DE3512061C2 - Steuerungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem mit einer Haupt­ steuereinheit und einer Anzahl von Untereinheiten, die jeweils ein Stellsignal für ein Gerät ausgeben, wobei in der Haupt­ steuereinheit ein Sollwert mit der Summe von Rückkoppelsignalen aus den Geräten verglichen wird, um über einen Regler ein Steuersignal zu erzeugen, das den Untereinheiten zugeführt wird, und wobei das Steuersignal durch Störgrößenaufschaltung mit einem Korrektursignal beaufschlagt wird.

Bei der Steuerung der Verbrennung in Heizkesseln mit Kohlefeuerung in Wärmekraftwerken ist der Heizkessel im allgemeinen mit mehreren Sätzen von Brennstoff-Zuführern ausgerüstet, wobei jeder Satz einen Zerstäuber für die Pulverisierung der Kohle zu Kohlenstaub und einen Kohle-Zuführer aufweist, der dem Zerstäuber eine bestimmte Menge an Kohle zuführt. Das Steuerungssystem steuert die mitgeführte Menge so, daß die Summe der in den Heiz­ kessel eingebrachten Brennstoffmenge konstant ist bzw. einem Sollwert entspricht.

Gleiches gilt zum Beispiel für die Steuerung der einzelnen Gasturbinen-Generatoren in einem Gasturbinen-Kraftwerk. Die Steuerung der Brennstoffzuführung zu jeder Gasturbine erfolgt auch hier auf der Grundlage der gesamten vom Kraftwerk zu erzeugenden Leistung.

Bei der Speisewassersteuerung für den Kessel eines Heizkraft­ werks finden ebenfalls mehrere Speisewasserpumpen Anwendung, die jeweils durch einen Motor oder eine Dampfturbine angetrieben werden. Auch in diesem Fall muß die gesamte Speisewassermenge auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.

Eine Kohle-Wärmekraftwerkanlage und ein automatisches Steuerungs­ system dafür sind in dem Artikel "DESIGN OVERWIEW FOR PULVERIZER CONTROL SYSTEMS", 1975, ISA (Instrument Society of America), IPI 75456 (Seiten 17 bis 26) beschrieben.

Das automatische Steuerungssystem weist in seiner Hauptsteuer­ einheit einen PI-Regler und daneben auch in den Untereinheiten eine Proportional-Integral-Funktion auf. Dieser Aufbau führt zu dem Problem des langsamen Ansprechens bei einer Änderung des Sollwertes für die Hauptsteuereinheit. Darüber hinaus werden in den genannten Anlagen meist nicht alle Gerätesätze ständig automatisch gesteuert, sondern es wird in Übereinstimmung mit der zu erzeugenden Leistung nur eine passende Anzahl von Sätzen betrieben. Das Ein- und Ausschalten einzelner Sätze erfolgt durch einen manuellen Eingriff in die jeweilige Untereinheit. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Steuersignal aus der Hauptsteuerung in den Untereinheiten automatisch über einen separaten Computer zu modifizieren.

Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß bei einem Eingriff in die Untereinheit, insbesondere zum Ein- oder Aus­ schalten eines Gerätesatzes, ein Sprung in der Stellgröße für das jeweilige Gerät und damit ein Sprung in der zugeführten Brennstoffmenge auftritt, der durch das langsame Ansprechen der Regelung erst nach verhältnismäßig langer Zeit ausgeregelt wird. Dadurch wird auch die Gleichmäßigkeit in der Lastverteilung zwischen den einzelnen Gerätesätzen nachhaltig gestört.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das bekannte System so auszugestalten, daß bei einem Eingriff in eine Untereinheit kein Sprung mehr in der Stellgröße für das jeweilige Gerät auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Erfindungsgemäß wird somit, da der Eingriff in die Untereinheit ein Störfaktor ist, die Regel­ schleife mittels Störgrößenaufschaltung "abgekürzt". Wesentlich ist dabei auch die gegenseitige Nachführung der beiden Zähler für den manuellen und den automatischen Modus.

Das Prinzip der Störaufschaltung ist an sich aus der Literaturstelle "SCHÄFER, O.: "Grundlagen der selbsttätigen Regelung", Technischer Verlag Resch KG, 1974, Gräfelfing/München, Seiten 164 und 165 bekannt.

