB sich eine dimensions-
lose Zahl ergibt, ist an sich ein rein mathematischer Kunst-
griff. Man rechnet namlich in der Regelungstechnik zum
Zwecke der Rechnungsvereinfachung mit dimensionslosen
Verhaltniszahlen, bezieht also die gemessenen W'erte auf
bestimmte Norrnalwerte. Alle Dimensionen his auf die Zeit
fallen dann aus den betreffenden Berechnungen heraus,
und zwar bedeuten 100 e/e des Zustandes den Sollzustand
and 100 e,) des Durchflusses den gr6i3tm6glichen DurchfluB
(Belastung) hei voll geoffneten Ventilen.
An einorn Oren, der mit einer Temperaturregelung aus-
gerustet werden sell, wird der Ausgleichsgrad praktisch
folgendermaBen ermittelt: In dem Ofen moge sich bei nor-
uraler Belastung im Beharrungsfall die Solltemperatur ein-
gestellt haben. Man ermadigt plotzlich die Energiezufuhr
urn z. B. 25 0/0 der groBtmoglichen Anderung des Energie-
flusses und nirnmt die Kurve des Temperaturabfalles aut.
Nach eingetretener Beharrung sei die Temperatur um 5 0/o
des Sollwertes abgesunken. Dann betragt der Ausgleichs-
25
grad 5 ? 5. Die praktisch vorkommenden Ausgleiclisgrade
liegen etwa zwischen 0,3 und 5,wobei die kleineren Zahlen etwa
fiir Druckregelstrecken, die grol3eren fur Ofenanlagen gelten.
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- 3
-
Leider haben nicht alle Regelstrecken Selbstausgleich.
Das ist eine physikalische Tatsache, die fur den Regelfach-
mann unangenehm sein kann, an der sick aber an sich nichts
andern 1513t. Bin anschauliches Beispiel f dr eino Regelstrecke
ohne Selbstausgleich ist etwa eine Dampfkesselanlage, an
der der Wasserstand in der Kesseltrommel geregelt werden
sell. Die Speisewasserpurnpe moge dem Kessel zunachst
je Zeiteinheit gerade soviel Wasser zufuhren, als ibm im
gleichen Zeitraum in Form von Dampf entnommen wird.
Infolgo dimes Gleichgewichts zwischen Zu- and AbfiuI3
stellt sich in dem Dampfkessel irgendein Beharrungswert
des Wasserstandes ein. Wird nun eine der an das l)ampf-
netz angeschlossenen Turbinen auBor Betrieb gesetzt, die
Dampfentnahme also ermaBigt, so steigt der Wasserstand
im Kessol, ohne einen neuen Beharrungswert zu erreichen.
Er steigt sogar unaufhorlich weiter, wobei die Maschinen-
anlage beschadigt werdon kann, wean nicht durch das Uber-
wachungspersonal odor eine selbsttatige Einrichtung recht-
zeitig eingegriffen wird. Bei diesem Vorgang fehlt der Selbst-
ausgleich, weil der Zustand auf das ZufluB- and das Ab-
flul3gefalle keinen EinfluB hat. Steigender Wasserstand ver-
groBert weder die abflieBende Dampfinenge noch vermag
or die zuflieBonde Wassermenge zu erinaBigen. Der Aus-
gleichsgrad ist in diesem Falle Null, well der Wasserstand
sick theoretisch bereits unendlich viol andert, wean die
Wasserspeisung die Dampfentnahme nur ganz wenig iiber-
wiegt odor umgekehrt.
Uin bei der Planung einer Regelanlage von vornherein
grundsatzliche Febler zu vermeiden, ist es unerlallich, daB
man sich fiber die GroBenordnung des Ausgleichsgrades
der betreffenden Regelstrecke im voraus Klarheit verschafft.
Er ist z. B. bei einem UberlaufgefdB, in dem der Wasser-
stand geregelt werden soil, so .gut, daB. es sich nicht lohnen
wBrde, zusdtzlich einen Regler einzubauen. Man kann die
zu- and fiber den Uberlauf abflieBende Menge crheblich
verandern, ohne daB der Wasserstand dadurch wesentlich
beeintraehtigt wird. Der Ausgleichsgrad reicht aber allein
noch nicht aus, urn die EigenschafLen der Regelstrecke er-
schopfend zu beurteilen.
6. Die Anlaufzeit.
An Hand des Bildes 3 wird ohne weiteres klar, daB bei
ein and derselben Grole der verhaltnismaBigen Storung
verrchiedene Anfangsgeschwindigkeiten des Ausgleichsvor-
ganges (Kurve 1) zu dem neuen Beharrungswert 122 fuhren
konnen. Wie groB diese Anfangsgeschwindigkeit ist, hnngt
im wesentlichen von den Abmessungen der Regelstrecke and
den durchflielenden Mengen ab and kann auf Grund der
Speicherfahigkeit der betreffenden Regelstrecke beurteilt
werden. Bei Ofenanlagen ist also z. B. die Warmespeiche-
rung der Ofenwande, bei Gasdruckregelstrecken die Auf-
speicherung von Gasmengen durch Volumenverminderung
unter erhohtem Druck maBgebend. Besteht die Regelstrecke
in einer Wasserleitung, so ist keine wesentliche Speicher-
moglichkeit vorhanden, well das Wasser praktisch nicht
zusammendruckbar ist.
Zur Kennzeichnung dieser Dinge benutzt die Regel-
technik den Begriff der Anlaufzeit. Man versteht darunter
diejenige Zeit, die nach einer Storung notig ware, um die
Regelstrecke auf den Sollwert saufzufillen Fullung< odor ssEntleerung
genauigkeit vermindert. Die Regelung mit Ungleichformig-
keit ist dementsprechend besonders angebracht an Regel-
strecken mit groBer Schwingungsgefahr. Das Sind aber solche
mit geringem Ausgleichsgrad, weil der Regler dabei viol
auszugleichen hat, das Regelventil also stark verstellen
muB. Regelstrecken ohne Ausgleichsgrad lassen sich uber-
haupt nur Burch Regler mit Ungleichformigkeit stabil regeln,
wobei unter Stabilitat zu verstehen it, daB die Schwingung
hinreichend gedampft sein muB. Wic schnell die Schwingung
abklingen muB, wie groB also der Dampfungsgrad sein muB,
hangt von dem einzelnen Fall ab.
Um eine Ungleichformigkeit an einem Regler praktisch
zu verwirklichen, muB man die Hohe des Sollzustandes
von der Stellung des Regelventils abhangig machen. Jeder
Stellung des Regelventils muB nach eingetretener Beharrung
jeweils ein ganz bestimmter Regelzustand entsprechen. Im
Gegensatz zur Regelung mit Laufgeschwindigkeitszuordnung
spricht man deshalb bei dieser Gruppe von Reglern mit
Ungleichformigkeit auch von einer Regelung mit Stellungs-
zuordnung. Da einer bestimmten Stellung des Regelventils
auch ein bestimmter DurchfluB (eine bestimmte Belastung)
entspricht, besteht bei solchen Reglern mit Stellungszu-
ordnung eine feste Beziehung zwischen der Belastung and
dem Sollzustand. Fur jede Belastung stellt sich ein anderer
Zustand ein, and zwar sinkt der Zustand mit wachsender
Belastung, wenn ZufluBregelung zugrunde liegt. Das ist
bei Bild 3 der Fall. Dort kam ja die Storung durch Ver-
Bild6. Mlttelbarer Gasdru kgler mit geschwindigkoitszuordnung
r mtrleb)
f
Bild 7. Unmittolbaror Gasdruokregler mit Stellungszuordnung and
parabolisehem Vontlikorper.
groBerung des Abflusses zustande, and der neue geringere
Sollzustand (Kurve K) ergibt sich, nachdem das Regel-
ventil urn einen bestimmten Betrag in offnendem Sinne
verstellt worden ist. Das bedeutet aber eine groBere Be-
lastung (DurchfluBmenge), die voraussetzungsgemaB mit
geringerem Zustand verkniipft ist.
3. Der mittelbare and der unmittelbare, Regler.
Eine Ungleichformigkeit ist konstruktiv leicht zu ver-
wirklichen bei sogenannten unmittelbaren Reglern, bei denen
eine McBeinrichtung fur den Zustand starr mit dem Regel-
ventil verbunden ist, ohne daB eine Hilfskraft benutzt wird.
Diese Regler entnehmen also unmittelbar dem stromenden
Stoff die Energie, die zurn Verstellen des Regelventils
notig ist. Bei einem solchen Gasdruckregler (Bild 7), der
im wesentlichen aus einer Membran mit starr daran be-
festigtem Ventilkegel bestehen kann, wird die Ungleich-
formigkeit durch eine Schraubenfeder hervorgerufen, die
dem Gasdruck unter der Membran von der Gegenseite her
das Gleichgewicht halt. Zu jedem Gasdruck gehort eine
ganz bestimmte Membrankraft. Auf Grund der Feder-
charakteristik gehbrt zu jeder Membrankraft eine ganz be-
stimmte Membranstellung and auch, da der Ventilkegel
starr an der Membran hangt, eine ganz bestimmte Stellung
des Regelventils. Das ist aber gleichbedeutend mit einer
Ungleichformigkeit. Bei einem unmittelbar wirkenden
Druckregler mit Tauchglocke orklart sich die Ungleich-
formigkeit aus dem bei verschiedenen Ventilstellungen ver-
schieden groBen Auftrieb der Glocke. Aus solchen unmittel-
baren Reglern mit Stellungszuordnung laBt sich in manchen
Fallen dadurch On Gleichwertregler machen, daB man die
Federbelastung der Membran durch eine unverdnderliche
Gewichtsbelastung ersotzt (Bild 8). Bei Tauchglocken kann
man zu diesem Zwecke geeignete Ausgleichsgewichte an-
bringen. Ob es sich um einen Gleichwertregler handelt,
erkennt man daran, daB ein and derselbe Zustand (in diesem
Falle Regeldruck) imstande sein muB, das Membran- oder
Glockensystem bei verschiedenen Stellungen im Gleich-
gewicht zu halten.
Mittelbare Regler verhalten sich ganz almlich. Das Kenn-
zeichen solcher mittelbaren Regler besteht ja darin, daB
das Regolventil unter Zuhilfenahme von Druckluft, Druckol
(Bild 6), Elektrizitat oder einer beliebigen sonstigen Fremd-
energie verstellt wird. Zu diesem Zweck ist das Regelventil
der unmittelbaren Regler mit einem geeigneten Servomotor
gokuppelt, der von der botreffenden Energiequelle in beiden
Bild 8. Unmittelbaror Gasdruokregler mit Go wlchtsbelastnn.g
(Gleichwertregler).
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Bowegungsrichtungen wechselweise angetrieben werden
kann, je nachdem, oh es auf Grund des betreffenden augen-
blicklichen Regelzustandes gerade erforderlich ist, das
Regelventil zu offnen offer zuschleBen. Auch bier ist der
Gleichwertregler daran zu erkennen, daO ein und derselbe
Zustand in der Lage ist, an dem McBwerk, z. 13. der Membran
eines Druckreglers, Gleichgewicht herzustellen, unabhangig
von der Stellung des Regelventils oder des Servomotors.
It. Die Riickfdhrung.
Soll dagegen ein mittelbarer Kegler mit einer Ungleich-
formigkeit arbeiten, so mud er mit einer besonderen ban-
lichen Einrichtung versehen werden, (lie man im allgemeinen
als Riickfiihrung bezeichnet und die in Bild 9 beispiels-
weise dargestellt ist. Sie besteht aus einer geeigneten me-
chanischen offer sonstigen Verbindung zwischen dern MeB-
work (z. B. der Membran) des Reglers und dem beweglichen
Toil des Servomotors. Diese Tele konnen z. 13. durch starre
Rebel, durch Seilziige od. dgl. initenander verbunden sein.
Handelt es rich um einen Druckregler, so wird also bei der
Bewegung des Servomotors (und damit des Regelventils)
die Spannung der Membranfeder verstellt. Jeder Stellung
des Regelventils entspricht eine ganz bestimmte Feder-
kraft, der nur ein ganz bestimmter Zustand das Gleich-
gewicht halten kann. Wir haben es lemnach wiederum mit
der Stellungszuordnung zu tun, deren Auswirkungen wir
bereits als Ungleichformigkeit kennengelernt haben.
5. Die Stellzeit.
Wahrend die Regelstrecke vor allern zwei wichtige Kenn-
gr6l3en, die Anlaufzeit und den-Ausgleichsgrad hat, ist der
eigentliche Regler, wenn man von der tJng`leichformigkeit
absieht, im wesentlichen durch eine solche Kennziffer, die
Stellzeit, bestimmt. Hierbei ist es einerlei, ob es sich urn
einen mittelbaren oder unmittelbaren Itegler oder um einen
Kegler mit oder ohne Ungleichformigkeit handelt. Man
versteht unter der Stelizeit diejenige Zeitspanne, die der
Kegler bei einer dauernden Abweichung des Zustandes um
100 0/0 vom Sollwert hraucht, um das Regelventil um
100 ?/? zu verstellen, d. h. um es von der ganz geschlossenen
in die ganz geoffnete Stellung zu bewegen oder umgekehrt.
Will man die Stellzeit an einem Kegler messen, so wird es
in den moisten Fallen zweckmadig sein; etwa diejenige Zeit
zu ermitteln, die das Regelventil bei einer Zustandsab-
weichung von z. B. 10 ?i? zu einer Stellungsanderung von
z. 13.20 ?/? braucht, und das Ergebnis auf 100 0/0 Zustands-
abweichung und 100 ?/? Stellungsanderung umzurechnen.
Kennzeichen und Beurteilung der Zusammenarbeit von
Regler und Regelstrecke.
1. Der Begriff der Dampfung und ihre
Berechnung.
Nachdem wir hiermit die wesentlichen Merkmale der
versehiedenen Regelstrecken und auch der verschiedenen
Regler kennengelernt haben, 4rhebt sich die Frage, wie
die KenngroBen des Reglers auf diejenigen der Regelstrecke
abgestimmt werden mussen, urn diejeweils beste Gesamt-
losung zu ergeben. Naturlich kann man die Gute solcher
Anlagen nach verschiedenen Gesichtspunkten beurteilen.
Dern Regelfachmann kommt es aber in allererster Linie
darauf an, das grundsatzliche Ubel zu beseitigen, das jeder
Regelung anhaften kann. Er mull sein Augenmerk darauf
richten, die Schwingungen des Reglers hinreichend zu
dampfen, und benutzt deshalb zur Beurteilung eines Regel-
vorganges das DampfungsmaB der dabei auftretenden
Schwingung.
ITm den Begriff eDampfungsmaBee zu erlautern, ist es
zweckmiidig, einige wenige mathematische Beziehungen an-
zuschreihen, und zwar sell der Buchstabe c die in jedern
Augenblick der Regelung gerade vorhandene, auf den Soll-
wert bezogene Abweichung des Zustandes vom Sollwert
bezeichnen. Zeichnet man in einem Achsenkreuz die Funk-
tion (in. Ahhangigkeit von der Zeit t auf, so erhalt man
eine gedarnpfte Schwingungskurve, die fur jeden Zeitpunkt t
angibt, um wieviel der Zustand gerade von seinem Sollwert
abweiebt (Kurven 5 und 6, Bild 3). Einsolcher Schwingungs-
vorgang kann mathematisch im allgemeinen durch eine
lineare Differentialgleichung zweiter Ordnung von der all-
gemeinen Form p" + a. (p -f- b = 0 wiedergegeben werden.
In schwierigen Fallen ergibt sich dagegen eine entsprechende
Differentialgleichung 3. Ordnung. Aus der Gleichung zweiter
Ordnung laft sich der in der Regeltechnik gebrauchliche
dirnensionslose Dampfungsgrad D in Forrn des Ausdruckes
a
2 } b ermitteln. Die praktisch in Frage kommenden Werth
dieses Diimpfungsgrades liegen zwischen 0 und 1. D = 0
bedeutet keirie Dampfung. Es handelt sich dann um eine
harmonische Schwingung, z. B. eine Sinusschwingung. D - I
kennzoichnet den sogenannten aperiodischen Grenzfall, bei
dem gerade keine Schwingung mehr zustandekommt. In
diesem Falle pendelt der Zustand. nach der Storung nicht
um den Sollwert herum, sondern nahert sich von einer Seite
her allmahlicir wieder dem Sollwert. Eine solche Regelung
wird in vielen Fallen nur mit erheblichem Aufwand zu er-
reichen sein, und man gibt sich daher im allgemeinen mit
Zwischenwerten zufrieden.
Leider ist dieser Dampfungsgrad D nicht die einzige
Miiglichkeit, die Dampfung rechnerisch zu erfassen. In der
Schwingungstechnik werden vielmehr auBerdem noch 4 oder
5 andere Dampfungsbezeichnungen benutzt. Das fiihrt lider
haufig zu erheblichen MiBverstandnissen, wenn jemand von
Dampfung spricht, ohne vorher ausdrucklich anzugeben,
welches DampfungsmaBgemeint ist. Weil es anschaulicher
ist als der Dampfungsgrad D, benutzt die Regeltechnik
auch haufig die sogenannte Prozentdampfung je Halb-
schwingung. Sie errechnet sich aus der Bezichun Al--A,
AI
worin Al und A. die Amplituden der ersten und zweiten
Halbschwingung sind. Die Prozentdampfung gibt also an,
um welchen Prozentsatz jede folgende Halbschwingung Be-
ringer ist als die vorhergehende. Eine Prozentdampfung
von 75 11? bedeutet, dad die zweite Halbamplitude nur
noch 25 -0/? der ersten betragt.
Der Dampfungsgrad D und die Prozentdampfung r
hangen mach einer verwickelten mathematischen Funktion
zusammen, (lie man in Form einer Kurve aus dem Schrifttum
entnehm ;n kann. Hat man also den Dampfungsgrad D
Mr irgendeinen Regelfall berechnet, so laBt sich an Hand
dieser Kurve ohne weiteres ablesen, wie groB die Prozent-
dampfung ist. Fur D = 0,75 ergibt sick eine Prozent-
dampfung von 95 ?/?, Mr D = 0,5 ist die Prozentdampfung
noch 82 ?/0 und selbst fur den Dampfungsgrad D = 0,25
erhalt man immer noch eine recht gute .Prozentdampfung
von rd. 55 vH. Ein Dampfungsgrad D -- 0,25 bedeutet
also, dad jede Halbamplitude nur noch 45 ?/? der vorher-
.gehenden betragt. Fur eine grol3e Zahl von Regelaufgaben
wird diese Dampfung sicher noch ausreichen.