Aus der DE 30 48 991 A1 ist es schließlich noch an sich allgemein bekannt, zur Eingabe von Größen einen Zähler zu verwenden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steuerungs­ systems sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.

Das Steuerungssystem wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Heizkessels mit Kohlefeuerung und der zugehörigen Brennstoff-Zuführung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines auto­ matischen Steuerungssystems;

Fig. 3 ein Diagramm für eine Darstellung des Verfahrens zur Bestimmung eines Steuersignals unter Einbeziehung von Kohle-Zuführern, die sich in einem manuellen Betriebsmodus befinden;

Fig. 4 ein Diagramm für die Darstellung des Verfahrens zur Bestimmung eines Steuersignals unter Einbeziehung von Kohle-Zuführern, die sich im manuellen Betriebsmodus befindet, sowie von Kohle- Zuführern, die sich in einem Automatik-Modus befinden;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm für das in Fig. 2 dargestellte System bei Verwendung eines Computers;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des Schritts 41 im Ablaufdiagramm nach Fig. 5, bei dem das Steuersignal bestimmt wird; und

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des Ausgabeschrittes 45 im Ablaufdiagramm nach Fig. 5.

Im folgenden wird beispielhaft die Anwendung des Steuerungs­ systems auf einen Heizkessel mit Kohlefeuerung für ein Heiz­ kraftwerk beschrieben.

In Fig. 1 ist der Heizkessel mit Kohlefeuerung sowie der dazugehörige Brennstoff-Zuführer (Kohle-Zuführer und Zer­ stäuber) dargestellt, wie er in der eingangs genannten ISA-Veröffentlichung beschrieben ist.

In Fig. 1 ist mit Bezugsziffer 1 der Kessel und mit Be­ zugsziffer 2 eine in diesem Kessel angeordnete Heizröhre bezeichnet. Durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Speisewasserpumpe wird Wasser zugeführt. Bezugs­ ziffer 3 bezeichnet einen Kohle-Zuführer, der die in einem Kohlenbunker 4 gelagerte Kohle einem Zerstäuber 5 zuführt. Die Kohlen-Zuführmenge kann ein­ gestellt werden, beispielsweise indem die Drehzahl des Motors 6 des Kohle-Zuführers mit einer Motor-Ansteuerung 12 verändert wird. Der vom Zerstäuber 5 erhaltene Kohlen­ staub wird durch die von einem entsprechenden, nicht gezeigten Gebläse abgegebene Primärluft durch eine Kohlenstaub- Röhre 7 gefördert und in Kohlebrennern 8a bis 8n verbrannt.

Bezugsziffer 9 bezeichnet einen Gebläse-Luftbehälter, durch den mit einem nicht dargestellten Gebläse sekundäre Verbrennungsluft zu den Kohlebrennern 8a bis 8n geführt wird. Mit der Bezugsziffer 100 ist der Brennstoff-Zuführer bezeichnet, der für jede Kohlenstaub- Röhre 7 vorgesehen ist. Mit einer Meßvorrichtung 101 wird die an jeden der Zerstäuber 5 gelieferte Zuführmenge er­ faßt.

In Fig. 2 ist ein Steuerungssystem mit Störgrößenaufschaltung dargestellt. Mit den Bezugsziffern 28, 29 und 69 sind in den Zeichnungen die Bestandteile dargestellt, die zu der aus der ISA-Veröffentlichung bekannten Anordnung hinzugefügt wurden. In der Zeichnung gibt die Be­ zugsziffer 10 eine Hauptsteuereinheit für die Berechnung des Kohlebedarfs 19 jedes Kohle-Zuführers 3 an. Die Bezugsziffern 11a bis 11n bezeichnen Unter­ einheiten, die für jeden Kohle-Zuführer 3 auf der Grundlage des von der Hauptsteuereinheit 10 berechneten Kohlebedarfs 19 Stellsignale erzeugen.

Die Bezugsziffern 12a bis 12n zeigen Ansteuerungen für die Kohle-Zuführer-Motoren 6a bis 6n. Mit den Motor-An­ steuerungen wird entsprechend der durch die zugehörigen Untereinheiten 11a bis 11n erzeugten Stellsignale 33a bis 33n die Drehzahl der Motoren 6a bis 6n der Kohle-Förderer (Förderbänder) eingestellt.