Urn nun fur den einzelnen jeweils gerade vorliegenden
Fall die Dampfung berechnen zu konnen, hat die. Regel-
technik aus der Differentialgleichung der Regelschwingung
eine allgemeine Dampfungsformel entwickelt, die unter
einigen Vereinfachungen als Naherungsformel folgender-
maBen laul.et:
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
 Approved For Release 2001112/pS;CIA-RDP83-00415R003100050001-0
P T3 6 Ta
D--2 Ta } 2 T8
Y--
Darin ist f, der Ausgleichsgrad der Regelstrecke and Ta
ihre Anlaufzeit. T3 ist die Stellzeit des Reglers and S sein
Ungleichformigkeitsgrad. Wonn z. B. ein Druckregler bei
Vollast einen Druck von 25 mm WS, bei gan.z geringer Last
dagegen einen solchen von 30 mm WS einregelt, so betragt
30-25
sein Ungleicliformigkeitsgrad. - 30 = rd. 16,5 010. Die
Dampfung ist also, abgesehen von oinigen Vernachlassi-
gungen, von je zwei KenngroBen der Regelstrecke and des
Reglers abhangig. Im iibrigen kommt uns her zugute, daB
die Definitionen dieser KenngroBen zum Toil nicht ganz
einfach sind. Infolgedessen saga z. B. das k.urze Formel-
zeichen Ta sehr viel, dementsprechend wird aber die
Dampfungsformel verhaltnismaBig sehr einfach.
Darii.ber hinaus ist jedoch diese Dampfungsformel eine
der wichtigsten Beziehungen, die in der Regeltechnik iiber-
haupt vorkommen. Sic sagt namlich, wie die Eigenschaften
des Reglers auf die Eigenschaften der Regelstrecke ab-
gestimmt werden miissen, um die beste Dampfung zu er-
geben. _
2. Die kennzeichnenden Gruppen
anlagen.
IIandelt es sich um einen Gleichwertregler (eine Un-
gleichformigkeit), so ist 6 = 0 and damit der zweite Sum-
mand in der Dampfungsformel einfluBlos..Unter dieser Vor-
aussetzung let die Dampfung urn so besser, je gr6Ber der
Ausgleichsgrad ist, wie wir uns schon friiher iiberlegt hatten.
Fernor mull die Stellzeit TS lang werden, wenn die Regel-
schwingung schnoll abklingen soil, d. h. der Regler mull
das Regelventil langsam verstellen. Auch dieser Einflull
war bereits aus dem Vorangegangenen klar geworden. Als
wesentliche neueErkenntnis kommt jedoch hinzu, dali die
Anlaufzeit der Regelstrecke goring sein mull, wenn die
Dampfung ausreichen sell. Daraus folgt weiter, daB die
Gleichwertregler (Regler mit Laufgeschwindigkeitszuord-
nung) zum Einbau in solche Regelstrecken besonders ge-
eignet sind, die einen groBen Ausgleichsgrad and gleich-.
zoitig geringe Anlaufzeit haben. Das ist die Gruppe der
Druck- and Mengenregler, die wir sehon unter dieser Ge-
sichtspunkt kennengelernt haben. Ein wesentliches Merk-
mal dieser Regelung mit Laufgeschwindigkeitszuordnung
Iiegt darin, daB dabei die Dampfung eine Folgeerscheinung
von Eigenschaften der Regelstrecke ist. Ist der Ausgleichs-
grad gering odor die Anlaufzeit groB, so laBt sich durch
Eigenschaften des Reglers, namlich durch eine noch so grol3e
Stellzeit, unter Umstanden keine ausreichende Dampfung
melir erreichen. Praktisch scheitert das schon daran, dal-3 man
z. B. den Servomotorkolben.eines mit Druckol betriebenen
Reglers nicht unbegrenzt langsam laufen lassen kann.
In solchen Fallen mit geringern Ausgleichsgrad and
groper Anlaufzeit bleibt nichts anderes u.brig, als einen
Regler mit Ungleichformigkeit zu verwenden. Die Dampfung
wird dann vorwiegend durch den zweiten Summanden in
der Dampfungsformel bestimmt, and zwar ist sic urn so
gr6f3er, je groller die Ungleichformigkeit gewahlt wird. Die
Dampfungsformel gibt aber aullerdem den Beweis fur die
bereits erwahnte Tatsache, dali bei der Regelung mit Un-
gleichformigkeit die Schwingung um so schneller abklingt,
je kleiner man die Stellzeit macht, je schneller man also
den Regler steuern IdBt. Wie ferner aus der Dampfungs-
formel hervorgeht, sind Regelstrecken mit kleinem Aus-
gleichsgrad and langer Anlaufzeit das gegebene Anwendungs-
gobiet der Regler mit Ungleichformigkeit. Ilierher gehort
z. B. der Wasserstandsregler von gasbeheizten Dampf-
automaten oder die Gasbehalterstandsregelung. Das Merk-
mal dieser Regelung mit Ungleichformigkeit liegt darin,
dal3 die Dampfung im wesentlichen durch den Ungleich-
formigkeitsgrad, also durch cine Eigenschaft des Reglers
bedingt ist. Gleichzeitig ist die Lange der Anlaufzeit, die
Eigenschaft der Regelstrecke, bedeutungsvoll, and zwar
wird die Dampfung bier - ganz im Gegensatz zur Lauf-
geschwindigkeitsregelung - sogar um so besser, je langer
die Anlaufzeit ist.
Wie wir schon gesehen hatten, kommt eine an sich denk-
bare dritte Gruppe von Regelstrecken mit gleichzeitig ge-
ringer Ausgleichsgrad and geringer Anlaufzeit jedenfalls
im Gasfach kaum vor. Solche Regelstrecken werden der
Regeltechnik schon grollore Schwierigkeiten bieten. Da-
gegen haben wir.es bei Temperaturreglern aller Art haufig
sowohl mit groBem Ausgleichsgrad als auch mit langen
Anlaufzeiten der Regelstrecke zu tun. In solchen Fallen
wird man zunachst schon aus Grtinden der Regelgenauig-
keit versuchen, mit einem Laufgeschwindigkeitsregler aus-
zukommen. Das ist auch insofern zweckm5.l3ig, als diese
Art von Reglern langsam laufen mull and daher leistungs-
mal3ig ziemlich klein and billig gebaut werden kann. Das
lauft also darauf hinaus, die Warmespeicherung technischer
Ofen moglichst goring zu halton. Man mull sich aber daruber
klar sein, daB diese billigen Laufgeschwindigkeitsregler mit
geringer Regelgeschwindigkeit arbeiten. Ist eine groBere
Steuergeschwindigkeit erwunscht, z. B. weil d .e Storungen
schnell and haufig auftreten, oder ist die Abweichung vom
Sollzustand zu groB, die sich wahrend der langen Stellzeit
ergibt, so mull man den Regler mit Ungleichformigkeit
wahlen. Er ist ebenfalls unvermeidlich, wenn die Bestre-
bungen, die Speicherfahigkeit des Ofens zu vermindern,
nur zu einem Teilerfolg fiihren oder aus baulichen Griinden
nicht zu verwirklichen sind, so daB die Anlaufzeit trotzdem
verhaltnismaf3ig lang and die Eigendampfung der Regel-
strecke somit schlecht bleibt. Durch die Wahl des Reglers
mit Stellungszuordnung legt man sich auf eine grol3ere
Steuergeschwindigkeit unter Verzicht auf die Regelgenauig-
keit fest. Man erkauft also die im Regler liegende Damp-
fungsmoglichkeit auf Kosten der Regelgenauigkeit. Hat man
sich in dieser Weise festgelegt, so ist vom Standpunkt der
Regelstabilitat der Ofen mit grol3er Warmespeicherung
sogar giinstiger, ja die erforderliche Ungleichformigkeit er-
maBigt sich dann sogar, je gr6f3er die Anlaufzeit ist. Die
Regelgenauigkeit kann also durch Verlangerung der An-
laufzeit erhoht werden. Es hat also nur Sinn, sich Beim
Bau des Ofens in bezug auf geringe Warmespeicherung Miihe
zu geben, wenn man von vornherein sicher ist, mit einem
Laufgeschwindigkeitsregler auszukommen. Das wird im all-
gemeinen der Fall sein, wenn bei grollem Ausgleichsgrad
and verhaltnismal3ig geringer Anlaufzeit die Storungen
langsam and selten auftreten, so daf3 lange Stellzeiten des
Reglers ausreichen.
3. Die Ausbildung von Stellungsreglern als
Gleichwertregler.
Es gibt naturlich Regelaufgaben, die aus Stabilitats-
grunden nur mit einer Stellungszuordnung geldst werden
kdnnen, bei denen aber die Ungleichformigkeit vom Stand
punkto der Regelgenauigkeit niche tragbar erscheint. Man
verwendet dann bei mittelbaren Regiern Anordnungen,
durch die eine Ungleichformigkeit nur vorubergehend wirk-
sam wird. Das la13t sich bei Benutzung von Druckol als
Ililfskraft z. B. mit einem Schlupfkolben erreichen, der
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zu Beginn des Steuervorganges von dem Druckol mit-
genommen, dann aber durch Federkraft allmahlich wieder
in seine Mittellage zuriickgeholt wird. Man spricht hierbei
von Schlupf oder auch von einer Nachgiebigkeit, weil die
beiden Raume des Steuerzylinders rechts and links des
Kolbens durch eine absichtlich angebrachte Undichtigkeit
miteinander in Verbindung stehen, so daB es den genann-
ten Federn moglich ist, den Kolben in die Ausgangsstellung
zuriickzuholen (Bild 10). Der besondere Wert solcher nach-
giebigen Riickfuhrungen liegt darin, dad man sich die Vor-
ziige der Regelung mit Ungleichformigkeit zunutze macht,
ohne dad man dafur ein Opier an Regelgenauigkeit zu
bringen braucht. Bei solchen Anordnungen tritt Beharrung
in dem Augenblick ein, in dem der Schlupfkolben unter
der Einwirkung der Federkraft in (tie urspriingliche Mittel-
lage zuruckkehrt. In dieser Stellung ist am Medwerk des
Reglers stets der gleiche Sollwert eingestellt, ganz unab-
lidngig von der jeweiligen Stellung des Servomotors. Es
handelt rich also um einen Gleichwertregler mit voriiber-
gehender Ungleichformigkeit.
In dhnlicher Weise lade sich bet unmittelbaren Reglern
mit Stellungszuordnung die Ungleichformigkeit haufig durch
geeignete Formgebung des Ventilkorpers heseitigen. Man
bekommt also dann trotz der unverdnderten Stellungs-
zuordnung unter gewissen Voraussetzungen eine Gleichwert-
regelung. Hierfur liegen Beispiele in dem Wassermengen-
und dem Gasdruckregler in der Armatur von Gas-Bade-
ofen vor (Bild 2 and 7).
Kennzelchen des Regelimpulses.
I. Die Impulsdampfung and die Impuls-
verzogerung.
Wir haben nun die wesentlichen Merkmale der Regel-
strecken and auch der Regler kennengelernt and gehort,
nach welchen Gesichtspunkten Regler and Regelstrecken
aufeinander abgestimmt werden miissen. Das Gesamtbild
wird aber erst vollstandig, wenn wir Entsprechendes auch
noch uber das Bindeglied zwischen der Regelstrecke and
dom Regler, den Impuls, Koren. An. Bild 1 wird wiederum
deutlich, dad der Zustand, der an der Stelle A medbar ist,
durch eine geeignete Leitung auf den Regler ubertragen
werden mud. Bei einem Druckregler kann das z. B. eine
gewohnliche RohrIeitung sein, durch die sich der Druck
;auf die Medmembran des Reglers iibertragt and so den
Regler beeinfluBt. Bei einem Temperaturregler kann sich
an der Stelle A ein Thermoelement befinden, dessen Span-
nung den Regler mittels elektrischer Leitungen beeinfluBt
usw. Leider ist dieser Impuls, der am Regler ankommt,
nicht immer gleichbedeutend mit dem Zustand, der an der
Stelle A medbar ist, and es ist mitunter auch nicht gleich-
giiltig, wo man die Medstelle A an der Regelstrecke anbringt.
Bei der Temperaturregelung hat z. B. der etwa verwendete
Flussigkeitsthermostat immer eine gewisse Tragheit. Wenn
sich der, Zustand, der gemessen werden sell, andert, macht
rich allerdings auch an dem Thermostaten sehr bald eine
I,angenanderung bemerkbar, die aber zun.achst sehr klein
ist. Erst nach einer gewissen Zeit erreicht die Langen-
anderung einen entsprechend grodoren Betrag, der dem
vollen Betrag der Zustandsanderung entspricht. Dieses Ver-
halten wird in der Regeltechnik gewohnlich als Impuls-
dampfung bezeichnet.
Der Impuls ist mit dem Zustand ebenfalls nicht gleich-
hedeutend, wenn z. B. durch Mischung zweier Flussigkeiten
eine bestimmte Temperatur, Konzentration odor dergleichen
geregelt werden sell (Bild 11). In solchen Fallen stehen an sich
verschiedene Stollen der Gemischleitung fur den AnschluB
des McBgerates zur Verfugung. Das McBgerat, etwa ein
Warmefuhler, mud dann moglichst nahe der Mischstelle
cingebaut werden, wo eine veranderte Stellung des Regel-
ventils unverzuglich bemerkbar wird. Andernfalls vergeht
bei grOBerer Entfernung dieser beiden Punkte unter Um-
standen eine betrachtliche Zeit, ehe eine Mischungsanderung
sich an der McBstelle tiberhaupt bemerkbar macht. AuBer-
dem mud man gegebenenfalls durch Kurzung der Impuls-
Kalorimeter ~
. I
Ind
and ~_t_t_t_?_t- .-t-t-u
kT-
Fuld 11. Schema elver Heizwert-Regelanlage.
leitung dafur sorgen, dad der Impuls die Entfernung zwi-
schen Impulsentnahmestelle and Regler in kurzester Zeit
durchhiuft. Im Gegensatz zu der Impulsdampfung sind
these Vorgange dadurch gekennzeichnet, dad der impels
nicht eine gewisse Zeit braucht, um seinen vollen Wert zu
erreichen, sondern dad eine gewisse Zeit vergeht, his der
Impuls iiberhaupt anfangt, sich zu andern. Die Regelungs-
technik bezeichnet das als Impulsverzogerung.
2. Die MaBnahmen bei fehlerhaftem Impels.
Sotw(ohl die Impulsdampfung als auch die Impulsver-
zogerung sind in bezug auf die Regelstabilitat sehr unan-
genehm, denn der gedampfte oder verzogerte Impuls hinkt
ja dem Zustand nach. Er beeinfluBt den Regler also zu spat.
Wenn der Zustand beispielsweise sinkt and dabei gerade
den Sollzustand erreicht hat, ist der Impuls noch niche Null.
Es wird also iiberregelt. Die Folge ist, dad die Schwingun-
gen des Reglers andauern oder sogar verstarkt werden. In
der geminnten Dampfungsformel lassen sich Impulsdamp-
fung and Impulsverzogerung durch ein zusdtzliches ne-
gatives Glied berncksichtigen. Diese Einfliisse wirken also,
stets diimpfungsmindernd. .
Dem EinfluB der Impulsdampfung kann man in vielen
Fallen verhaltnismadig leicht durch eine entsprechend groBe
Ungleichformigkeit begegnen. Die Regelaufgabe wird aber
um so schwieriger, je mehr der Medwert nachhinkt; es ist
deshalb in vielen Fallen besonderer Wert darauf zu legen,
den Fabler moglichst tragheitslos auszubilden. Bei Impuls-
verzogerungen ist auBerdem darauf zu achten, dad der
Impuls an einer Stelle der Anlage entnommen wird, an der
unverziir,lich eine Wirkung auftritt, wenn man das Regel-
ventil verstelit. Impulsverzogerungen erschweren die Re-
gelung stets ganz erheblich and konnensie in krassen Fallen
sogar unmoglich machen. In milderen Fallen genugt es,
die Schww?ingungszeit durch ErmaBigung der Laufgeschwin-
digkeit des Reglers moglichst lang zu machen. Darunter
Ieidet aber die Giite der Regelung, denn der Regler let bei
so kleinen Laufgeschwindigkeiten nur noch in der Lage,
ganz geringen Storgeschwindigkeiten zu folgen.
Wenn man rich these samtlichen Zusammenhange klar
gemacht hat, laBt sich die Frage verhaltnismaBig leicht
beantworten, was zu tun sei, wenn ein Regler schwingt.
Man mull dann zunachst versuchen, die Impulsverzogerung
and die Impulsdampfung zu verringern. Auderdem wird
man versuchen, durch Anderung der Laufgeschwindigkeit,
d. h. der Stellzeit, die Schwingung besser zu dampfen.
Gelingt das mit diesen Mitteln noch nicht, so mud die Re-
gelung wit einer Ungleichformigkeit ausgestattet oder, wenn
das bereits geschehen ist, mud die Ungleichformigkeit
verstarkt, werden. Dabei mud dann aber gleichzeitig die
Stellgeschwindigkeit weitgehend erhoh_t werden, damit die
dampfende Wirkung der Ungleichformigkeit wirksam wird.
Die Regelgenauigkeit leidet hierbei unter Umstanden in
unzulassigem Made. Es bleibt dann noch die Mdglichkeit,
die Rue'kfiihrung nachgiebig zu machen. Im ubrigen bezieht
sick namentlich das, was fur den Regler mit Stellungs-
zuordnung uber die Abhangigkeit der Dampfung von der
Stellzeit gesagt wurde, auf den fehlerfreien Regler. Reibung,
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zu groBes Spiel in den Ubertragungsteilen (lockere Gelenke)
and ahnliche Mangel vermindern moistens die Dampfung.
In solchen Fallen empfiehlt es sich, die Anforderungen an
die Schnelligkeit der Regelung nicht an uberspannen.
SchluB des Aufsatzes werden deshalb die unvermeidlichen
Mangel ausgefuhrter Regelanlagen erwahnt and I-linweise
fur die l3eseitigung ihrer Folgen gegeben.
Zusammenfassung.
Wie die vorangegangenen Uberlegungen zeigen, lassen
sich die regeltechnischen Zusammenhange fur die meisten
im Gasfach vorkommenden Regelungsaufgaben verhaltnis-
maBig leicht ubersehen. Zu einem solchen Uberblick bedient
sich die Regelungstechnik allerdings eines umfangreichen
Handwerkszeuges an regeltechnischen Grundbegriffen, das
zum Verstandnis der Gedankengange nun einmal notig ist,
and mit dem sich daher wesentliche Ilauptabschnitte dieser
Arbeit bofassen muBten. Hat man sich these Grundlagen der
Regelungstechnik einmal klar gemacht, so ergeben sich die
Folgerungen fur die Zuordnung des geeigneten Reglers zu
jeder Regelstrecke aber sehr einfach, wens man hierbei ins-
besondere die Dampfungsformel zugrunde legt. Streng ge-
nommen gelten die betreffenden I3erechnungen allerdings
nur fur den fehlerfrei arbeitend gedachten Kegler. Am
1. G. Neumann u. G. Wunsch, Regler (Teile A bis D).
Arch. Eisenhuttenw. 6 (1932/33), S. 137/44; 6 (1932/33),
S. 183/88; 7 (1933/34), S. 237/46 u. S. 389/402.
2. G. Neumann, Frfahrungen an Reglern. AreB. Eisen-
hiittenw. 7 (1933/34), S. 499/503.
3. K. Rummel, Die Grundgesetze der Regelung. Arch.
Fisenhuttenw. 8 (1934/35), S. 281/92.
4. G. Jungnitz, Die Versuche an der Regelstrecke der
BWarmestelle Dusseldorf s. Arch. Disenhiittenw. 8
(1931/35), 5.371/77.
5. G. Wunsch, Das Verhalten der selbsttatigen Regler.
Z. VDI 85 (1941), S. 444/48.
Druck von R. Oldenbourg, Munchen.
Verlag der Zeitschrift *GWF Das Gas- and Wasserfach., R. Oldenbourg, Munchen and Berlin.
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 Askania-SondQjlttAke61t61-elease 2001/12/05: CIA-RDP83-00415R00310005
Sonderabdruck
25X1A
aus der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure Bd.84 (1940) Nr.44 S.837 bis 843
Regelung von Kreiselverdichtern
Von Dr.-Ing. F. Kluge, Duisburg
Die wichtigsten Regelungsarten von Kreiselverdichtern im stabilen Gebiet sind Regelung auf gleich-
bleibenden Enddruck am Verdichteraustritt oder an einer Entnahmestelle des Netzes, Regelung auf
gleichbleibende Ansaugemenge and Regelung auf gleichbleibende Kupplungsleistung. Die Regelung
wird von Hand oder bei haufigen and groBeren Betriebsschwankungen selbsttatig durchgef0hrt. Beim
Arbeiten im instabilen Gebiet werden die Abblase- odor die Umblaseregelung bevorzugt, wenn die
Pumpgrenze nur kurzzeitig unterschritten wird. Andernfalls gibt man der Umblaseregelung mit Ent-
spannungsturbine oder der Aussetzerregelung den Vorzug. Im folgenden werden die einzelnen Regel-
verfahren hinsichtlich ihrer Wirkungsweise, Anwendbarkeit and Wirtschaftlichkeit besprochen.
Die Eigenschaften der Kreiselverdichter and die ver-
schiedenen Forderungen, die von seiten der Betriebs-
fUhrung an sie gestellt werden, haben zu einer Reihe von
Regelungen, die teils von Hand and teils selbsttatig be-
tatigt werden, gefiihrt.
Angesaugte Menge Q, erzielbarer Enddruck Pd and
Drehzahl n sind nach dem Verlauf des Kennlinienfelds,
Bild 1, miteinander zwanglaufig verbunden. Bei Geblasen
mit kleinem and mittlerem Enddruck andert sich bei
einer Drehzahlanderung die Ansaugemenge etwa mit der
Drehzahl verhaltnisgleich, die Verdichtungsarbeit and der
Luftraume im Innern der Maschine abhangt. Bei kleinen
Verdichtungsdriicken bis etwa 1000 mm WS sind die
Pumpstof3e auflerordentlich schwach, vielfach ti.berhaupt
nicht feststellbar, so daf3 hier das gesamte Kennlinienfeld
befahren werden kann. Durch Anwendung von verstell-
baren Leitschaufeln oder durch entsprechende Gestaltung
von Laufradern and Diffusoren ist es moglich, sehr
niedere Pumpgrenzen zu erreichenl).
Um einen Kreiselverdichter verschiedenen Betriebs-
forderungen anzupassen and um auch den Verdichter fur
Luftbedarf unterhalb der Pumpgrenze verwenden zu
konnen, sind verschiedene Regelungsarten entwickelt wor-
den, die im folgenden besprochen werden.
Zu Bild 2:
a Pumpgrenze
b Antriebsleistung N boi Drosso-
lung in der Druckleitung
c Antriebsleistung N boi Drosso-
lung in der Saugloitung
p,,, Netzdruck
Bild 1. Kennlinienfeld eines Kreiselverdichtern
bei Drehzahlregelung.
a Pumpgrenze n Drehzahl
AB Regelung auf gleichbleibenden Enddruck
AC Regelung auf gleichbleibende Ansaugemenge
Enddruck etwa mit dem Quadrat der Drehzahl. Bei
hoherem Enddruck ergeben sich jedoch ziemlich starke
Abweichungen von diesem Naherungsgesetz.
Ist die Drehzahl der Antriebsmaschine nicht regel-
bar, dann kann im Betrieb nur eine durch die Drehzahl
festgelegte Kennlinie, Bild 1, gefahren werden, wahrend
bei Drehzahl-Verstellmoglichkeit das gesamte Kennlinien-
feld rechts der Pumpgrenze, Kurve a, bestrichen werden
kann. Links der Pumpgrenze treten Loslosen and Ab-
rei.f3en der Stromung in den Kanalen der Laufrader auf,
so daf3 die vollkommen gleichmaflige Stromung des sta-
bilen Gebietes in eine unstetige mit periodischen Druck-
schwankungen iibergeht, die um so starker sind, je grofler
das Verdichtungsverhaltnis des Verdichters and die Wichte
des geforderten Mittels sind, and deren Schwingungszahl
u. a. auch von der Grofle des Druckluftnetzes and der
4mu, AB Regelung auf gleichbleiben-
den Enddruck
Bi.ld 2. Kennlinienfeld eines Kreiselverdichters
bei Drosselregelung.
Regelungen im stabilen Gebiet
Regelung durch Handverstellung
In vielen Fallen begniigt man sich mit einer einfachen
Handverstellung zur V e r a n d e r u n g der D r e h-
z a h 1 der Antriebsmaschine. Man kann damit jede Be-
triebsforderung hinsichtlich Druck and Menge innerhalb
des vorgesehenen Drehzahlverstellbereiches erfiillen. Ist
die Drehzahl nicht regelbar, ist es moglich, durch D r o s -
s e 1 u n g in der ?Druckleitung oder Saugleitung auch
Punkte unterhalb der Kennlinie zu fahren. Die Drosse-
lung ist stets mit einem Energieverlust verbunden. Bild 2
zeigt den Leistungsbedarf eines in der Drehzahl nicht
regelbaren Verdichters zur Erzielung eines gleichbleiben-
den Netzdruckes p,, bei Drosselung in der Druckleitung,
Kurve b, and in der Saugleitung, Kurve c. Es empfiehlt
sich daher, der Drosselung in der Saugleitung den Vorzug
') P.Ostertag, Kolben- end Turbo-gorepressoren, Berlin 1923,
S. 239/42.
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ed For Release 2001/12/05-0 (;IA-RDP83-00415R003100050001-0
zu geben, wenn nicht besondere Grande dieses verbieten,
z. B. bei Gasverdichtern, wo man mitunter Unterdruck in
der Saugleitung vermeiden muB, um das Eindringen von
Luft zu verhindern.
Selbsttatige Regelung
Bei haufigen und grolieren Betriehsschwankungen ist
eine selbsttatige Regelung empfehlenswert, die den Be-
triebsforderungen angepaBt werden muB.
Regelung auf gleichbleibenden Ver-
dichterenddruck -). Diese Bedingung wird z. B. bei
Druckluftanlagen in Bergwerksbetrieben gestellt, wo zum
Betrieb der Druckluftwerkzeuge und -motoren, unabhan-
gig vom Luftverbrauch, moglichst gleichbleibender Luft-
druck benotigt wird. Da der Luftverbrauch wahrend der
einzelnen Schichten und Seilfahrten sehr verschieden ist,
konnen betrachtliche Schwankungen im Luftbedarf ein-
treten, denen die Luftforderung des Verdichters durch die
Regelung anzupassen ist.
E ,in einfaches Mittel zum Anpassen der Luftforderung
an den veranderlichen Verbrauch bei gleichbleibendem
Enddruck ist die D r e h z a h l r e g e l u n g. Durch Ab-
senken der Drehzahl von n, auf n3 kan:n man das gesamte
stabile Gebiet des Kennlinienfeldes von Qmax bis Qm;n
befahren, Bild 1.
/1
~.I
D r o s s e 1 r e g e l u n g angewendet, Bild 2. Der grund-
sAtzliche Aufbau der Regelung durch Drosseln mittels
einer Drosselklappe e in der Saugleitung ist in Bild 4
dargestellt, aus deco die Arbeitsweise leicht zu entnehmen
ist. Die groBte Menge Qmax, die auf den Netzdruck p?
bei der Drehzahl n1 gefordert werden kann, ergibt sich bei
vollgeoffnetem Drosselorgan im Punkt A, Bild 2.
Regelung auf gleichbleibendes An-
s a u g e g e w i c h t. Diese Forderung wird z. B. bei Hoch-
ofengeblasen gestellt, wo unabhangig vom Widerstand
des Hochofens stets die gleiche Luftmenge dem Hochofen
zugefuhrt werden soli, ferner in chemischen Betrieben,
wo haufig die Forderung gleichbleibenden Luft- oder Gas-
durchsatzes fur bestimmte Gerate gestellt wird, deren
Widerstand wechseln kann'). Es handelt sich also bei
solchen Regelungen darum, ein gleichbleibendes Gas- oder
Luftgewicht auf verschiedene Driicke zu fordern. Bleibt
wahrend der Regelung der Saugzustand immer der gleiche,
Bann ist mit dem Gewicht auch das angesaugte Volumen
gleichbleibend. Der Regelvorgang bei D r e h z a h 1 r e g e-
1 u n g. ist durch die Linie AC, Bild 1, gekennzeichnet.
Hierbei ist der grundsatzliche Aufbau der Regelvorrich-
tung der der Regelung auf gleichbleibenden Enddruck,
Bild 3, gleich. Statt der einfachen Entnahmestelle c des
DruckanstoBes wird eine Blende verwendet, die in die
Zu Bild 3:
a Steuerschieber -
b Strahlrohr
c Entnahmestelle fur
den Druckanstoll
d Riickftihrung
e Frischdampfventil
f Druckregler
g Dampfturbine Zu Bild 5:
h Verdichter a, b Druckverlauf
i, k Stellmotoren im Druck? bzw.
Saugstutzen
Ansaugemenge Qs 6ezogemouf
/ustaod im Sougstutzea -
Bild 3. Selbsttatige Drehzahlregelung auf gleichbleibenden Bild 5. Selbsttatige Drosselregelung auf gleichbleibendes
Verdichterenddruck. Ansaugegewicht bei unveranderlicher Drehzahl n.
Zu Bild 4:
a Gegengewicht
b Strahlrohr Zu Bild 6:
c Entnahmestelle for den a Blende
DruckanstoB b Strahlrohr
d Ruckfuhrung c Stellmotor
e Drosselklappe d Verdichter
f Druckregler e Drosselklappe
g Antriebsmotor f Druckregler
h Verdichter g Antriebsmotor
i Stollmotor
k Feder zirm Einstellen der
IL6153.4
Bild 4.
Selbsttatige Drosselregelung auf gleichbleibenden Bild 6. Grundsatzlicher Aufbau der Anlage bei Regelung
Verdichterenddruck. nach Bild 5.
Der Impuls fur die Regelung wird der Druckleitung
des Verdichters h im Punkt c, Bild 3, entnommen. Dieser
Druck wirkt auf den Druckregler f3). Bei absinkendem
Netzdruck infolge wachsenden Luftverbrauchs des Netzes
steigt die Drehzahl der Antriebsmaschine g so, daB die
Lieferung dem grolleren Verbrauch angepaBt und der
gewunschte Netzdruck pn wiederhergestellt werden. Bei
steigendem Netzdruck dagegen wird die Drehzahl herab-
gesetzt.
1st eine Drehzahlverstellung nicht moglich, wie es
beim nicht regelbaren Antriebsmotor der Fall ist, der
wegen der wesentlich geringeren Anschaffungskosten an
Stelle des regelbaren Motors verwendet wird, so wird die
2) B. Lendorff, Escher Wyss Mitt. Bd. 5 (1912) S. 96/99; A. Liithi,
t seher Wyss Mitt. Bd. 7 (1934) S. 130/33.
') G. WfLnsch, Meligerate im Industriebetrieb, Berlin 1930, S. 14,
Kegler fur Druck und Menge, Munchen U. Berlin 1930, S. 50 u. Z. V DI
Ad. Si (1937) S. 1057/64: A. Liithi. Escher Wyss Mitt. Bd. 5 (1932) S. 19/23.
Saugleitung des Verdichters eingebaut ist. Bei Einbau
in die Druckleitung mussen die Einflusse von Druck und
Temperatur durch eine besondere Berichtigung Beriick-
sichtigung finden. Die Regelung auf gleichbleibende An-
saugemenge ist dadurch auf Regelung nach gleichbleiben-
dem Druckunterschied an einer Blende zuriickgefiihrt.
Entspricht der Betriebszustand der Maschine Punkt C,
Bild 1, und wird der Netzdruck geandert, dann geht die
Ansaugemenge nach der Kennlinie n3 von C his D zuriick,
solange die Drehzahl nicht geandert wird. Mit dem Zu-
riickgehen der Ansaugemenge ist jedoch gleichzeitig eine
Verkleinerung des Druckunterschiedes an der Blende ver-
knnpft. Der Regler steigert daher die Maschinendrehzahl
von n3 auf n,. so daB der urspriingliche Druckunterschied
der Blende wiederhergestellt und der neue Gleichgewichts-
zustand in E erreicht wird.
') K. Blasig, Stahl it. Eisen Bd. 53 (1933) S. 375179.
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Gleichbleibende Ansaugemenge kann auch durch
D r o s s e 1 r e g e I u n g erzielt werden. Durch Drosselung
in der Druckleitung kann die Kennlinie n = konst. ge-
fahren werden, Bild 5. Da hierbei der Ansaugedruck
nahezu unverandert ist, ist es nicht moglich, gleichbleiben-
des Ansaugegewicht zu erreichen. Das ist durch Drosseln
in der Saugleitung moglich. Im Punkt A, Bild 5, sei die
Saugklappe vollkommen geoffnet, es herrsche der Saug-
zustand durch den Druck p8a, die absolute Tempeiatur
Tea and das Luftvolumen Q8a gekennzeichnet. Das an-
gesaugte Gewicht ist
1
. . . .
Ga=QaaR PZ+aa_
sa
wenn R die Gaskonstante ist.
Im Punkt B sei die Saugklappe so weit geschlossen,
dal3 Gb = Ga ist. Hierbei stellen sich im Saugstutzen der
Druck psb and im Druckstutzen der Druck Pd, ein, and
das Luftvolumen, bezogen auf Saugzustand, Qe = 1 B".
Zu Qab gehort nach dem Verlauf der Kennlinie AB
das Verdichtungsverhaltnis pdb/pab = B" B.
Durch Q8b, peb and pdb/p8b ist remit Pdb festgelegt,
Kurve a. Da nach Voraussetzung der Regelung
pab = G . . . . . . . (2)
Gb=QBr,RTs, a.
Q8? (3),
PSr, = psa . . . . . . . .
Qs,,
wenn die Anfangstemperatur als gleichbleibend voraus-
gesetzt wird, was angenommen werden kann. Mit Hilfe
von GI. (3) wurde die Kurve b in Bild 5 ermittelt, die den
Druckverlauf im Saugstutzen bei gleichbleibendem Luft-
gewicht angibt.
Baulich verwirklichen lallt sich eine solche Regelung
durch eine Drosselklappe e and eine Blende a in der
Saugleitung, Bild 6. Der Unterschiedsdruck der Blende
wirkt caber ein Strahlrohr b auf einen Stellmotor c, der
? die Drosselklappe e verstellt.
Regelung auf gleichbleibenden Druck
an einer Entnahmestelle des Netzes
Vielfach ist die Forderung gestellt nach gleichblei-
bendem Druck nicht unmittelbar hinter dem Verdichter,
sondern in grollerer Entfernung von diesem2). Zwischen
dem Verdichter and der Entnahmestelle liegen em
grollerer Rohrleitungsstrang oder Gerate, wie z. B. Trock-
nungsgerate, Gasgeneratoren, Koksfilter, deren Wider-
stand zusatzlich iiberwunden werden mull. Dieser Wider-
stand andert sich mit dem Quadrat der Stromungs-
geschwindigkeit ?und, da die Rohrleitung in ihren Ab-
messungen als gegeben betrachtet werden mull, somit mit
dem Quadrat des Durchsatzvolumeris. Es ergibt sich da-
her bei gleichbleibendem Druck pn im Netz ein erforder-
licher Enddruck pd am Verdichter in Abhangigkeit vom
Ansaugevolumen des Verdichters nach Bild 7.
Ansvugemenge Qs
Bild 7. Verlauf des Verdichtungsenddruckes pd zur Er-
zielung eines gleichbleibenden Druckes pn an einer Ent-
nahmestelle des Netzes.
Hierbei ist besonders der in der Drehzahl verstell-
bare Antrieb geeignet. Der grundsatzliche Aufbau der
Regelung ist in Bild 3 bzw. Bild 4 dargestellt, nur ist in
diesem Fall die Entnahmestelle c fur den Druckanstol3
nicht am Verdichteraustritt, sondern an. einem Punkt des
Netzes, an dem gleichbleibender Druck gewiInscht wird.
Der Druckanstol3 kann auch druckmengenabhangig
durchgebildet werden, wobei der zum Ausgleich der Rohr-
leitungsverluste erforderliche Drucksollwert in Abhangig-
keit von der Fordermenge derart beeinflullt wird, daP,
mit steigender Fordermenge ein hoherer Enddruck and
mit sinkender Fordermenge ein niedrigerer Enddruck ein
gestellt werden.