Die Hauptsteuereinheit 10 hat im einzelnen folgenden Aufbau: Mit den Bezugsziffern 15a bis 15n sind Rückkoppel­ signale für die Kohle-Zuführmenge zu jedem Kohle- Zuführer 3 bezeichnet, wie z. B. die Geschwindigkeit des Kohlenzuführer-Motors oder Förderbandes, das Ausgangs­ signal der Meßvorrichtung 101 (Fig. 1) oder ähnliche. Diese Rückkoppelsignale 15a bis 15n werden von einem Addierer 16 addiert und durch einen Komparator 17 mit einem Sollwert 14 verglichen. Die Ausgabe des Komparators 17 wird auf einen PI (Pro­ portional-Integral)-Regler 18 gegeben, der eine ent­ sprechende Berechnung durchführt und den Kohlebedarf 19 für jeden Kohle-Zuführer 3 ermittelt.

Im folgenden werden im einzelnen die Unter­ einheiten 11a bis 11n beschrieben. Da alle Unter­ einheiten den gleichen Aufbau haben und auf die gleiche Weise arbeiten, wird nur die Unter­ einheit 11a im einzelnen erläutert. Mit Bezugs­ ziffer 20 ist ein Auf-Ab-Zähler angegeben, dessen analoges Ausgangssignal 31 entsprechend Auf-Ab- Betätigungssignalen 21, 22 von einem Benutzer oder einem separaten Computer nach oben und unten gezählt wird. Die Ausgabe dieses Auf-Ab-Zählers 20 wird durch einen Addierer 23 als Modifikation zum Kohlenbedarf-Steuersignal 19 addiert. In diesem Fall wird der Motor 6a mit der Summe der Signale 19 und 31 angesteuert. Diese Operationsbedingung wird im folgenden als "Automatik-Modus" bezeichnet. Mit Bezugsziffer 24 ist ein Auf-Ab-Zähler für manuellen Betrieb angegeben, dessen analoge Ausgabe 32 entsprechend Auf-Ab-Betätigungs­ signalen 25, 26 vom Benutzer nach oben und unten gezählt wird. Die Ansteuerung des Motors 6a mit dem Signal 32 wird im folgenden "Manuell-Modus" bezeichnet.

Bezugsziffer 27 gibt einen Signalauswahlschalter an, der den Ausgang 32 des Analogzählers 24 im manuellen Modus und den Ausgang des Addierers 23 im Auto-Modus auswählt. Die Ausgabe dieses Schalters 27 wird sowohl im manuellen als auch im automatischen Modus zum Stellsignal für den Kohle-Zuführer. Der automatische Betrieb oder "Auto"- Betrieb umfaßt den Hauptbetrieb mit dem Signal 19 und den Modifikations-Betrieb mit der Summe der Signale 19 und 31.

Bekanntermaßen gibt es eine Grenze für die minimale Kohle- Zuführmenge an einen Zerstäuber. Aus diesem Grund muß in Übereinstimmung mit der Belastung des Kessels die Anzahl der arbeitenden Kohle-Zuführer und Zerstäuber gesteuert werden. Die Anzahl der arbeitenden Kohle-Zuführer ändert sich in anderen Worten mit der Belastung des Kessels. Während des automatischen Betriebs ist deshalb das Modifikations­ signal 31 zum Kohle-Zuführer anfänglich 0. Wenn einer der Kohle-Zuführer in Betrieb genommen oder abgeschaltet wird, wird der Auf-Ab- Schalter des Auf-Ab-Zählers 20 betätigt, so daß eine Modifikation erfolgt und das Modifikationssignal 31 am Zählerausgang erhöht oder erniedrigt wird. Damit wird das Kohlebedarfs-Signal 19 für die in Betrieb zu nehmenden oder anzuhaltenden Kohle-Zuführer erhöht oder erniedrigt. In Abhängigkeit von der Betriebsbedingung der Einheit werden oft einige Kohle-Zuführer im manuellen Modus betrieben, indem der Schalter 27 auf "manuell" gesetzt wird. In diesem Fall wirkt das Kohlebedarfs-Signal 19 der Hauptsteuereinheit 10 nur auf die Kohle-Zuführer, die sich im automatischen Betriebszustand befinden.