Regelung auf gleichbleibende Leistungsaufnahme
Diese Regelungsart hat weniger Bedeutung bei Krei-
selverdichtern als vielmehr bei Vakuum-Kreiselpumpen,
wenn es sich darum handelt, grollere Behalter luftleer
zu machen, and wenn darauf Wert gelegt wird, den An-
triebsmotor moglichst gleichbleibend wahrend des Aus-
pumpens zu Masten, and ihn nicht unnotig reichlich
zu bemessen. Die theoretische Verdichtungsarbeit Lis ,
Kurve c in Bild 8, erreicht den Hochstwert bei einem
Ad
3
d
--
II
I~s
n=
konst
SI
1
\
1
~~. 1
11
Q
e
, ~
W93MgIrl o 0 10000 20000 70080 72%k 40000
kgm/m' Ansaggemenge Qs
tsath. gecdichiongsanhe/t
UUN
Bild 8. Regelung auf gleichbleibende Leistungsaufnahme,
Kurven a, bzw. gleichbleibendes Drehmoment, Kurve b,
an der Kupplung einer Vakuum-Kreiselpumpe.
c isothormiseho Verdichtungsarbeit Lis bei Verdichtung vom
Ansaugodruck p8 auf 1 eta Enddruck in Abhangigkoit vom
Ansaugodruck ps
d Ansaugemenge in Abhangigkeit vom Verhaltnis des Ver-
dichterenddruckes pd zum Ansaugedruck p8 bei gleich-
bleibender Drehzahl
e Ansaugemonge in Abhangigkeit vom Ansaugedruck bei
gleichbleibender Drehzahl
Ansaugedruck p8 zwischen 0,3 and 0,4 ata. Je nach Aus-
legung hat die Maschine bei einer bestimmten Drehzahl n
einen bestimmten Verlauf des Ansaugedruckes p8 in Ab-
hangigkeit von der Ansaugemenge Q., Kurven e, and
der Wirkungsgradkurve- X728. Es ergibt sick daher aus
dem Zusammenwirken von Lis, Q. and q2R beim Andern
der Drehzahl ein bestimmten Verlauf der Kurven gleicher
Antriebsleistung, Kurven a, wonach canter Voraussetzung
einer bestimmten Leistung N mit zunehmender Luftleere
ein immer groper werdendes Volumen abgesaugt werden
kann, wenn ein Behalter von Umgebungsdruck alimahlich
luftleer gemacht werden soil.
Bei einer derartigen Regelung auf gleichbleibende
Leistung wind allerdings bei kleinen Drehzahlen das Dreh-
moment sehr grol3. Um dies zu vermeiden, kann man im
Gebiet kleiner Drehzahl nach gleichbleibendem Dreh-
moment an der Kupplung regeln, Kurve b.
Die Regelung nach gleichbleibender Leistungsai f-
nahme bzw. nach gleichbleibendem Drehmoment an der
Kupplung ist von der elektrischen Seite aus losbar and
bereitet keine Schwierigkeiten.
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Regelung im instabilen Gebiet
Die oben beschriebenen Regelverfahren erstreckten
sich alle auf das rechts der Pumpgrenze a, Bild 1, ge-
legene Kennlinienfeld and befriedigen alle praktisch auf-
tretenden Regelbedurfnisse. Es ist jedoch bei den ein-
zelnen Regelverfahren durchaus moglich, daB wahrend
des Regelvorganges die Pumpgrenze beriihrt oder durch-
fahren wird. Um die PumpstoBe, die beim Arbeiten im
instabilen Gebiet entstehen, im Betrieb zu vermeiden, ist
es erforderlich, besondere Pumpverhutungs-Vorrichtungen
vorzusehen, die wirksam werden, nosh ehe der erste
PumpstoB auftritt, wenn unter Wirkung einer im stabilen
Gebiet arbeitenden selbsttatigen Regelvorrichtung die
Pumpgrenze erreicht wird. Man kann diese Pumpver-
hiitungs-Vorrichtungen von Hand betatigen, jedoch ist es
empfehlenswert, beim Vorhandensein einer selbsttatigen
Regelung fur das stabile Gebiet auch die Pumpgrenz-
regelung selbsttatig vorzunehmen.
Abblaseregelung
Regelung auf gleichbleibenden Vet-
d i c h t e r e n d d r u c k (Regelung von Kreiselverdichtern
in Zechenbetrieben). Die Abblaseregelung beruht darauf,
daB bei einem unterhalb der Pumpgrenze liegenden Luft-
bedarf Q der Verdichter mit der der Pumpgrenze ent-
sprechenden Luftmenge Qmin weiterfahrt, Bild 1 and der
uberschiissige Betrag A Q = Qmin - Q durch ein Abblase-
ventil abgeblasen wird5). Der Leistungsbedarf zwischen
null and Qi,1 ist dann gleichbleibend, and der spezifische
Leistungsbedarf je m3 ins Netz geforderte Luft wird um
so hoher, je mehr Luft abgeblasen wird. Da die Pump-
grenze Qn,in bei modernen Maschinen bereits sehr tief
gelegt werden kann, so daB solche Maschinen schon ohne
Pumpgrenzregelung in einem groBen Arbeitsbereich Q min
his Qmax arbeiten konnen, wird man in vielen praktischen
Fallen, wenn man nicht ganz auf eine Pumpgrenzregelung
verzichten will, mit kleinen Abblasemengen A Q aus-
kommen. In solchen Fallen spielt der durch das Abblasen
bedingte Energieverlust keine bedeutende Rolle, and die
Abblaseregelung ist vollkommen am Platz.
spannung
k
78
Bild 9. Selbsttatige Abblase- and Drehzahlregelung auf
gleichbleibenden Verdichterenddruck.
Den grundsatzlichen Aufbau einer selbsttatigen Ab-
blaseregelung zeigt Bild 9. Zur Verhinderung des Pum-
pens ist in die Druckleitung das durch einen Regler k
betatigte Abblaseventil l eingebaut, clas vom Druck-
regler k auf Grund des Unterschiedsdruckes einer in die
Saugleitung eingebauten Stauscheibe f geregelt wird.
Sinkt die Verbrauchermenge his auf Q,R,in, so setzt die
Abblaseregelung ein. Der Unterschiedsdruck an der Stau-
scheibe f genugt nicht mehr, um der Sollspannung der
Feder m das Gleichgewicht zu halten, and das Strahlrohr
geht nach rechts, so daB Druck6l auf die obere Seite des
Steuerkolbens des Stellmotors b geleitet wird. Der Kolben
bewegt. sich abwarts and offnet das Abblaseventil 1, so
') B. Eck u. W. J. Kearton, Turbo-Gebl&se and Turbo-Kompreasoren
Berlin 1929, S.246; Erwin Schulz, Turbo-Kompreasoren and Turbo-Gebllise.
Berlin 1931, S. 64.
a, b Stellmotoren
c Frischdarnpf-
ventil
d Dampfturbine
e Verdichter
f Blonde
g, h Strahlrohre
i, k Druckregler
I Abblaseventil
m Feder zum Ein.
stellen der Vor-
a,b Stellmotoren
c Frischdampf-
ventil
d Dampfturbine
e Verdichter
f, g Blenden
h, i Strahlrohre
k, 1, m Regl"er
n Abblaseventil
o Druckentnahme.
Stolle
p Stromungsteiler
Bild 10. Abblase- and Drehzahlregelung auf gleich-
bleibende Menge.
daB die Luftentnahme in der Verbraucherleitung zusam-
men mit der durch das Abblaseventil abstromenden Luft-
menge wieder den dem Unterschiedsdruck der Stauscheibe
entsprechenden Betrag Qmin erreicht hat.
Um mit Sicherheit PumpstoBe zu vermeiden, ist es
empfehlenswert, die Regelung and den Beginn des Offnens
des Abblaseventils so einzustellen, daB das Abblasen be-
reits kurz oberhalb Qin beginnt.
Regelung auf gleichbleibende Menge
(Regelung von Hochofengeblasen, Gasverdichtern in che-
mischen Betrieben). Die im vorigen Abschnitt beschrie-
bene Regelung ist auch mit kleinen Anderungen fur Rege-
lung auf gleichbleibende, auf einen bestimmten Betrag
einstellbare Menge verwendbar, Bild 1. Hierzu ist eine
Abblaseregelung notwendig, die in Abhangigkeit von
Druck and Menge etwa nach der Kurve b etwas vor Er-
reichen der Pumpgrenze a anspricht, Bild 1. Der AnstoB
fur die Pumpgrenzregelung in Abhangigkeit von Netz-
druck and Ansaugemenge wird von der Blende f in der
Saugleitung, Bild 10, and einer Druckentnahmestelle o
in der Druckleitung gegeben. Der AnstoB fur die Rege-
lung auf gleichbleibendes Gewicht kann in diesem Fall
nicht von der Blende der Saugleitung abgenommen wer-
den, da durch diese auch die abzublasende Luftmenge mit-
stromt, muB vielmehr einer in der Druckleitung nach der
Abblaseleitung eingebauten Blende g entnommen werden.
Die Veranderlichkeit von Druck and Temperatur an der
Entnahmestelle dieser Blende machen eine Berichtigung
des abgenommenen Unterschiedsdruckes durch einen be.
sonders angeordneten Stromungsteiler p erforderlich.
Umblaseregelung
Anstatt beim Fahren von unterhalb der Pumpgrenze
gelegenen Betriebspunkten die iiberschiissige Luft ins
Freie abzublasen, kann man sie in den Saugstutzen des
r r,
-te 6153.11
Bild 11. Umblase-
regelung.
Dampfturbine
Verdichter
Umbaaseventil
Stellmotor
Regler
Strahlrohr
Blonde
Verdichters zurii.ckfiihren, Bild 11.
Durch diffusorartige Ausbildung
des Einlaufstiickes des Umblase-
ventils c kann man einen kleinen
Teil der Geschwindigkeitsenergie
der umgeblasenen Luftmenge in
Druckenergie umwandeln and da-
durch wiedergewinnen. Beziiglich
Wirtschaftlichkeit gilt das gleiche
wie fur die Abblaseregelung. So-
lange nur kleine Mengen J Q um-
geblasen werden, hat der Ener-
gieverlust keine iiberragende Be-
deutung and kann im Hinblick
auf die Einfachheit der Regelung
in Kauf genommen werden. Hat
man die Absicht, auch grdBere
Mengen umzublasen, so muB man
einen Kiihler zur Rilckkiihlung
vorsehen, um zu hohe Eintritts-
temperaturen am Verdichter zu
vermeiden.
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Die Umblaseregelung ist besonders fur Gasver-
dichter geeignet, die zur Verdichtung hochwertiger oder
giftiger Gase dienen. Hier verbietet sich die Abblase-
regelung von selbst.
Entspannungsturbine. Um die Energie der
bei der Abblase- bzw. Umblaseregelung unterhalb der
Pumpgrenze abgeblasenen Mengen auszunutzen, wird
mitunter an Stelle dieser Regelungen von Entspannungs-
turbinen Gebrauch gemacht, in denen sich die abgebla-
senen Mengen auf den Anfangszustand ausdehnen. Ist
die Entspannungsturbine unmittelbar mit dem Verdichter
gekuppelt, dann gibt sic ihre Energie an den Verdichter
ab and entlastet dadurch etwas die Hauptantriebsmaschine;
im stabilen Arbeitsgebiet bringt aber die Entspannungs-
turbine dauernde Leerlaufverluste (Radreibungs-, Venti-
lations- and Lagerverluste) mit Bich, die den Gesamtwir-
kungsgrad etwas beeintrachtigen. Getrennte Aufstellung
der Entspannungsturbine erfordert eine besondere anzu-
treibende Maschine (Stromerzeuger, Arbeitsmaschine oder
dgl.), die jedoch nur in Betrieb gehalten wird, wenn mit
der Hauptmaschine unterhalb der Pumpgrenze gefahren
wird.
Inwieweit eine Entspannungsturbine Vorteile bietet
gegeniiber der Abblase- and Umblaseregelung, hangt in
erster Linie von der Grolle der abzublasenden Gas- oder
Luftmengen and vom Wirkungsgrad der Turbine ab. Wenn
die Entspannungsturbine nur fur kurzzeitigen Betrieb vor-
gesehen ist, wird man sic mit Riicksicht auf Anschaffungs-
kosten bei den im Bergbau and in der chemischen In-
dustrie iiblichen Dricken einfach im Ban halten and nur
ein- oder zweistufig ausbilden.
Solange es sich um Gas- oder Luftmengen handelt,
die durch zufallige Betriebsschwankungen in der Nahe
der Pumpgrenze der Hauptmaschine pendeln, ist der er-
zielbare Ruckgewinn an Energie derart niedrig, daB sich
der Aufwand fur eine solche Turbine nicht lohnt. Gun-
stiger werden die Verhaltnisse, wenn groflere Mengen
gleichbleibend entspannt werden konnen, fur die die Ent-
spannungsturbine mit bestem Wirkungsgrad ausgelegt
werden kann.
Aussetzerregelung
Ein anderes Regelverfahren fur Betriebspunkte unter-
halb der Pumpgrenze ist die Aussetzerregelung, bei der die
Forderung zeitweilig abgestellt wirde). Das Druckluft-
leitungsnetz ist ein Energiespeicher von ganz erheblicher
GroBe, so daB es moglich ist, aus diesem eine gewisse
Zeitlang Druckluft zu entnehmen, ohne Druckluft ins Netz
zu fordern. Wenn man nun auch in den meisten Fallen
aus betrieblichen Griinden Wert auf Unveranderlichkeit
des Netzdruckes legt, so sind doch Druckschwankungen,
um einige Zehntel at ohne weiteres zulassig.
Bei Betriebspunkten oberhalb der Pumpgrenze be-
-steht keine Veranlassung, die Luft in aussetzendem Be-
trieb zu fordern. Jedoch fur Betriebspunkte unterhalb
der Pumpgrenze besteht durch jeweiliges Ab- and Zu-
schalten des Verdichters vom bzw. zum Netz eine ein-
fache Regelungsmoglichkeit. In Abharigigkeit von der
Zeit sei der Luftbedarf des Netzes nach Kurve Q,, Bild 12,
vorausgesetzt. Solange der Luftbedarf Qn des Netzes
groBer als die Luftmenge Qmin an der Pumpgrenze ist,
Bild 1, wird die jeweilige Fordermenge Q des Verdichters
dem Verbrauch durch Handregelung oder selbsttatige
Regelung auf gleichbleibenden Enddruck des Verdichters
angepafit. Hierbei ist Q,e = Q8, Verlauf AB in Bild 12.
Im Punkt B ist der Bedarf Qn auf den der Pumpgrenze
des Verdichters entsprechenden Betrag Qmin abgesunken.
Um das Pumpen zu verhiiten, wird nunmehr der Ver-
dichter vom Netz abgeschaltet, so daB keine Druckluft
an das Netz mehr abgegeben wird. Der Druckluftbedarf
Q,, der Grube wird aus dem Netz gedeckt, der Netz-
druck pn beginnt dadurch zu fallen. Ist dieser Druck bis
6) lber die Anwendung dieees Regelvcrfahrens zur ]tegelung von
Drehkolbenverdichtern der Vielzellenbauart s. a. M. Lackmann. Z.VDI Bd. 84
(1940) Nr.24 5.413/1.9.
Bild 12. Regel-
diagramm bei
Aussetzerregelung.
Von A his B and
von II his I ist der
Netzluftbedarf Qn
gleich der Forder-
menge Q des Ver-
dichters
Qmin Fordermenge
des Verdichters
an der Pump-
grenze
No Leerlaufleistung
des Verdichters
le
f
Qmin I I 1
j i
Zeit
Zn B' CI D" f ' F,
Gr H'
A
, iy B F F-1F
auf das auflerst zulassige Mall gefallen, Punkt C, dann
wird der Verdichter wieder ans Netz geschaltet. Da nun-
mehr die Forderung grofler ist als der Bedarf, Punkt C,
wird das Netz allmahlich wieder aufgefUllt, der Netz-
druck pn stei.gt von C' bis D' an, bis in D' das Spiel von
neuem beginnt. Auf diese Weise ist es moglich, die Forde-
rung dem jeweiligen Bedarf im Gebiet unterhalb der
Pumpgrenze anzupassen. Die Schalthaufigkeit bei diesem
aussetzenden Regelvorgang wird bestimmt durch den
Druckabfall zwischen B' and C, den man im Netz wah-
rend des Regelns zulassen will, durch die Grofle des Luft-
bedarfs Qn des Netzes and durch die Hobe der Forde-
rung Q8 des Verdichters wahrend seiner Arbeitsspiele.
In den Zeiten BC, DE, FG soll die Forderung ins Netz
unterbunden werden. Die Forderung des Verdichters in
das Netz ist daher wahrend dieser Zeit gleich null. Der
Verdichter wird wahrend dieser Zeit durch Schlieffen einer
Klappe in der Saugleitung auf Leerlauf geschaltet. Um
hierbei das Auftreten zu hoher Temperaturen im Innern
des Verdichters zu vermeiden, wird diese Saugklappe
nicht vollkommen geschlossen, so daB wahrend des Leer-
laufs eine kleine Luftmenge gefordert and dann durch
das Ventil f, Bild 13, abgeblasen wird. Es ist dann dabei
lediglich die geringe Leistung No des Verdichters aufzu-
bringen, die etwa 15 % der Pumpgrenzleistung betragt.
Auf diese Weise erhalt man eine Regelung, die mit nur
geringen Energieverlusten verbunden ist and an Wirt-
schaftlichkeit die Abblase- and Umblaseregelungen mit
oder ohne Entspannungsturbine iibertrifft.