Während das herkömmliche Steuerungs­ system im wesentlichen den beschriebenen Aufbau hat, werden nach vorliegender Erfindung die funktionalen Elemente 28, 29 und 69 hinzugefügt. Mit Bezugsziffer 28 ist ein Rechner für ein Korrektursignal bezeichnet, der ein optimales Steuersignal für jeden Kohle- Zuführer berechnet. Bei der Bezugsziffer 29 ist ein Addierer gezeigt, der das vom Rechner 28 berechnete Korrektursignal 30 zu dem Steuersignal vom Proportional-Integral-Regler 18 addiert. Die Bezugsziffer 69 gibt ein Subtrahierglied an, das die Differenz zwischen dem Kohlebedarfs-Signal 19 und dem Stellsignal 33a zur Motoransteuerung 12a berechnet. In den jeweils im manuellen Steuermodus arbeitenden Kohle- Zuführern berechnet das Substrahierglied 69 die Differenz zwischen dem tatsächlichen Stellsignal 33a und dem Kohlebedarfs-Signal 19 und gibt das aus dieser Berechnung resultierende Signal auf den Auf-Ab-Zähler 20. Dadurch läßt sich ein Sprung im tatsächlichen Stellsignal 33a vermeiden, wenn der oder die Kohle-Zuführer vom manuellen Steuermodus auf den automatischen Steuermodus umgeschaltet werden. Dieser Vorgang wird an anderer Stelle genauer beschrieben.

Im Korrektursignal-Rechner 28 wird das optimale Steuersignal in Übereinstimmung mit dem gesamten Kohlebedarfs-Sollwert 14, der Ausgabe des Addierers 16 (d. h. den Betrag der Rückkopplung), der Anzahl der automatisch arbeitenden Kohle-Zuführer und der Modifikationssignale für die einzelnen Kohle-Zuführer auf Grundlage der im folgenden beschriebenen Prinzipien be­ stimmt. Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Fall erläutert, daß die Modifikaiton für alle Kohle-Zuführer 0 ist (Fig. 2; 31), d. h. daß sich alle Einheiten im Auto-Modus oder im manuellen Modus befinden. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist die gesamte Kohlezufuhr durch die m Kohle-Zuführer, die im manuellen Betrieb arbeiten, folgendermaßen gegeben:

Hierbei bezeichnet m die Anzahl der Kohle-Zuführer, die sich im manuellen Modus befinden, und CFH(i) die Kohle­ zufuhr für jeden Kohle-Zuführer, der sich im manuellen Modus befindet (mit i = 1 bis m). Mit n wird die Gesamtzahl der Kohle-Zuführer und mit TCFD der gesamte Kohlebedarf bezeichnet.

Die von den (n - m) Kohle-Zuführern im Auto-Modus erbrachte Kohlezufuhr Y₁ ist damit durch Gleichung (1) gegeben:

Die von jedem der Kohle-Zuführer im Auto-Modus zu er­ bringende Kohlezufuhrmenge Y₂ ist durch Gleichung (2) gegeben.

Die Größe Y₂ in Zeichnung (2) ist das Korrektursignal 30 für den in Fig. 1 gezeigten Kohle-Zuführer. In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, in dem gilt: (n - m) = 6.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 die Modifikation für den Kohle-Zuführer beschrieben, wenn die Ausgabe des Zählers 20 nicht 0 ist und zumindest ein Kohle- Zuführer mit einem Modifikationssignal beaufschlagt wird. Wie aus Fig. 2 verständlich wird, wird durch den für jeden Kohle-Zuführer vorgesehenen Addierer 23 das Modifikations­ signal zu dem entsprechenden Kohlebedarfs­ signal 19 addiert. Bei Berechnung des Korrektur­ signals 30 muß deshalb die Kohlezufuhr Y₁ nach Gleichung (1) um die Summe der jeweiligen Modifikationswerte 31 verringert werden. In diesem Fall bezieht sich das mit dem Kohlebedarf-Steuersignal 19 verknüpfte Modifikationssignal 31 natürlich nur auf die im Automatik-Modus befindlichen Kohle-Zuführer. Unter der Annahme, daß für den Kohle- Zuführer j im Automatik-Modus die Modifikation BA(j) ist, und mit j = (m + 1) bis n, ist die von jedem Kohle-Zuführer im Auto-Betrieb zu erbringende Kohlezufuhrmenge Y₃ nach Gleichung (3) gegeben:

Y₃ nach Gleichung (3) ist damit das Korrektur­ signal 30 für den Kohle-Zuführer unter Berücksichtigung der Modifikation für den Kohle-Zuführer. In Fig. 4 ist auf gleiche Art wie in Fig. 3 der Fall (n - 1) = 6 gezeigt.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, wenn das in Fig. 2 dargestellt Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Computers realisiert wird. In diesem Ablaufdiagramm ent­ sprechen die Schritte bis zum Schritt 42 der Verarbeitung in der Hauptsteuereinheit und die Schritte beginnend mit Schritt 43 der Verarbeitung in den Unter­ einheiten 11. Schritt 41 ist im einzelnen im Ab­ laufdiagramm nach Fig. 6, Schritt 45 im Ablaufdiagramm nach Fig. 7 dargestellt. In Fig. 5 entspricht Schritt 34 dem Addierer 16 von Fig. 2, in dem die Summe der Kohle­ zufuhr der betriebenen Kohle-Zuführer berechnet wird, um die gesamte tatsächliche Kohlezufuhr zu erhalten. Schritt 35 entspricht dem Komparator 17 in Fig. 2, der die Ab­ weichung zwischen der gesamten tatsächlichen Kohlezufuhr (Istwert) und dem gesamten Kohlebedarf (Sollwert) berechnet.

Im Schritt 36 werden die im Auto-Modus befindlichen Kohle- Zuführer erfaßt, und der Betriebszustand des Pro­ portional-Integral-Reglers 19 in Fig. 2 wird festgelegt. Die Prozedur springt zum Schritt 37, wenn sich auch nur ein einziger Kohle-Zuführer im Auto-Modus befindet, wodurch der PI-Regler 18 in den Auto-Modus gesetzt, und eine Proportional- Integral-Operation gemäß der im vorhergehenden Schritt 35 erhaltenen Abweichung durchgeführt wird. Ist die Bedingung im Schritt 36 nicht erfüllt (Antwort: NEIN), d. h. sind alle Kohle-Zuführer im manuellen Modus, wird im Schritt 38 eine Abfrage durchgeführt, ob das Setzen des ersten Kohle-Zuführers in den Auto-Modus vorbereitet werden soll.

In diesem Fall bestimmt die Verarbeitung in den Schritten 38, 39 und 40 den Anfangswert des PI-Reglers 18 (Fig. 5, Schritt 37), wenn der Betrieb des ersten Kohle-Zuführers von dem Zustand aus erfolgt, in dem alle Kohle-Zuführer auf Stop stehen. Das heißt, wenn der erste Kohle-Zuführer nach Fig. 2 betätigt wird, wird der Schalter 27 auf "manuell" gesetzt, und der Kohle-Zuführer anschließend durch die manuelle Betätigung des Auf-Ab-Zählers 24 auf die minimale Belastung gefahren, die einen konti­ nuierlichen Betrieb zuläßt. Anschließend wird der Schalter 27 durch Erregen eines nicht gezeigten Relais auf "Auto" verändert. Schritt 38 in Fig. 5 bestätigt die Erregung des Relais. Wenn der erste Kohle-Zuführer für seinen Start manuell betätigt wird, stimmt der Zustand nicht mit dem Er­ regungszustand von Schritt 38 überein. PI-Ausgabe im Schritt 37 wird deshalb im Schritt 40 auf 0 gesetzt. Wenn das Relais erregt ist - der Schalter 27 wird in diesem Zustand nicht auf "Auto" verändert -, wird die Ausgabe des PI-Reglers 18 im Schritt 34 so festgelegt, daß sie mit dem Stellsignal für den ersten Kohle-Zuführer, der Ausgabe des Auf-Ab-Zählers 24, übereinstimmt. Als Folge davon nimmt dieser erste Kohle-Zuführer nach Veränderung der Position des Schalters 27 den automatischen Modus an, und in der nächsten Verarbeitungsperiode springt die Prozedur vom Schritt 36 auf den Schritt 37 und nimmt die Be­ rechnung auf, wobei sie den Wert des vorherigen Schrittes 39 als Anfangswert verwendet.