Bild 13. Aufbau
der Anlage bei
Aussetzerregelung.
a Dampfturbine
b Verdichter
c Drosselklappe
d, a Stellmotoren
f Abblasevontil
g Ruckschlagklappe
h Steuergerat
Sinkt der Netzbedarf bis auf Qmin ab, dann wird
unter Wirkung eines Anstofles (z. B. Unterschiedsdruck
einer Blende oder Schwingen der Ruckschlagklappe g,
Bild 13, beim Beginn des Pumpens) das Abblaseventil f
durch den Stellmotor e geoffnet, wodurch der Verdichter-
enddruck pd sinkt and die Ruckschlagklappe g unter dem
Netzdruck pn schlieflt. Sobald das Abblaseventil geoffnet
ist, wird die in der Saugleitung befindliche Klappe c
selbsttatig durch den Stellmotor d geschlossen. Nunmehr
arbeitet der Verdichter im Leerlauf, bis unter Wirkung
des absinkenden Netzdruckes, Verlauf B'C' in Bild 12,
durch ein Steuergerat .h der Verdichter ans Netz ge-
schaltet wird, wobei zweckmaligerweise zunachst die
Saugklappe c geoffnet and anschlielend das Abblase-
ventil f geschlossen wird. Sobald pd gleich pn geworden
ist, offnet sich die Ruckschlagklappe g, and die Forde-
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rung in das Netz beginnt, Punkt C in Bild 12. Ist der
Verdichter neben der Aussetzerregelung fur das Gebiet
unterhalb der Pumpgrenze mit einer Regelung auf gleich-
bleibenden Enddruck durch Drehzahlverstellung fur das
Gebiet oberhalb der Pumpgrenze ausgeriistet, dann muff
these Regelung wahrend des Arbeitens der Aussetzer-
regelung selbsttatig ausgeschaltet werden, weil sonst der
Druckregler wahrend des Leerlaufs BC, Bild 12, die Dreh-
zahl steigern wurde and im Augenblick des Zuschaltens,
Punkt C, die Maschine auf hdchste Drehzahl bringen
wurde, um den abgesunkenen Netzdruck pn moglichst
rasch auf voile Hohe, Punkt D', zu bringen. Um plotz-
liche BelastungsstoBe beim Ab- and Zuschalten zu ver-
meiden, sind keine zu kurzen Steuerzeiten zu wahlen.
U-04 Zei:
H 7000 0`_ der geforderten Luftmenge Q
bei Aussetzerregelung.
tr Leerlaufzeit
t2 Forderzeit
Q. Luftbedarf des Netzes wahrend
der Regelzeit
v
30000
I
J
20000
0 ='4 1 Zed
earma/er \ Leer/ouf '/ ooem.7/el,
98/rieb gbscho//en Zuscho// Be/rich
vomNe/z zumNe/z
Zell ---
Bild 14 and 15. Regeldiagranun
and Steuerzeiten eines durch l)ampf-
turbine angetriebenen Kreisel-
verdichters bei Aussetzerregelung.
Bild 14 zeigt das Regeldiagramm eines durch Dampf-
turbine angetriebenen Kreiselverdichters, der lange Zeit
in der Nahe der Pumpgrenze betrieben wird. Die Pump-,
grenze liegt bei einer Ansaugemenge von etwa 34 000 m3/h
and bei einem Enddruck von etwa 7 ata. Die Aussetzer-
regelung hat zeitweise alle 5 min gearbeitet. Fir die
Aussetzerregelung wurde ein Druckabfall im Netz von
reichlich 1 at zugelassen, Bild 14 and 15.
Vergleich der Regelungen im instabilen Gebiet
Die Leistung N7 , die der Verdichter an der Pump-
grenze benotigt, sei fur alle vier Regelungen gleich.
Die Abb1aserege1ung benotigt fur alle Punkte
unterhalb der Pumpgrenze die gleiche Leistung, da keiner-
lei Energieruckgewinn vorhanden ist. Der spezifische
Arbeitsbedarf NIQ steigt daher bei kleinen Forderungen
ins Netz stark an and wird bei Forderung null unendlich
gro3.
Nicht wesentlich verschieden ist die U m b 1 a s e
r e g e l u n g , bei der nur ein kleiner Teil der Stromungs-
energie ruckgewonnen werden kann.
Die Wirtschaftlichkeit der R e g e I u n g m i t Ent -
spannungsturbine hangt stark von der Auslegung
and der Beaufschlagung der Turbine ab. Es sei eine Ent-
spannungsturbine vorausgesetzt, die unmittelbar mit dem
Verdichter gekuppelt ist. Mit RUcksicht auf geringe An-
schaffungskosten sei die Turbine nur einstufig ausgefuhrt.
Man wird dann keinen allzu guten inneren Wirkungsgrad
erwarten konnen, bei voller Beaufschlagung etwa 65 %
and bei Teilbeaufschlagung infolge der Ventilationsver-
luste entsprechend weniger. Die Turbine arbeitet beson-
ders ungiinstig bei kleinen Beaufschlagungen, also dicht
unterhalb der Pumpgrenze. Will man vorubergehend die
gesamte Pumpgrenzmenge entspannen, dann mull man
die Turbine fur die voile Menge auslegen, andernfalls ge-
ni gt auch die Auslegung fur eine Teilmenge.
Fur die A u s s e t z e r r e g e 1 u n.g sei eine Leerlauf-
leistung von etwa 15 % der Pumpgrenzleistung voraus-
gesetzt. Die Leerlaufzeit t, sei fir samtliche Regelspiele
gleich, ebenso die Forderzeit t2. Es sei weiter voraus-
gesetzt, da13 die Maschine im aussetzenden Betrieb wah-
rend des Arbeitens auf das Netz mit einer gleichbleiben-
den Ansaugemenge Q* arbeite, Bild 16, wahrend das Netz
eine gleichbleibende Menge Q,, , bezogen auf den Saug-
zustand des Verdichters,
Qn=iQ*t2 = Qjt,/
tz. (4)
benotigt, da die stiindliche. Spiel-
zahl i = 1/ (t1 + t2) ist. Die Leer-
laufzeit ti betragt
Ap V.
QnYsRTn,. .
Sie hangt hiernach in erster Linie
vom zugelassenen Druckabfall
tp im Netz wahrend der Leer-
laufzeit ab, vom Volumen des
Netzes Vn and der Entnahme aus
dem Netz Q. Fur eine bestimmte Regelung sind /\p and
Vn als gegeben zu betrachten, ebenso die Wichte y,, der
Luft im Saugzustand, die Gaskonstante R and die Tem-
peratur im Netz T. Die Forderzeit tz folgt aus Gl. (4).
Bild 17 zeigt den Verlauf der Leerlaufzeit t1, Forder-
zeit t2 and Spielzahl i in Abhangigkeit vom Netzbedarf Q,,,.
Vorausgesetzt ist hierbei, daB das Zu- and Abschalten
plotzlich erfolgen and daB der Verdichter wahrend der
Forderzeiten t2 eine Menge Q* ansaugt and verdichtet.
die etwa der Purpgrenzmenge Q,,,i? entspricht.
tz
1
a
7 hive O,z5 0,5 0,75
Netrbedarfinenge Qn
Pumpyrenzmenye Qmin
Bild 17. Verlauf der Leerlaufzeit tr, Forderzeit t2 and
Spielzahl i in Abhangigkeit von der Netzbedarfinenge Q, .
Inhalt des Druckluftleitungsnetzes V,L = 1000 m3, Druckabfall
im Netz wahrend der Regelspiele Ap = 0,5 at, Temperatur
im Netz T. --z= 350' K, Pumpgrenzmenge Qmin = 20 000 rn3/h,
Normalleistung 40 000 m3/h. Hochstleistung 54 000 m3/h
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Der praktische Regelvorgang ist mit gewissen Ver-
lusten verkniipft, da, wie schon oben erwahnt, eine Lei-
stung No, die zum Durchblasen kleiner Luftmengen wah-
rend der Leerlaufzeiten and zum Aufwand der Leerlauf-
verluste, um das Auftreten zu hoher Temperaturen zu
vermeiden, dient, erforderlich ist, Bild 12. Ferner treten
Verluste beim Ab- and Zuschalten des Verdichters vom
and zum Netz auf, da der Luftinhalt des Verdichters im
Augenblick des Abschaltens abgeblasen werden mull, and
da aus betrieblichen GrUnden der Verdichter nicht pl6tz-
lich zu- and abgeschaltet werden kann, sondern gewisse
Schaltzeiten fur das offnen and Schliel3en der Saugklappe
and des Abblaseventils erforderlich sind. Hierbei treten
Verluste durch Umblasen von Luft auf. Die Zu- and Ab-
schaltzeit to betragen etwa 4 s. Wahrend dieser Zeit to ist
im Mittel die Menge Qmin/2 auf den Druck p,,/2 zu ver-
dichten, hierfiir wird angenahert NP/4 benotigt, wenn NP
die Pumpgrenzleistung ist.
Somit lassen sich die gesamten Verluste der Aus-
setzerregelung als Summe der Schaltverluste
2i to 4P
i ti No
zusammenfassen. Die zur Forderung einer unterhalb der
Pumpgrenze gelegenen Luftmenge Q. auf Netzdruck pn
erforderliche Leistung betragt:
N= 2i to 4p?it1No4-it2Np=iNp(0,5to+0,15t,+t2)
wenn No = 0,15 NP ist. (6),
In Bild 18 sind die Leistungen and der spezifische
Energiebedarf fur die verschiedenen Regelverfahren zu-
sammengestellt. Die spezifische Verdichtungsarbeit ist im
Auslegungspunkt (40 000 m2/h) am geringsten. Unterhalb
der Pumpgrenzleistung N. arbeitet am unwirtschaftlich-
sten die Abblaseregelung; Kurve a. Die Antriebsleistung
ist im gesamten Goblet zwischen null and Q,nin gleich-
bleibend. Dementsprechend steigt die spezifische Verdich-
tungsarbeit mit dem Abnehmen der in das Netz geforder-
ten Menge. Die Entspannungsturbine, Kurven b and c,
gestattet, einen Teil der aufgewendeten Arbeit zuriick-
is dos Netz geforderle Luftieenge On
Bild 18. Kupplungsleistung N and spezifischer
Energiebedarf N/Q? in Abhangigkeit von der in
das Netz gef6rderten Luftmenge Q,, fur die
Verdichteranlage nach Bild 17.
Ansaugedruck p8 = 1 ata, Verdichtoronddruck pa = 7 ata
a Abblaseregelung
b, c Umblaseregelung mit Entspannungsturbine ausgolegt zur
Verarbeitung von Qmin, Kurve b, and von Qmin/2, Kurve c
d Aussetzerregolung
Np Pumpgrenzleistung
zugewinnen. Der Verlauf der Kurve b entspricht der Aus-
legung der Entspannungsturbine fur voile Pumpgrenz-
menge Qmin, der Verlauf der Kurve c entspricht der Aus-
legung der Turbine fur halbe Pumpgrenzmenge.
Am wirtschaftlichsten arbeitet unterhalb der Pump-
grenze die Aussetzerregelung, Kurve d.
Die praktische Anwendung der Regelverfahren ist
durch die Anschaffungskosten, die Wirtschaftlichkeit im
Betrieb and durch die betrieblichen Verhaltnisse beein-
flul3t. Wird die Pumpgrenze nur kurzzeitig and um kleine
Betrage unterschritten, dann ist die Leistungsersparnis
wahrend der Regelzeiten von untergeordneter Bedeutung,
and es ist daher der Abblaseregelung oder Umblaserege-
lung der Vorzug zu geben, die billig in Anschaffung and
einfach im Betrieb sind. Wird jedoch langere Zeit weit
unterhalb der Pumpgrenze gefahren, dann ist den zwei
anderen Regelungen der Vorzug zu geben. B 6153
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Selbstregelnde Getriebe
fur Vorschubroste
Von
Dir. G. Wunsch
Berlin Triedenau
Sonderabdruck aus der Zeitschri ft des Vereines deuischer Ingenicure Bd. 74 (1930) Nr. 42
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Selbstregelnde Getriebe fir Vorschubroste / Ion Dir. G. >~ `VShH,
Berlin-Friedenau
Die Anschaffung vollstandiger Kesselregleranlagen ist bei der heutigen Geldknappheit oft nicht moglich. Der wirt-
schaftliche and betriebliche Vorteil selbsttdtiger Kesselregelungen ist hauptsachtich in der selbsttatigen Brennstqff-
zufuhrung zu suchen, and es wird empfohlen, furs erste nur die Brennstcffzufuhr selbsttatig zu regeln. Es wird
ein neuartiger vereinfachter Rostschubregler beschrieben and Betriebsergebnisse eines Wanderrostkess(ls mit and ohne
Kegler werden mitgeteilt.
ie selbsttatige Regelung des Einbringens von Brenn-
1 stoff in Kesselfeuerungen ist gemeinhin cin Toil
der Aufgaben selbsttatiger Kesselregler, die in den ame-
rikanisehen Ausftihrungen von Bailey, Smoots, Hagan,
Carick and in den europaischen von Askania, AEG, Sie-
mens, Area, Roucka in hoher Vollendung vorliegen and
bereits mehrfach besebrieben worden sind'). Obgleich
solche Regler ohne Schwierigkeiten anwendbar sind and
auch wirtschaftliche Vorteile bieten, die den Ansehaf-
fungspreis rechtfertigen, fiihren sie sick nur,schr lang-
sam ein; ftihrende Fachleute kbnnen sich nicht zur An-
schaffung soldier Anlagen fur die ihncn untersteilten
Betriebe cntschlieBen, weil die Anschaffung fdr einen
mittleren Kessel immer nocli rd. 10 000 J?J1 kostet and
der Einbau in altere Kessel mitunter Sclwierigkeiten
macht. Pane Verbilligung ware erreichbar, erstens, wcnn
die Regler in groBeren Reihen hergestellt worden konn-
ten, zweitens Burch Vereinfachung der Konstruktion der
regelbaren Rostantriebe. Miiglich erscheint auch, die
Kesselreglung schrittweise einzuftihren, indem man die
einzelnen Glieder selbstandig durchbildet, so dali sic fur
sick and nacheinander eingebaut worden kiinnen. Bci
einigen Ncukonstruktionen (AEG-Askania) ist das be-
reits durchfuhrbar. Es lohnt sich nunmehr, zu unter-
suchen, wo die Hauptvorteile der Regelung lieges and
welcher 'l'eil der Gesamtregelung demnach zuerst in An-
griff zu nehmen ware.
Die Arbeit, die der Kesselwarter zu leisten hat, kann
nian etwa wie folgt zergliedern:
1. Konstanthalten des Dampfdruclcs, d. h. Anpassung
der erzeugten Dampfmenge an die augenblicklich ge-
forderte Dampfmenge; hierzu Bedienung des Rauch-
schiebers, der Saugzuganlage o. dergl.
Einhalten eines guten Verbrennungzustandes, gleich-
bleibenden hohen C03-Gehalts der Abgase, geringen
Anteils von Verbrennlichem in der Asche.
Bei Kesseln mit Unterwind: Erhalten eines be-
stimmten Druckes im Feuerranm durch Rogeln ?aus
Unterwindgebliises.
Einhalten eines bestimmten Wasserstandes im Kessel
durch Regeln der Speisung.
Die Speisewasserzufubr wind bei groBeren Anlagen
schon fast durchweg selbsttatig geregelt, so dali sic fur
die Handbedienung ausscheiden kann.
I1as Einhalten eines konstanten I )ampfdruckes macht
nur bei Einzelkesseln Schwierigkeiten; bei groBeren An-
lagen, in denen mehrere Kessel parallel arbeiten, lint
sich der Dampfdruck durch abgestuftes Andern der
Feuerung bei den einzelnen Kesseln sowie durch Zu-
und Abschalten ganzer Kessel gentigend fein regeln.
I?benso ist das Einhalten deli Drucker im Feuerraum mit
Hilfe des Unterwindgeblases mit der Hand durchfuhrbar.
Fine selbsttatige Regelung dieser Griilen wtirde wohl
den Betrieb verbessern, aber man kann auch ohne sie
auskommen.
Schwieriger ist die Aufgabe des ileizers bei der rich-
tigen Einstellung der Verbrennung. Der Rostvorschub,
d. h. die Kohlenmenge, and die in den Kessel ziehende
Verbrennungsluft mtissen aufeinander derart abgestimmt
werden, daB in den Abgasen ein holier C05-Gellalt ---
z. 13. 12 vii - auftritt; anderseits darf aber auch nur
wenig Unverbranntes mit den Rauchgasen abziehen and
die Kolile mull gentigend ausbrennen, so dal3 wenig Ver-
brennliches in der Asche verbleibt.
Wenn die Einstellung derart gclingt, dali these Be-
dingungen erftillt werden, dann hat man nichts anderes
erreicht, als daB mit je 10 m3 Luft rd. 1 kg Kohlenstoff
1) Vergl. E. Schulz. Z. Bd. 70 (1926) S. 718 a. f., Th. Stein, Regelung
and Ausgleich in Dampfanlagen, Berlin 1926.
in den Kessel oingefiihrt wurde. Nur in diesem Fall
sind 12 vIl CO., in den Rauchgasen mOglich, bei gleich-
zoitig richtigem Abbrand am Schlackenstauer. Brennt
(lie Kohle zu schnell ab, so zicht ein Toil der Luft and
Rosteude ab and es kommen weniger als 10 m3 Cuft
mit der Kohle in Beruhrung. Infolgedcssen verbrennt
auch weniger Kohle and das Kohlenbett mull ent-
sprechend schneller vorrticken. Eine Ubermallige An-
hiiufun.g von Kolile am Schlackenstauer zwingt anderseits
den groBeren 'roil der Luft, durch den vorderen Toil der
Brennschicht zu ziehen, so dali der Abbrand starker and
die Anhaufung am Stauer geringer wird. Dies alles gilt
nur unter der Voraussetzung, dal unabhangig von dent
Widerstand des Brennstoffbettes auf 1 kg Kohle 10m"
Luft in die Feuerung eingefiihrt werden.
Es ist sehr versthndlich, dal das Einstellen auf dieses
Verhaltnis von Brennstoff zu Luft fur den Heizer nicht
einfach ist, da ihm alle unmittelbaren Melgrolien, also
Kohlenmenge and Luftmenge, gemeinhin fehlen. Er kann
nur durch Yrobieren nach Angabe des C02-Zeigers and
Beobaclitung des richtigen Abbrandcs dahin kommen, dal
die Bedingungen fur das richtige Mengenverhaltnis or-
ftillt werden.
Hier scheint daher eine selbsttatige Regelung so
viele Vorteile zu bieten, dal man die Anschaffung stets
rechtfertigen kann. Die ganze Kesselregelung beschra.nkt
sich dann auf die Steuerung des Brennstoffvorschubes,
wahrend das Einstellen von Rauchschiober, Saugzug,
Unterwind us-w. je nach der Kesselbelastung wie bisher
mit der Hand erfolgt.
Die selbsttatige Brennstoffzufuhr durch Drehzalilreglung
Bei einem Wanderrostregler der bisherigen Bauart
verlangt das genaue Einhalten eines bestimmten Mengen-
verhaltnissos zwischen Luft and Kohle grundsatzlich
einen in weiten Grenzen feinstufig regelbaren Rost-
antrieb. Die iiblichen Stufengetriebe reichen daftir
nicht aus. Als gut sind dagegen Druckiilmotoren urd
elektrischc Antricbe, insbesondere in Leonard-Schaltung,
bekannt. hlantriebe kommen erst in jiingster Zoit auf,
aber auch (lie neuesten Bauarten sind regeltechnisch dean
elektrischen Leonard-Antrieb nicht gleichwertig.
Bei der Anwendung des Leonard-Antriebcs werden
die bisherigen, nicht regelbaren Motoren durch Gleich-
strommotoren gleicher Leistung ersetzt, die von einem
besonderen kleinen Stromerzeuger versorgt werdcnta). Mit-
tels des Spannungsreglers an der Dynamo kann die Dreh-
zahl des Motors feinstufig von nahezu null bis zur Voll-
last-Drehzahl, geandert werden. Bei mehreren Rost-
bahnen kann man die einzelnen Motoren an die gleiche
Spannung legen, sie laufen dann ohne weiteres mit glei-
cher Drehzahl parallel. Das Stufengetriebe stellt man auf
eine bestinimte Obersetzung ein, bei Neuanlagen kann es
auch einfach fortbleiben.
Die Drehzahl der Rostmotoren bestimmt ein Gleich-
gewichtregler, der einerseits von diner MdBgro[ic fur
die Luftmenge, anderseits von einer Melgr&Be ftir die,
Kohlenmenge beeinflult wird. Die Mdfgrotle ftir die
Luftmenge gewinnt man aus dem Druckabfall lungs des
Rauchgaswoges, also z. B. aus dem Druckgefalle zwischen
Feuerraum and Kesselende oder auch zwischen den Rau-
men vor and hinter Ekonomiser. Dabci wird allerdings
nicht die einziehende Luftmenge sondern die Rauchgas-
menge gemessen, aber bei konstantem CO2-Gehalt sind
Luftmenge and Rauchgasmenge proportional. Der Druck-
abfall als l1lelgrolic fur die Luftmenge wird zwar noch
durch die Temperatur der Rauchgase, Eintritt von
Falschluft usw. beeinflullt; doch haben vielfache Nach-
S. flute, 2i. Auft, 2. 13d. S. 975.
I)S 3850 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
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- 3 -
messungen and lange Erfahrung bewiesen, daB damit
cine brauchbare McBgroBe fur die Luftmenge gegeben ist.
Die Kohlenmenge ergibt sich bei Wanderrosten aus
Schiittlldhe and Rostgeschwindigkeit, bei Stokern aus
Schtitthohe and Drehzahl der Antriebwellc. Bei bekann-
ter Schdtthohe kann man als McBgroBe demnach in jedem
Fall die Drehzahl der Antriebwelle des Vorschubgetrie-
bes verwenden. Man verbindet damit zweckmaBig ein
kleines Schleudergeblase, dessen Druck als zweite MeB-
grdBc auf den Gleicligewichtregler einwirkt. Dieser
Druck andert sich mit dem Quadrat der Drelizahl. Das
ist auch erwiinscht, denn auch die McBgroBe fur die Luft-
menge ist als Stromungsdruck dem Quadrat der Luftmenge
proportional. Iliernach mussen Luftmenge and Kohlen-
menge stets in (Anem bestimmten Mengenverhaltnis
stehen, wenn die beiden Melldrticke am Regler im Gleich-
gewicht sind. Der Regler hat weiter nichts zu tun, als
bei steigender Rauchgasmenge die Drehzahl des Vor-
schubgetriebes so weit zu steigern, bis der Druck des
Schleudergeblhses, die McBgroBe fur die Kohlenmenge,
dem and Kessel abgenommencn Druckgefa.lle, der McB-
groBe fur die Luftmenge, das Gleichgewicht halt.
Abb. 1 zeigt ein vollstdadiges Schema einer solchen
Anlage, Abb. 2. die Ansicht eines ausgcfiihrten Wander-
rostreglers. Eine ausftihrliche I3eschreibung der Wir-
kungsweise ist bereits veroffentlicht2). Vorschubregler
der obon be.schrie-
bencn Art ent-
sprcchen in tech-
niseher Bozic-
hung allen be-
rechtigten Anfor-
derungen. Bei
vorhandenen An-
lagen macht je-
doch das Aus-
wechseln der An-
triebmotorcn mit-
unter Schwierig-
keiten, and man
suchte deshalb i _-..
auf noch ein-
fachere Weise
zum Ziel zu
Z) Verfl. Schultes,
Gllilckauf` ]3d.65(1929)
. 1509118.
11rermstoffregluii mittels Zeitschalter
Man kann namlich die Brennstoffinenge auch so
regeln, daB man den Rost eine Zeit lang mit der Ildchst-
geschwindigkeit vorschiebt, dann aber stillsetzt, nach
einiger Zeit wieder einschaltet usw. Durch regelmiBiges
Ein- and Ausschalten des Vorschubes kann man so jede
beliebige Kohlenmenge in der Zeiteinheit abgeben, wenn
man das Verhaltnis von Stillstandzeit zu Laufzeit ver-
andert. Gelange es, diese Arbeitsweise betriebsicher and
mit einfachen Mitteln durchzufdhren, so kdnnte man die
bisherigen Antriebmotoren beibehalten and trotzdem eine
beliebig feinstufige Regelung erhalten.
I:in Versuch, die Antriebmotoren selbst regelmaBig cin-
und auszuschalten, fiihrte zu grollen Schwierigkeiten; da-
gegen versprach die Verwendung von magnetischen Kupp-
lungen zwischen Motor and Getriebe Erfolg. Die Kupp-
lungen wurden von vornherein fur sehr liaufiges Schalten
bemessen and so entworfen, dal sic ohne weiteres an Stelle
der bisherigen elastischen Lederkupplung eingebaut wer-
den konnten. Die Schaltung erfolgt durch eine Nocken-
walze, die einen Vakuum-Quecksilberschalter betatigt. Die
Walze wird durch ein kleines Getriebe dauernd gedreht,
derart, dal ein Schaltabschnitt, beetehend aus Laufzeit and
Stillstandzeit, rd. 1 min dauert.
Das Verhaltnis von Laufzeit zu Stillstandzeit kann
durch Langsverschieben der Walze von 0 bis oo ver-
andert werden, so dal alle Abstufungen der Vorschubge-
schwindigkeit moglich sind. Der Regler verschiebt nur
diese Schaltwalze nach Malgabe der Melgrofe fair die
Luftmenge, die, wie bei dem vorbeschriebenen Regler, aus
dem Druckabfall zwischen Feuerraum and Kesselende ge-
wonnen wird. Jeder McBgroBe fur die Luftmenge ent-
spricht eine bestimmte Stellung der Schaltwalze. Die
Schaltwalze ist so bemessen, dal einer bestimmten Luft-
menge eine proportionate Geschwindigkeit des Vorschubes
and damit eine bestimmte Kohlenmenge zugeordnet ist.
Abb. 3 zeigt ein Schema dieses Vorschubreglers. Die
Kupplung zwischen dem Differenzdruck der Rauchgase
and der Stellung der Schaltwalze erfolgt auf hydrau-
lischem Wege unter Anwendung des bekannten Askania-
Strahlrohrs. Steigt der auf die Membran a wirkende Dif-
ferenzdruck, so wird das Strahlrohr nach links abgelenkt
and durch die angegebene Schaltung der vor dem Ver-
teilerstuck angeordnete Kolben d gleichfalls nach links
Zu Abb. 3
a Molisystom fur Rauchgase
b Strahlrohr-Steuerwerk
c Gogonfeder mit Ruclcfuh-
d ROekfilhrkolben rung
e Schaltwalze
f Kontuktvorrichtnng
9 Asynchronmotor
h Getriobe
i auswechselbare Kotten-
radubertragnng?
k eloktromagnetlse.ho Kupp-
I Sichernng lung
mSohalter
n NebenvcrsehluSwiderstand
o Verhaltnissehieber
Abb. 1 (oben)
Selbsttatige Rrenn-
stoffzufuhr durch
Drehzahlregelung.
a Meilsystem Mr Kohlen-
mongo
b Meilsystem fiir Rauch-
aslnengo
Strahlrohr
d VerhSltnissehieber
Steuerzylinder
f Foidreglung
a Loonard-Maschinensatz
h Uoblaso
i ]tostmotor
It Rust
Abb. 2
Unterwind-
regler and
Vorschubregler
Mir Wanderrost.
Abb. 3 (rechts)
Brennstoff-
reglung
mittels
Zeitschalter.
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32
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6 7 9 910f77Z1374IS 1617 0067 9 970
vHCO Abb. 4
Versuchswerte bei
Wanderrost-
regelung durch
Zeitschalter.
Abb. 5 and 6. Betriebsergebnisse bei Iaandeinstellung
des Rostvorschubes.
verschoben. Diese fiber das Ri ckfiilirgostange c geleitete
Bewegung auilert sich infolge einer dazwischengeschalte-
ten Feder in einer erhohten Gegenkraft auf das Strahl-
rohr and bringt es in seine Mittellage zuriick. In dieser
Weise wird auf einfachem Wege jedem Differenzdruck
eine bestimmte Kolbenstellung zugeordnet.
Mit dem Kolben d ist die Nockenwalze e verbunden,
die vom Synchronmotor g aber ein Getriebe h and cin
Kettenvorgelege i mit konstanter Drehzahl angetrieben
wird. Sie betatigt fiber den Kontakt f die elektrische Kupp-
lung k, wic oben beschrieben. Der Einba:u der ganzen Ein-
richtung beschrankt sich auf das Anbringen der magne-
tischen Kupplungen sowie das Verlegen der Anschlull-
leitungen fiir den Rauchgas-Differenzdruck and der elek-
trischen Verbindung zu den Kupplungen.
Das Verhalten dieses Getriebes laEt sick ,in,, dem Er-
gebnis der V e r such e erkennen, die an einem Babcock-
Kessel von 550 m2 Heizflache durchgefuhrt wurden. Per
Kessel arbeitete parallel mit sieben gleichartigen Kessein,
deren Rostvorschub, wie bisher, von Hand bedient wurde.
Die Belastung wurde wie bei den iibrigen Kesseln durch
Verstellen der Rauchgasklappe and Ver;indern der Dreh-
zahl des Saugzuggeblases entspreehend dem Bedarf des
Kraftwerks geregelt. Die Bedienung des Versuchskessels
unterschied rich nur insofern von der der anderen, als der
Vorschub des Wanderrostes selbsttatig verandert wurde.
Wahrend des Versuchs wurden viertelsttindlich R.auch-
gas-Differenzdruck, Schaltzeii, Rostvorschub, CO2-Gehalt,
Dampfmenge, Wassermenge and Dampfl:emperatur gemes-
sen. In Abb. 4 sind Luftmenge, errechnet aus den Dif-
ferenzdrticken, Kohlenmenge, errechnet aus dem Rostvor-
schub, C02-Gehalt der Abgase and Dnmpfbelastung des
Kessels aufgezeichnet. Fur Luftmenge and Kohlenmenge
wurden ubereinstimmende Meagroden gewahlt. Man sieht
ganz einwandfrei, dad die Kohlenmenge in fast genauer
Pbereinstimmung der Luftmenge naehgesteuert wird. Nur
bei ganz geringer Belastung wird eine etwas grofere
Kohlenmenge eingesteuert. Der Regler macht, wie seiner
Arbeitsweise nach niclit antlers zu erwarten ist, das, was
der Heizer nur durch dauerndes Probieren mit Mtihe er-
reichen kann, ohne Schwierigkeiten in exakter Weise.
Wie gleiclifalls vorauszusehen, bleibt der C02-Gehalt
der Abgase nahezu unabhangig von der Belastung in engen
Grenzen konstant. Der C02-Gehalt ist auch nur die Be-
statigung des richtigen Mengenverhaltnisses von Luft zu
Kohle. Die noch erkennbaren Scliwankungen rind teil-
weise in Medungenauigkeiten, zum grollten Teil aber in
den Unregelmbfigkeiten der Verbrennung zu suchen, die
in der nicht ganz gleichmadigen Ver?t.eilung der Be-
schaffenheit des Brennstoffes fiber die Rostbreite begriin-
det sind and eine Strahnenbildung im Rauch,-as veranlas-
sen. Gewisse Schwankungen treten bei schnellen Be-
lastungsanderungen auch dadurch auf, dall sieh die Ent-
gasungsgeschwindigkeit im vorderen Teil des Rostes nur
langsam der Belastung anpatlt, clad also bei abnehmender
Zu Abb. 5 brs 8:
Damppfbelastung
- - - - - COz-Uehalt
6 14
y24
019
Ay 6 4
49 f2
40 0
X 32 S
ti 24, 5
015 4
0 9 2
0-0
6 7 B 9 10 11 72 13 f4 f5 76 17 19
easun v
Abb. 7 and S. Betriebsergebnisse bei selbsttatiger
Renelung durch Zeitschalter.
Last verhaltnismallig zu viel Gas entwickelt wird. Man
kann diese Seliwankungen durch Zusatzeinrichtungen aus-
gleichen. Im allgemeinen sind sic aber so gering, dad
man darauf verzichten kann.
Per Abbrand der Kohle am Rostende war vollkommen
gleichmallig, and auch bei den groliten Belastungsschwan-
kungen trat ]seine Neigung zum vorzeitigen Freibrennen
oder zum Anstauen auf. Das Ein- and Ausschalten des
Rostantriebes durch die magnetischen Kupplungen erfolgte
sanft and stoIifrei, and das unterbrochene Arbeiten des
Vorsehubes lied keirien IJnterschied gegentiber dem gleich-
mildig durchlaufenden Rost erkennen.
Nach etwa dreivierteliahrigem Betriebe wurde die An-
lage nochmals eingehend untersucht; doch wurde lceine
nennenswerte Veranderung im Arbeiten and auch keine
merkliche Abnutzung festgestellt. Per Rost hat sich niclit
schlechter gehalten als die tibrigen Roste. Dabei war der
Kessel aullerordentlich sehweren Bedingungen unterwor-
fen. Er hatte, da man die Nebenkessel nicht auf niedrige
Last einregeln korinte, fast stets die vollen Belastungs-
schwankungeri aufzunehmen. Die Kohle war nicht immer
gleichmadig; unter anderm wurde versucht, ein Gemisch
von verschiedenen Kohlensorten, das acht Jahre lang im
Freien gelagert hatte and von derv man kaum noch an-
nahm, dad es brennen wurde, zu verfeuern. Der Kessel
verarbeitete ledoch auch diese Kohle mit verhaltnismatig
gutem C02-Gehalt.
Heizer and Betriebspersonal waren von dem neuen
Resler befriedigt, da er ihnen die Arbeit wesentlich er-
leichterte and wa h rend der ganzen Zeit keine Storungen
oder Unregelmalligkeiten erkennen lied. Aus den Betriebs-
protokollen, in denen halbstiindlich Dampfbelastung and
C02-Gehalt v(,.rmerkt war, wurden einige wahllos heraus-
gegriffen and aufgetragen, s. Abb. 5 bis 8. Die Diagramme
vom 9. and 10. Dezember 1929, Abb. 5 and 6, stammen aus
der Zeit vor dem Einbau des Regelgetriebes, die Dia-
gramme vom 5. and 6. Mai 1930, Abb. 7 and 8, aus der
Zeit nach Einbau des Regelgetriebes. Aus Abb. 8 Iallt
sich besonders deutlich ersehen, dall auch wahrend der
Nachtzeit bei schwacher Belastung ein annahernd ebenso
guter C02-Gehalt aufrechterhalten wird wie am Tage.
Mit dieser Entwicklungsstufe scheint der Zeitpunkt
gekommen, urn den Wanderrostregler aus dem Bereich der
Kesselregelung abzusondern. Die beschriebene Einrich-
tung kann zwar ohne weiteres zur vollstandigen Kessel-
regelung ausgebaut werden, sie ist aber niclit mehr in
den) frtiheren Sinn ein Bestandteil der vollstandigen
Kesselregelung, sondern sie ist ein selbstregelndes
Vorschubgetriebe. Dieses gehort seiner ganzen Art and
Wirkung nach genau so zum Kessel wie das heutige mit
der Hand schaltbare Stufengetriebe and ist auch niclit viel
teurer. Man kann auch nicht mehr von einer verwickel-
teren Gestaltung der Anlage sprechen; denn das selbst-
tatige Schaltwerk ist einfacher als zwei vollstandige
Stufengetriebe. [B 51281
1
kgI5p4
3 40
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
 25X1A
Approved For Release 2001/12/05: CIA-RDP83-00415R00310005
REST HiCTEU
Generatorenanlage
fur Braunkohlenbrikefts
mit elektrischer Gasreinigung and
automatischer Regelung
Von
OTTO LEPPIN
Berlin-Friedenau
flu
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001=0
Sonderdruck aus: ?Die IN= 66 Zetlschrilt ltir Damplkessel and Maschinenbetrteb, Nr. 34 vom 24. AuOuit 1928
Generatorenanlage fur Braunkohlenbriketts mit elektrischer
Gasreinigung and automatischer Regelung.
Von 0 t t o L e p p i n in Berl in-Friedenati.
I n h a I t : Notwcndigkeit von Gasreinigung and Generatorregelung. - Der \Veg von der Kohle his zum Reingas. - Die elektrische Gasreinigung.
- Physikalisehe Grundlagen. - Aufbau. - Die automatische Regelung. - Das Strahlrohr. - Wirkungswelse der Belastungsregelung. - Meulein
richtungen. - Bauliches. - Abnahmeversuche. -- Ergebnisse. - Wgrmebilanz. Wirkungsgrade.
Bei zentraler Anordnung von Generatorgasanlagen in
Metallwerken; keramischen and ahnlichen Betrieben ist
eine sorgfaltige Reinigung des Gases notwendig, da Ver-
unreinigungen durch Teer, Oel and Schwefel nicht nur die
Rohrleitungen and Brenner verkrusten, sondern vor allem
auch die Beschaffenheit des im Ofen behandelten Gutes be-
eintrachtigen, isofern die Bauart des Ofens die Beriihrung
zwischen Flamme and Gut nicht vermeidet. Bei Vergasung
von Koks ist die Reinigung .des, Gases sehr einfach, da der
Teer dem Brennstoff bereits bei der Verkokung entzogen
worden ist. Bei Braunkohlenvergasung spielt die Reinigung
des Gases eine bedeutende Rolle. Seit einigen Jahren
kommen hierfiir immer mehr die Entteerung and die Ent-
olung auf elektrischem Wege in Aufnahme. Dieses Ver-
fahren zeichnet sich dureh sehr hohen Wirkungsgrad der
Reinigung, dureh sauberen and einfachen Betrieb sowie
durch sehr geringen Energieverbrauch aus.