Anschließend wird im Schritt 41 das Korrektursignal für den Kohle-Zuführer durch den Rechner 28 in Fig. 2 bestimmt. Diese Berechnung wird entsprechend Gleichung (3) durchgeführt. Eine genauere Beschreibung dieses Vorgangs erfolgt an anderer Stelle unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 6. Im Schritt 42 wird der Kohlebedarf berechnet, der dem Signal 19 in Fig. 2 entspricht. Das heißt, die Ausgabe 30 des Korrektur­ signalrechners 28 wird zur Ausgabe des PI-Reglers 18 addiert, und die sich ergebende Summe als das Kohlebedarfssignal 19 verwendet.

Im Schritt 43 wird die Gesamtzahl n der Kohle-Zuführer als der Setzwert N₁ eines Zählers (nicht gezeigt) gespeichert. Im Schritt 44 wird abgefragt, ob der Zähler auf 0 steht. Das heißt, es erfolgt eine Abfrage, ob das Stell­ signal des nächsten Schrittes 45 für alle Kohle-Zuführer berechnet werden soll. Schritt 45, der der Unter­ einheit 11 in Fig. 2 entspricht, berechnet das Stellsignal 33 für jede Motor-Ansteuerung und gibt das Ergebnis dieser Berechnung aus. Diese Komponente wird an anderer Stelle unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm nach Fig. 7 beschrieben. Im Schritt 46 erfolgt eine Verminderung des Zählers; nach Abschluß der Berechnung des Stellsignals für jede Motor-Ansteuerung wird der Zählerstand um 1 verringert. Wenn die Berechnung der Stellsignale für n Motor-Ansteuerungen abgeschlossen ist, wird daher die Abfrage im Schritt 44 bejaht, wodurch die Verarbeitung zum Start zurückkehrt.

In Fig. 6 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm für die Berechnung des Korrektursignals entsprechend Schritt 41 in Fig. 5 dargestellt. Im Schritt 47 wird der Gesamtwert

der Zufuhrmengen der Kohle- Zuführer im manuellen Modus berechnet. Im Schritt 48 wird der Gesamtwert

der an die Kohle-Zuführer im Auto-Modus angelegten Modifikationswerte berechnet. Im Schritt 49 wird entsprechend der oben angegebenen Gleichung (3) das Korrektursignal für jeden Kohle-Zuführer berechnet.

Im Schritt 50 wird die Anzahl (n - m) der Kohle-Zuführer im Auto-Modus registriert und der Setzwert des Zählers entsprechend auf N₂ festgesetzt. Im Schritt 51 erfolgt eine abschließende Abfrage, ob der Zähler auf 0 steht, d. h. eine Überprüfung der oberen und unteren Grenzen des Kohlebedarfs für die Kohle-Zuführer im Auto-Modus (später beschriebene Schritte 52 und 53). In diesem Fall sind die Schritte 52, 53 und 54 darauf gerichtet, das Stell­ signal (Fig. 2; 33) für alle Kohle-Zuführer im automatischen Betriebszustand zu berechnen und abzufragen, ob dieses Stellsignal von den oberen und unteren Grenzwerten für einen sicheren Betrieb der Kohle-Zuführer ab­ weicht oder nicht. In anderen Worten wird im Schritt 52 das Modifikationssignal BA(j) der Kohle-Zuführer im auto­ matischen Modus zu dem im Schritt 49 erhaltenen Korrektur­ signal Y₃ addiert und das Stellsignal Y₄ (Fig. 2; 33) berechnet. Im Schritt 53 erfolgt eine Abfrage, ob das Rechenergebnis Y₄ von Schritt 52 den oberen oder unteren Grenzwert der Kohle-Zuführer überschreitet. In Schritt 54 erfolgt ein Herunterzählen des Zählers. Jedes­ mal, wenn die Überprüfung der oberen und unteren Grenzwerte für einen Kohle-Zuführer abgeschlossen ist, wird der Wert N₂ im Zähler um eins verringert, und die Prozedur kehrt zum Abfrage-Schritt 51 zurück. Wenn im Schritt 51 festgestellt wird, daß die oberen und unteren Grenzwerte für alle im automatischen Modus befindlichen Kohle-Zuführer überprüft wurden, d. h. wenn N₂ = 0, schreitet die Verarbeitung zum Schritt 55 fort.