Neben der Reinigung des Gases ist die Regelung der
Gaserzeugung fur die Herstellung eines Gases von gleich-
bleibenden Eigensch4ften von grof3er Wichtigkeit. Im all-
r
I I
II a 11
Tr
El
bas/ei/upgen
~Yind/e/Iungen
A
fYgssei' M%'... U//e//ungen
e/eM~ Leifungen
- - - f1d/e//ungen
-- ---Jmpu/s-u J/eueN9//ungen
gemeinen regelt man bei Generatorgasanlagen nur den
Reingasdruck and die Windmenge. Arbeiten mehrere
Generatoren nebeneinander, so genugt eine Regelung der
Windmenge in der Hauptleitung jedoch nicht mehr alien
Anspruchen; dies ergibt sich leicht aus folgender Ueber-
legung: Versehlackt ein Generator, so steigt der Wider-
stand der Brennstoffsaule an and 1af,t dementsprechend
weniger Wind durch. Infolgedessen steigt der Winddruck
in der Hauptleitung and bewirkt eine starkere Windbeliefe-
rung des zweitelt Generators, dessen Betrieb iiberanstrengt
wird. Entgegen dem bei vielen technischen Vorgangen fest-
gestellten Gesetz der ,Selbstregelung"1) zeigt sich hier ein
entgegengesetztes Verhalten: Der eine Generator wird
kalter, seine Gaslieferung geht zuruck; der andere wird
immer mehr uberanstrengt. Auch der durch Abbrand and
Beschickung veranderliche Widerstand der Brennstoffsdule
erfordiert eine Regelung der Windmenge, getrennt fur jeden
Generator. Anderseits mussen aber die Einzelregler der
1) Vgl. S t e i n , ?Selbstregelun , ein neues Gesetz der Regeltechnik".
,,V D I", Bd. 72, Nr. 6 vom It. Februar 1928, S. 165.
1111,91911100
Y K2
D = Reingasdrucksteuerwerk; B1, B2, 13, = Belastungssteuerwerke; H = IIauptsteuerwerk; R = Rostantrieb; LG = Windgeblase; G1, G2, G?, =
Gasgeneratoren; Kl = Vorkuhler; EGl2 I, EGR II = elektrische Gasreiniger - erste Stufe; K2 = Schlullkuhler; EGR III - elektrischer Gas-
reiniger zwcite Stufe; GG = Gasgeblase; HG = Ilochspannungsgleichrichter; Tr = Transformator,
Abb. 1. Schema der Gaserzeugung, Gasreinigung and Gasregeluna.
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415RQ031QQ,05QPQ1j (,,,
 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
a Generator; b Staubsack; c = Sammelleitung;
d = Vorkiihler; e = elektrischer Gasreiniger (1. Stute);
f = Schlul3kuhler; g = elektrischer Gasreiniger
(2. Stule); h = Gasgeblase; i = Windgeblase; k =
Waschraum; 1 = Reglerraum; m = Hochspannungs-
o = Kohlenwaage; p =Kohlenbunker.
Abb. 2. Disposition der Generatorgasanlage.
nebeneinander arbeitenden Generatoren im Sinne einer An-
passung an die veranderliche Gesamtbelastung gemeinsam
gesteuert werden. Diesen Ansprachen kann nur eine hoch-
entwickelte Regelungseinrichtung gerecht werden. Durch
den Einbau einer solchen wird nun die Bedienung nicht
etwa auf einfaches Beschicken und zeitweises Stochern be-
schrankt, vielmehr gibt die Regelung einer aufmerksamen
Bedienungsmannschaft durch Beobachtung der den Reglern
zugeordneten Mef3gerate Aufschlul3 fiber den jeweiligen
Zustand der Generatoren. Da feinfiihlige Regler schon
auf leichte Aenderungen ansprechen, sind these an den
Mel3geraten im Entstehen zu erkennen, so daB die erfor-
derlichen Bedienungsmai3regeln sofort ergriffen werden
konnen. Dies ist fiir die oben geforderte Gleichmbfligkeit
der Gaszusammensetzung wesentlich_
In nachstehendem soil nun eine im Jahr 1927 errichtete
Generatorgasanlage beschrieben werden, die nach neu
zeitlichen Gesichtspunkten ausgebaut 1st und fur die Rei-
nigung des Braunkohlenbrikettgases eine elektrische Ent-
teerungs- und Entdlungsanlage sowie eine selbsttatige
Druck- und Belastungsrcgelung besitzt.
Aufba'i der Anlage.
Die Gaserzeugung in den. drei aufgestellten Drehrost-
generatoren Bauart K 6 r t i n g betragt bei einem Dtirch-
satz je Generator von 20 t in 24 Stunden insgesamt
132000 ma. Jeder Generator hat einen Schachtdurchmesser
von 2,60 m, d. h. also 5,30 m2 Querschnitt, und ist mit
Wassermantel ausgerdstet. Durch den Wasserraum
streicht der Wind und sattigt sich hierbei mit Wasser
dampf. Aschenschfissel, Antrieb und Beschickungstrichter
bieten im Rahmen dieses Aufsatzes nichts Bemerkens
wertes. Mit Schwelaufsatzen sind die Generatoren nicht
versehen, worauf besonders hingewiesen sei. Trotzdem
wird ein Tieftemperaturteer gewonnen, da der Schacht
0,5 m hoher als bei der Normaltype ausgefuhrt ist.
Jeder Generator hat einen einfachen Gasabzug, an
den ein geraumiger Staubabscheider angebaut ist. Auf
dem Staubabscheider ist eine Ausblaseleitung aufgebaut,
die mit einem Gasbrenner ausgeriistet ist, um eine Be-
lastigung der Nachbarschaft beim Abblasen der Gene-
ratoren zu vermeiden. Von den Staubabscheidern tritt das
Rohgas durch Ventile in eine Sammelleitung, die in einen
Vorkilbler miindet; hier wird das Rohgas durch ein-
gespritztes Wasser 'auf etwa 90 bis .100 ? C heruntergekuhlt.
Mit dieser Temperatur durchstromt das Gas die erste Stufe
der elektrischen Reinigung, die auszwei nebeneinander
geschalteten Teerabscheidern besteht, und tritt dann in
einen groBen Rieselkiihler (SchluBkiihler) ein, in dem seine
Temperatur weiter auf 20 bis 30' C sinkt. Nun erfolgt in
der zweiten Stufe der elektrischen Reinigung, die nur aus
einem Abscheider besteht, die Reinigung des Gases vom
Leichtdl. Das Gas ist damit gebrauchsfertig und wird
durch ein Geblase in die etwa 1100 m langen Verteilungs-
leitungen zu den Verbrauchsstellen gedruckt. Ein zweites
Gasgeblase client als Aushilfe.. Ffir die Winderzeugung
sind zwei Geblase aufgestellt, von zienen ebenfalls nur
eins in Betrieb ist. Die WindgeblAse entliiften gleich-
zeitig den Teer- und Oelbehalterraum. Abb. I und 2
zeigen Schaltung und raumliche Anordnung der Anlage.
Die elektrische Gasreinigung.
Die elektrische Gasreinigungsanlage ist nach dem
Cotrell-Moller-Verfahren von der L u r g i - A p p a r a t e -
4
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 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R00310005,00,01-0
baugesellschaft errichtet worden. Die physi-
kalischen Grundlagen dieses Verfahrens rind mit mehreren
Anfuhrungsbeispielen in der Literatur'-) bereits beschrieben
worden. Hier soil daher nur kurz das Wesentliche zum
Verstandnis der Wirkungsweise zusammengefaut werden.
Nach We y I haben die in den ungereinigten Gasen vor-
handenen Schwebeteilchen (Staub, RuB, Teer- and Wasser-
nebel) die verschiedensten Grouen, teils bereits ohne
Mikroskop sichtbar, teils mit einer Ausdehnung unter
0,1 Fr. Teilchen enter 0,2 ,u unterliegen der Schwerkraft nicht
mehr. Alle Schwebeteilchen, auch die kleinsten, werden
elektrisch geladen and aus dem Gasstrr m abgelenkt, wenn
man sie einem starken elektrlschen Sprahfeld aussetzt.
Der elektrische Gasreiniger besteht aus einem Schacht,
der von unten nach oben vom Gas durchstromt wird and
im Innern abwechselnd mit isoliert aufgehangten Hoch-
spannungsdrahten (Spruhelektroden) and geerdeten Nieder-
schlagsplatten versehen ist (Abb. 1). Die Hochspannungs-
drahte werden durch hochge-spannten, pulsierenden Gleich-
strom von 50 000 V negativ aufgeladen, da der Korona-
effekt an der negativen Elektrode fur die Abscheidung gun-
stiger ist als an der positiven (Abb. 3 and 4); bei der
unstabilen positiven Korona schlagt namlich der Strom
leicht fiber. Die Schwebeteilchen im Gas werden
durch die Ladung nach den Nieders chlagselektro den
abgelenkt and gleiten an diesen herab, sobald die
niedergeschlagene Schicht eine gewisse Starke erreicht
hat. Der hochgespannte Gleichstrom wird durch Um-
spannung auf der Wechselstromseite and anschlieiende
Gleichrichtung in einer umlaufenden Maschine (Abb. 5)
aus dem Werkstrom erzeugt. Der Gleichrichter schnei-
det aus der bekannten Sinuskurve der Wechselstrom-
spannung jeweils die Hochstwerte heraus. Durch ent-
sprechende Schaltung werden hierbei die auf der positives
Seite iiegen.den Wellen der Spannungskurve in die negative
Seite umgeklappt. Damit die Umformung im Takte der
Netzfrequenz erfolgt, wird der Gleichrichter durch einen
Synchronmotor angetrieben, der direkt am Drehstromnetz
hangt. Um eine Storting des Rundfunkempfanges in der
Nachbarschaft des Werkes zu vermeiden, 1st in der Hoch-
spannungsleitung hinter der Maschine eine Drosselspule
2) J, W e y l , ,Elektrische Fntteerung von Generator- und Koksofen-
gas", ?Stahl and Eisen" 1926, Nr. 52. - Dr.-Ing. H. B e c k e r , Die
elektrische Entteerung des Braunkohlen-Generatorgases". , Braunkohle"
1926, Nr. 9.
Abb. 3. Korona-Effekt an der positiven
Elektrode.
Abb. S. Hochspannungsniaschinenraum der elektrischen Gasreinigungs-
anlage.
eingebaut; auBerdem ist der Maschinenraum im ganzen
noch mit einem unter Putz liegenden, gut geerdeten Draht-
gitter umgeben.
Bei der hier beschriebenen Anlage sind, wie schon ge-
sagt, zwei Abscheider in einem Temperaturgebiet von etwa
90 his 1001C and einer im Gebiet von 20 bis 301C aus-
gefuhrt. Diese stufenweise Unterteilung ist notwendig,
um in der ersten Stufe den Teer (oberhalb des Wasser-
taupunktes) wasserfrei gewinnen zu kdnnen. In der zweiten
Stufe werden die niedriger siedenden Oele and gleichzeitig
Wasser abgeschieden. Hierdurch wird also das Gas, gut
getrocknet; Oel and Wasser lassen sich in dem. im Erd-
geschoB des Reinigerraumes aufgestellten Behalter leicht
trennen. Im gleichen Raum liegen ubrigens auch die Teer-
behalter, denen der Teer aus den dariiberliegenden Teer-
abscheidern der ersten Stufe zulauft. Die beiden Rei-
nigungsapparate der ersten Stufe rind mit Zeilenbeton-
platten gegen Warmeabgabe geschutzt (Abb. 6). Die Ver-
bindung der Hochspannungserzeuger mit den Abscheidern
wurde im vorliegenden Fall mit Hochspannungsgleich-
stromkabeln ausgefuhrt.
Die Regelung.
Neben der Gasreinigung ist die selbsttatige Regelung
Abb. 4. Korona-Effekt an der negativen.
Elektrode.
der Bauart A s k a -
nia-Werke (Ber-
lin - Friedenau) be-
merkenswert. Als
wichtigstes Element
der Regelungseinrich-
tung ist der Strahl-
rohrregler zu nennen,
eine unter derv Ein-
fluB von Membranen,
Federn od. dgl. im
Gleichgewicht gehal-
tene Duse, die um
eine senkrechte Achse
schwingt. Durch die
Duse stromt standig
Druckol, das in der
Mittelstellung des
Strahlrohres gleich-
maBig and damit wir-
kungslos auf zwei in
der Gehausewand des
Reglers angeordnete
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001=-0"
 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
Ocffnungen trifft. Wird jedoch durch eine Schwankung
der zu regelnden Grol3e ein Impuls auf die eine
oder andere Membran gegeben, so ist das Gleich-
gewicht gestort; das Strahlrohr wird dadurch aus seiner
Mittellage abgelenkt, and der austretendc Oelstrahl trifft
mehr oder weniger die eine der 'erwahnten gegenilber-
liegenden Oeffnungen. An die Oeffnungen sind zwei
Oelleitungen angeschlossen, die mit einem Steuerzylinder
('Servomotor) in Verbindung stehen; bei einer Versteliung
des Strahlrohres wird sinngemal der Steuerkolben
and damit das eigentliche Regelorgan verstellt. Es ist
leicht zu erkennen, dal3 schon ganz geringe Krafte ge-
niigen, um den Regler zum Ansprechen zu bringen.
Die Anwendung des Strahlrohrreglers auf die hier
beschriebene Gasregelung ist aus Abb. 1 ersichtlich.
?Danaeh zerfallt die Regelung in zwei Gruppen: Der
Regler D sorgt fir einen gleichmaLLigen Reingasdruck,
wahrend der Regler H zusammen mit den Reglern B1, B2
and B3 die Belastung auf alle drei Generatoren gleichmd ig
verteilt and die Windzufuhr fir jeden Generator ent-
sprechend dem Brennstoffwiderstand im Schacht einstellt.
Die Wirkungsweise des Reglers D bedarf keiner weiteren
Erlauterung; dagegen soil auf die Arbeitsweise der
anderen Reglergruppe etwas ndher eingegangen werden.
Das Hatiptsteuerwerk H wie auch die Belastungssteuer-
werke B1, B2 and B3 besitzen je zwei Membranen, die auf
die ztigeordneten Strahlrohre wirken. Die eine Membran
von H steht unter dem Einflul3 des Rohgasdruckes, die
andere ist an die vom Regler zu den drei Belastungs-
steuerwerken fuhrende Leitung angeschlossen and dient zur
Riickfi hrung in die Mittellage. Das Hauptsteuerwerk wird
nicht mit Druekol, sondern mit dem Gebldsewind der
Generatorenanlage betrieben. Infolgedessen wirkt der
Winddruck fiber das Hauptsteuerwerk auch auf je eine
Membran der drei Belastungs's,teuerwerke. Die anderen
Membranen dieser Steuerwerke sind durch je zwei Lei-
tungen an Stauscheiben in den Windleitungen der zu-
gehorigen Generatoren angeschlossen and rind !somit von
der Windmenge abhdngig, die. jeweils durch die Rohr-
leitung in den betreffenden Generator geblasen wird. Diese
Windmenge ist nun wieder von dem Widerstand der Brenn-
stoffsaule abhangig, da ja alle drei Generatoren von einem
Geblase gemeinsam gespeist werden rind anderseits auch
die Fordermenge des Gebidses von dem Gesamtwiderstand
abhangt. Der Regelungsvorgang spielt sich folgendermal3en
ab: Bei sinkender Gasabnahme aus dem Netz wird hinter
dem Geblase der Druck durch den Regler D konstant ge-
halten; trotzdem steigt der Rohgasdruck aber etwas an, da
ja die Generatoren zunachst noch mit dem gleichen Wind-
druck arbeiten and die gleiche Gasmenge liefern wie vor
der Verringerung der Gasabnahme. Durch die Steigerung
des Rohgasdruckes wird das Strahlrohr des lIauptsteuer-
werkes H abgelenkt and dadurch der auf die Membranen
der Belastungssteuerwerke wirkende Geblasewinddruck
verringert. Infolgedessen werden alle drei Belastungs-
steuerwerke gleichmABig beeinfluf3t and verstellen mittels
des ihr Strahlrohr durchstromenden Antriebsoles die
Steuerkolben an den Windleitungen aller Generatoren. Die
Steuerkolben schlief3en entsprechend dem Impuls etwas
die Drosselklappen in den Windleitungen rind alie Gene-
ratoren arbeiten mit entsprechend geringerer Last. Es
wird also erreicht, dal3 die Last jeweils gleichmaflig auf
alle Generatoren verteilt wird. Doch haben die Belastungs-
steuerwerke nosh eine andere Aufgabe zu erfiiilen: Sinkt
durch Abbrand die Brennstoffhbhe in einem Generator
(z, B. G2), so steigt infoige des geringeren Widerstandes die
diesem Generator zustromende Windmenge and damit
auch der Druckunterschied an der zweiten Membran des
Reglers B2. Infolgedessen wird das Strahlrohr abgelenkt
and der Steuerkolben am Generator G2 verstellt; die
Drosselklappe in der Windleitung schliellt etwas, das
richtige Verhaltnis ist wiederhergestellt. Bei steigender
Gasentnahme oder bei Vergrol3erung des Widerstandes
der Brennstoffsaule durch Beschicken oder Verschlacken
verlauft die Regelung umgekehrt. Der Regelung ist es zu
verdanken, dal3 die Zusammensetzung and der Heizwert
des Gases nahezu gleichbleiben.
Die Steuerwerke sind' zusammen mit einigen zu-
gehorigen Meflgerrden in einem besonderen Raum tinter-
gebracht (Abb. 7). Hier ist auch ein Gasmengenschreiber
angebracht, der fortlaufend die gesamte abgegebene Rein-
gasmenge aufzeichnet. Eine halbautomatische Waage, die
unter den Kohlenbunkern lauft, gestattet dazu eine laufende
Feststellung des Kohlenverbrauches. Beide Messungen zu-
sammen geben die Gasausbeute. Ferner werden noch an
jedem Generator Winddruck, Windtemperatur and Rohgas-
temperatur gemessen. Auch ist ein Zahler fir den Strom-
verbrauch der Anlage vorhanden.
Bauliches.