Im Schritt 55 erfolgt eine Abfrage, ob die Überprüfung der oberen und unteren Grenzen im Schritt 53 für alle Kohle-Zuführer im automatischen Modus durchgeführt wurde. Wenn die Abfrage die Antwort JA erhält, ist eine geeignete Kohle-Zuführsteuerung unmöglich, und der Start oder Stop eines Kohle-Zuführers oder der Kohle-Zuführer wird notwendig. Im Schritt 56 wird deshalb an den Benutzer ein Alarmsignal abgegeben. Im Schritt 57 wird überprüft, ob ein einzelner Kohle-Zuführer die Grenze im Schritt 53 erreicht hat oder nicht. Selbst wenn sich ergibt, daß nur ein einziger Kohle-Zuführer den Grenzwert erreicht hat, ist das im vorhergehenden Schritt 49 berechnete Korrektur­ signal für die Kohle-Zuführer kein optimaler Wert, so daß eine Verarbeitung entsprechend dem später beschrie­ benen Schritt 58 erfolgt und eine erneute Berechnung durch­ geführt wird. Hat dagegen keiner der Kohle-Zuführer den Grenzwert erreicht, wird der im vorhergehenden Schritt 49 erhaltene Wert Y₃ als Optimalwert bestätigt, so daß die Berechnung des optimalen Korrekturwertes abgeschlossen ist. Im Schritt 58 werden die aufgrund des Erreichens des Grenzwertes detektierten Kohle-Förderer als im ma­ nuellen Modus befindlich angenommen, obwohl sie sich im automatischen Modus befinden, um erneut den Korrekturwert zu berechnen, und ihr Stellsignal 33 wird durch den Grenzwert ersetzt. Danach kehrt die Prozedur zum Schritt 47 zurück. Jeder der folgenden Schritte wird anschließend noch einmal ausgeführt, und dieselben Prozeduren werden wiederholt, bis die Abfrage im Schritt 57 ein NEIN ergibt.

Fig. 7 ist ein detailliertes Flußdiagramm des in Fig. 5 mit Bezugsziffer 45 bezeichneten Schrittes, in dem eine Berechnung des Kohlebedarfs für die Motor-Ansteuerung und eine entsprechende Ausgabe erfolgt. Diese Verarbeitung wird für die einzelnen Kohle-Zuführer ausgeführt. Im Schritt 59 in Fig. 7 erfolgt eine Modus-Abfrage für die Kohle-Zuführer.

Befinden sich die Kohle-Zuführer im automatischen Modus, schreitet die Prozedur zum Schritt 60 fort, in dem der Auf-Ab-Zähler 20 in Fig. 2 auf den manuellen Modus gesetzt wird. In diesem Modus kann die Ausgabe des Auf- Ab-Zählers 20 durch das manuelle Auf-Ab-Signal 21 oder 22 erhöht oder erniedrigt werden. Werden diese Signale 21 und 22 nicht wirksam, hält der Zähler 20 die bestehende Ausgabe. Schritt 61 entspricht dem Addierer 23 in Fig. 2. Im Schritt 62 wird der manuell zu setzende Auf- Ab-Zähler 24 in Fig. 2 auf einen Folge-Modus gesetzt. Das heißt, die Ausgabe 32 des Auf-Ab-Zählers 24 wird so eingestellt, daß sie mit dem Stellsignal 33 übereinstimmt, so daß sich das Stellsignal nicht abrupt ändert, wenn der Schalter 27 von "manuell" auf "automatisch" geschaltet wird. Im Schritt 63 wird der Schalter 27 nach Fig. 2 so verändert, daß eine Auswahl der Ausgabe des Addierers 23 erfolgt.