Das Gebaude, in dem die Anlage untergebracht ist, ist
in Eisenfachwerk mit 13 cm starken gemauerten Wanden
ausgefiihrt and auf Betonpfahlen fundiert. Grope Fenster
geben der Anlage reichlich Licht and Luft. Die Fuflboden
des Generatorenraumes, des Teerbehalter- and Wind-
geblaseraumes sind mit 4 cm starken Klinkerplatten, der
FuBboden des Reinigerraumes mit roten Fliesen and der
Fuflboden des Reglerraumes mit Linoleum ausgelegt. In-
folgedessen ist die Anlage leicht sauber zu halten rind
unterscheidet sich' in dieser Beziehung vorteilhaft von den
meisten Generatorenanlagen, die vielfach als Stiefkinder der
Betriebe behandelt werden. Aeul3erlich hat das Gebdude
durch farbige Betonung der breiten eisernen Binder
(P e i n e r T - Trager) and geschickte Teilung der Ge-
fache mit einfachen Mitteln ein kunstlerisches Aussehen
erhalten.
Abb. 6. Reinigerraum,
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
61 70
246 300
254 320
71 82
72 83
59 70
24 28
83 1 75
66 I 63
24 20
Winddruck Gen. II
Winddruck Gen. III
Rohgasdruck Gen. I I
Rohgasdruck Gen. III
Rohgasdruck Sammel-
leitung . . .
Reingasdruck hinter
Regler . . . . . . .
Dampf-Luft (Wind)
Gen. II . .
Dampf-Loft (Wind)
Gen. III . . . .
Rohgas Gen. 11 . . . .
Rohgas Gen. 111 . .
Rohgas vor EGR. I . .
Rohgas vor EGR. II .
Rohgas hinter EGR. 1, 11
Reingas . . . . . . . .
129 158
104 135
41 54
39 51
55 62 48
255 320 240
270 330 240
88 98 80
90 97 82
59 71 54
26 j 33 21
53
230
230
66
67
51
25
mangelt hier der Platz, um samtliche 4050 Ablesungen
wiederzugeben. Daher 1st in Zahlentafel 1 nur eine Zu-
sammenstellung der Drucke and Temperaturen fur jeden
Versuchstag gegeben. Es sind die Durchschnittswerte
jeder Schicht and daneben die Hochst- and Kleinstwerte
aufgefilhrf. Die Versuchszeit von 10 bis 12t/?z Uhr am
zweiten Versuchstage ist vernachlassigt, da these Zeit zur
Einstellung der Belastungsregelung benotigt wurde. Die
Betriebsverhaltnisse wurden an den einzelnen Versuchs-
tagen wie folgt eingestellt:
1. Tag: Beide Generatoren arbeiten mit fast gleicher
Last; Regelung von Hand;
2. Tag: Beide Generatoren arbeiten mit fast gleicher
Last; Regelung selbsttatig;
3. Tag: Generator 3 arbeitet mit hotter Last, Gene-
rator 2 mit niedriger Last; Regelung von Hand.
Da die Gasabnahme zur Versuchszeit noch gering war,
konnte leider tine genugend hohe Belastung, besonders
fur den dritten Versuch, nicht eingestellt werden. Der
spatere Betrieb hat jedoch erwiesen, dal3 der zugesagte
Durchsatz je Generator (20 t in 24 Stunden) erreicht wird.
Die Diagramme der Rohgastemperaturen (Abb. 8) and
Zahlentafel 1 zeigen, dalI bei selbsttatiger Regelung die Roh-
gastemperaturen durchschnittlich tiefer lagen als bei Hand-
regelung (Vergleich zwischen Versuch 1 and 2). Deutlicher
1st der Unterschied, wenn man bei den Versuchen 2 and 3
die Rohgastemperaturen des Generators 3 betrachtet, der
am letzten Versuchstage etwa 2,2 mal so hoch belastet
wurde wie Generator 2 and 1,5 mal so hoch wie der Gene-
rator 3 im vorhergehenden Versuch.
Die Schwankung der Rohgastemperaturen ist naturlich
kein restlos richtiger Magstab fur die Wirkungsweise der
selbsttatigen Regelung. Betriebsmagig tritt der Vorteil
der Regelungsanlage starker hervor, sobald die Bedienung
richtig eingespielt ist. Die Regelung des Reingasdruckes
arbeitet derart genau, dali Schwankungen kaum beobachtet
werden konnten.
Der Verlauf der Gaserzeugung an den Versuchstagen
ist aus der unteren Schaulinie (Abb.8) ersichtlich. Die
Ordinaten sind mit einem Korrekturfaktor fo = 0,903 zu
multiplizieren, um die auf den Zustand to = 0 ? C and
p0=760 mm Q: S. bezogenen Gasmengen zu erhalten and
um den Unterschied zwischen den Eichungsunterlagen des
Messers and dem tatsdchlichen Gaszustand auszu-
scheiden.
Der gesamte Brennstoffverbrauch in der Versuchszeit
betrug 61 450 kg Braunkohlenbriketts mit einem unteren
Heizwert von 4803 kcal/kg (Zusammensetzting siehe
2
119 135 95 85
118 145 80 72
37 44 29 44
38 43 31 41
35 45 30 38
145 145 145 145
56 60 1 50 ! 55
60 45
280 200
270 200
84 59
81. 60
58 11 48
27 11 23
56
260
245
84
86
67
26
110
85
55
55
40
60 74
60 62
35 40
25 30
130 60
130 50
50 30
40 35
145 1 145 1 145 1 145
65
65
300
280
92
04
71
30
50
42
230
210
75
77
63
21
53 60
48 65
250 280
181 220
71 78
73 80
62 65
26 28
83
158
53
52
78
113
46
42
I 2 3
130 55
210 110
78 38
65 38
145 1145
58
248
291
82
83
70
23
35
220
140
64
65
58
18
100
165
69
((5
30 11 45
145 1 145
62
320
330
90
91
73
30
50
210
220
68
69
64
19
59
258
245
78
78
64
22
50
210
200
74
68
300
300
82
130
150
55
60
51 64 40
293 360 250
245 300 200
84 90 74
85 91 75
70 73 66
231 301 16
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
1451145 145
54
55
290
280
85
X C < X C
120
120
55
70
75
70 54 130 35
50 67 130 40
27 49 60 30
26 40 80 30
145 1145
70 1 43
380 220
355 220
74 1 92
86 1 94 75
68 1 73 57
26 34 11 20
Abnahmeversuche.
Nach Fertigstellung der Anlage wurde ein 75 stundiger
Abnahmeversuch durchgefuhrt, der den Nachweis der Zu-
sagen fur Durchsatz, Gasausbeute, Teer- and Oelausbeute,
thermischen Wirkungsgrad, Gasreinheit erbringen sollte
and gleichzeitig zur Einstellung der Regelungsanlage
diente. Generator I war hierbei ausgeschaltet, da der
Gasverbrauch zur Zeit des Versuches noch nicht grog ge-
nug war, um alle drei Generatoren zu belasten.
Bei den Versuchen wurden folgende Messungen halb-
stundlich vorgenommen:
Brennstoffinenge (Auswiegen einzelner Fulltrichter
and Zahlen der geschutteten Trichter);
Gasmenge (Stauscheibe);
Teer- and Oelmenge (Spiegelstand an den betr. Be-
haltern);
Wind- and Rohgasdruck an jedem Generator;
Temperatur des Dampf-Luft-Gemisches in der Wind-
leitung eines jeden Generators;
Temperaturen des Rohgases, des vorgekiihlten Gases,
des Gases hinter der ersten Stufe der elektrischen
Reinigung and des Reingases;
Reingasdruck;
Spannung and Stromstarke der Hochspannungsanlage
fur die elektrische Reinigung.
Weiter wurden verschiedene Hilfsablesungen zur Er-
mittlung der Mengenabgaben ausgefuhrt. Brennstoff, Gas,
Teer, Oel, Asche and das abfliegende Kuhlwasser wurden
in verschiedenen Abstanden analytisch untersucht. Es
55
220
195
63
64
55
23
 Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
Zahlentafel 2). Durch wieder-
holte Staurandmessungen wurde
eine Gasmenge von 169 065 m3
(bei 25 ? C and 145 mm' W.-S.
Ueberdruek) abgelesen. Die
auf 00 C and 760 mm Q: S.
reduzierte and entsprechend
tier vorstehenden Bemer-
kung korrigierte Gasmenge be-
tragt 153 600 m3. Damit ergibt
Bich eine Gasausbeute von
153 660 1450 = 2,50 nm3; kg. Der
6
mittlere Heizwert des Gases
betrug laut Zahlentafel 3
1480 kcal/nm3 3). Bei Betriebs-
messungen lag der Heizwert
ubrigens stets hoher.
H 400
0 300
100
100
0
400
300
T ~.
ersuchsergeb-
Die Reinigungsanlage arbeitet nach den V
hrungen em-
nissen and nach den 12jahrigen Betriebserfa
lag bei dem
wandfrei. Der TeergehaIt des Reingases
efilter wurde
Versuch immer unter 0,01 g/m?. Ein Watt
gefarbt. Es
nach Durchleiten von 3 m3 Gas nicht einmal
ert, dal3 bis
ist in diesem Zusammenhang erwahnensw
asverteilungs-
jetzt eine Reinigung der ausgedehnten G
er Teer- and
leitungen nicht erforderlich geworden ist. D
ierzu?ist zu
Oelanfall geht aus Zahlentafel 4 hervor. H
lne einwand-
bemerken, daf3 aus besonderen Gri nden ke'
erden konnte;
freie Messung der Oelmenge vorgenommen w
tie mit 10 %
daher wurde die Oelmenge nach der Garan
eer- and Oel-
der Teermenge eingesetzt. Die spezifisehe T
4079
Kilogramm
ausbeute betrug 61450 = 0,0665 Kilogramm je
ug nach der
r
Brennstoff. Der Teergehalt der Briketts bet
amit wird der
Schwelanalyse (nach G r a e f e) 0,0672 kg/kg; d
0,0665
99%. Dieser
Gutegrad des Schwelvorganges 0,0672 100 =
yse durchaus
Wert ist bei der G r a e f e schen Schwelanal
moglich.
es.
Warmeaufstellung des VersudiNa.ch den Versuchsergebnissen ist die
Warmeaufstel-
Heizwert des
lung (Zahlentafel 5) errechnet worden. Der
nes Gas um-
Gases ist nach folgender Formel aul trocke
gerechnet?
mnf ,
pc+as - PDs
Hu Fouehtg s = Hu 'rrockongas - - -
pt+as
(10 333 + 145) 324 _ 1440 kcal nm3.
Nn Feucht_as = 1480 - - - - I
10 333 + 145
Die in der Bilanz
wie folgt ermittelt:
wiedergegebenen Verluste wurden
1. Verlust dur'ch
Asche = Vu
Unverbranntes in
r~lr
Y' ?
,i~ l'~ j!I ' j I I1_L~I! I LI !I i II-~ i
I r~
1 I I ,
{ -- ~ t
~ i
Aschengehalt des Brennstoffs . . 7,29 %
Unverbranntes in der Asche . . . 4,35 %
0,0729 damn Vu = -(1-0,0435) 4803 -0,56 /t.
1,80.83
1 B 11414 6
Zahlentafel 2. Brennstoffanalyse.
Brennstoff: Braunkohlenbriketts
Zusammensetzung: C . . . . . . . . . . . . . . . 53,740(0
H . . . . . . . . . . . . . . . . 4,200(0
N . ; . . . . . . . . . . . . . 0,68?/a
o . . . . . . . . . . . . . . . . 18,27 ?I0
H2O . . . . . . 15,82?f
o
Asehe . . 7,20 ?Io
100,00 ?/o
Unterer Heizwert: Hu . . . . . . . . . . . . . . . . . 4803 keal(kg
ule Schwelanalyse nach Graefe ergab folgende Werte:
Teerausbeute . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,72?(0
Sehwelwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40,420/a
Koks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45,66 ?...
Verlust dureh Vergasung . . . . . . . . . . . . ? 7,20?L,
100,00?i,,
? Dieser Wert ist errechnet. Gemessen wuruen am
1504 kcal/m'. Wie Dr.-In. S c h to e i d e r auf der 70. Jahresversammlung
)
des Deutschen Vereyns der Gas- and Wasserfach-
m g n fl e r In Berlin (sie1ie-das Referat in der ,Warme" 1929, Nr. 25,
1st the Berechnung des Heizwertes eines Gases sun dem
fiih
t
4
a
r
us
)
S. 49
e, der 14estandtei1e nicht richtig, da die Verbrennungsverhaltnisse des Ge-
misches andere sind and rechnerisch nicht erfassbare Zwischenwirkungen
fnnerhalb des Gemisches auftreten. Wenn trotzdem die errechneten Werte
zugrundegelegt wurden, so gesebah dies desltalb, weil im Zweifelsfalle
der ungftnstigere Wert beriicksichtigt werden saute.
Approved For Release 2001/12/05 : CIA-RDP83-00415R003100050001-0
Bedarf an Dampf-Luft-Gemisch 0,845 N 1,80 nm3/kg,
Warmeinhalt des Gemisches i = 83 kcal/m3, demnach
fur Lufterwarmung and Sattigung nutzbar gemacht
Rege/ungvoa#and
Rege/ung ron Ho'7d Einsle//ungd. Rege/u,7g auloma*c,
dc/as/unvirrefe/uno
Abb. 8. Rohgastemperaturen and Gesamtgasmengen wahrend der Versuehe.
2. Verlust dureh Gaskuhlung = V5.
Austrittstemperatur des Gases aus den Genera-
toren = 2530 C;
Austrittstemperatur des Gases aus der Reiniger-
anlage = 250 C;
mittlere spezifisehe Warme c,,,,, = ti 0,3 kcal/kg;
mittleres spezifisches Gasgewicht . 1,107 kg/1113,
damit Vi; 2,50.1 107-03,(253 - 25) ? 100 = 3,92
--
4803
3. Verlust dureh Strahlung and Lei-
u n g = Vst
Bei Generatoren ohne Wassermantel gilt als begrun-
deter Wert V8, = 6,5 %. Fur die untersuchte Anlage ist
hiervon die im Wassermantel auf die vorgewarmte tend
-
mit Wasserdampf gesattigte Luft Obertragene Warme ab
zuziehen.
Mittlere Temperatur des Dampf-Luft-Gemisches = 55?C,
Druck des Gemisches im Mittel = 90 mm W: S. Ueber-
druck = 10 423 mm W: S. abs.,
Teildruck des Wasserdampfes bei 550 C - 0,16 at abs.
= 1600 mm W.-S. abs.
Reinluftanteil im Gemisch
10 423 - 1600
-- -- 10423 ? 100 = 84,5 0/,,.
Luftbedarf fur 1 kg Brennstoff, berechnet aus dem
mittleren N,-Gehalt des Gases,
L = 4$91 ? 2,50 = 1,52 nm8/kg, also
 Approved For Release 2001/12/05: CIA-RDP83-0041 "goo OpQ50001-0
Zahlentafel 3. Gasanalysen and Heizwertberechnung.
------
---- ,I _
Tag 2. Tag 3. Tag
-i - i % _ _ _ _. 1 I O CO H I CH I N.,
Zusammensetzung . . . . ?10
Molekulargewicht der Gasbestand-
teile
Molekulargewichtsanteile im Gas
Molekulargewicht des Gases
Speziflsches Gewieht des Gases
kglnm3
Heizwert der Gasbestandteile HU
Heizwertanttile im Gas . kcal nm3
Gesamtheizwert des Gases Her
44
2,20
0,2 0,1 29,1 15,5 2,2 47,911 5,5
(52) 32 1 28 I 2
0,10 0,03 18,14 ! 0,31
24,55
16
0,35
28
13,42
44
2,42
24,55: 22,4 1,098
(14000)1 - 3050 2570 8500 I -
- 28 - li 8851 4031 1871 -
kcallnm3 I 1499 u
Mittlerer Heizwert, bezogen auf die ganze Versuchsdauer, 1480 kcallnm3.
Zahlentafel 4.
Zusammenstellung der angefallenen Teer- and Oelmengen.
Anfallstelle . .
EGR.
I and II
Vor- zusam- OUR.
kuhler men ---- Ill
Liter (wasserhaltig) I
! 3313,1
912,7
Wassergehalt. . 'lol
l 1,23
55,75
Liter (wasserfrei)
3260
403
405
Spezillsches Gewicht
kg)m3
1,013
1,013
1,013 0,916
Anfall . . . kg
3300
408
3708 371
Unterer Heizwert
kcalikg
9460
8500
10 062
Gesamtheizwert
kcalikg
31200 000
3 470 000
Gesamte
Warme-
menge in
Tear
and Oel
(Hierbei ist der Wdrmeinhalt der zugefuhrten Luft von
etwa 15 ? C vernachlas!sigt.) Mit diesem Werte wird
Vst = 6,50 - 3,12 = 3,38 %.
(Hierin ist auch der Verlust durch abflieflendes Kuhl-
wasser aus deln Mantel enthalten.)
4. Verluste durch ftihlbare Warme im
T e e r = V1?. (Der gleiche Verlust fur Oel kann als ganz
unbedeutend vernachlassigt werden.)
Ausscheidungstemperatur fur Teer = 80 ? C,
Abkuhlung in den Lagerbehaltern auf Raumtempe-
ratur von 151 C,
mittlere spezifische Warme vom Teer = 0,80 kcal/kg,
3708 100
damit V1? _ (80 -- 15) . 0,80 ? 61 450 4803 0 065?i0.
Hierzu kommt noch als weiterer Verlust die Konden-
sationswarme des Teers; dieser Verlust kann jedoch
rechnerisch schwer ertalk werden and wird daher unter
,,Restverlust" mitaufgefuhrt.
Nach der Warmebilanz betragt der thermische Wir-
kungsgrad (Warme im Gas and Warme in Teer and Oel
dividiert durch Warme im Brennstoff)
0,4
(52)
'0,21
32 28 2 16 28
0,22 7,83 0,31 0,34 113,41
24,74
(14000)
56
3050 257018500
852 398, 179 -
2 2 4
! I I
0,4 128,1
44 1 (52) 1 32 28 ! 2 I 16 128
2,64 j 0, W 0,13 7,881 0,29 0,37 13,60
Zahlentafel S. Warmebilanz, bezogen auf 1 kg Brennstoff.
1. Eingebracht:
im Brennstoff . . . . . . . . . . . . .
11. Ausgebracht:
a) nutzbar:
1. Heizwert inn. Gas 1440 . . . . . . . .
2. Heizwert in Teer and Oel (nach Zahlentafel 4)
38395000
61450
b) verloren:
3. durch Unverbranntes in der Asche =