Wenn die Abfrage im Schritt 59 zum Ergebnis "manueller Modus" führt, springt die Prozedur zum Schritt 64, in dem der Zähler 20 nach Fig. 2 auf den Folge-Modus gesetzt und seine Ausgabe so eingestellt wird, daß sie mit der Ausgabe des Subtrahiergliedes 69 übereinstimmt. Nach dieser Maßnahme ändert sich der Betrieb nicht abrupt, wenn der Schalter 27 während der Modus-Umschaltung umgelegt wird. Im Schritt 65 werden der Kohlebedarf 19 und das Modifikations­ signal 31 addiert. Das entspricht dem Addierer 23 in Fig. 2. Im Schritt 66 wird der Auf-Ab-Zähler 24 nach Fig. 2 auf den manuellen Modus gesetzt, so daß seine Ausgabe durch die manuellen Betätigungssignale 25 und 26 erhöht oder verringert werden kann. Im Schritt 67 wird mit dem Schalter 27 nach Fig. 2 die Ausgabe des Zählers 24 gewählt. Im Schritt 68 wird das Stellsignal 33 für die Motor-Ansteuerung im automatischen oder manuellen Modus, das in den Schritten 63 oder 67 erhalten wird, an die entsprechende Motor- Ansteuerung 12 angelegt.

Das beschriebene Steuerungssystem kann auf folgende Weise modifiziert und in die Praxis umgesetzt werden:

• (1) Nach obigen Gleichungen (2) und (3) ist die Belastung zwischen den im automatischen Modus betriebenen Kohle- Zuführern gleichmäßig verteilt. Das Aufteilungsverhältnis der Belastung kann jedoch verändert werden, indem für jeden Kohle-Zuführer im vorhinein ein Korrekturfaktor festgelegt wird.
• (2) Der Kohlebedarf 19 läßt sich unter Verzicht auf den Kom­ parator 17 und den PI-Regler 18 auch allein aus dem Korrektursignal bestimmten, das aus Gleichung (2) oder (3) errechnet wird.

Wie oben angegeben, läßt sich das Steuerungssystem auch auf das Pump-Steuerungssystem für die Einstellung der gesamten Speisewassermenge bei einer Vielzahl von Pumpen oder auf ein Hauptsystem für die Einstellung der Lastauf­ teilung anwenden, wenn von einer Vielzahl von Gasturbinen eine vorgegebene Belastung hervorgebracht werden soll.

Entsprechend der bislang beschriebenen Erfindung kann das Steuerungssystem als ein Brennstoff- Steuerungssystem für Kessel mit Kohlefeuerung Anwendung finden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, so daß es möglich ist, die im automatischen Modus arbeitenden Kohle-Zuführer ständig mit optimaler Lastverteilung zu betreiben und eine derartige Lastverteilung schnell herbeizuführen.

Als Ergebnis kann mit vorliegender Erfindung die Ver­ zögerung von Brennstoff-Steuerungssystemen eliminiert werden, womit sich eine Verbesserung bei der Lastnachführung ergibt.

Da erfindungsgemäß eine Berechnung des optimalen Korrektur­ signals für die Kohle-Zuführer entsprechend Fig. 6 erfolgt, läßt sich damit der Effekt erzielen, daß während des Modifikationsvorgangs für den Start von wartenden Kohle-Zuführern oder den Stop von Kohle-Zuführern, die übermäßig beliefert wurden, für die restlichen Kohle-Zuführer eine optimale Lastverteilung erhalten wird, so daß eine stabile Gesamt-Kohlezufuhr aufrechterhalten werden kann.

Wie in Fig. 6 gezeigt, werden die oberen und unteren Grenzen des Kohlebedarfs für die Kohle-Zuführer überprüft, und, falls irgendein Kohle-Zuführer den Grenzwert erreicht hat, wird das Kohlebedarfssignal erneut berechnet, um schnell und genau den Optimalwert zu erhalten.

Claims (3)

1. Steuerungssystem mit einer Hauptsteuereinheit (10) und einer Anzahl von Untereinheiten (11a-11n), die jeweils ein Stellsignal (33a-33n) für ein Gerät (6a-6n) ausgeben, wobei

• - in der Hauptsteuereinheit ein Sollwert (14) mit der Summe von Rückkopplungssignalen (15a-15n) aus den Geräten (6a-6n) verglichen wird, um über einen Regler (18) ein Steuersignal (19) zu erzeugen, das den Untereinheiten zugeführt wird,
• - in den Untereinheiten ein erster Zähler (20) eine Modifikation des Steuersignales erlaubt und dieses modifizierte Steuersignal in einem Automatik-Modus über einen Schalter (27) als Stellsignal (33a-33n) abgegeben wird,
• - in den Untereinheiten ein zweiter Zähler (24) eine Vorgabe erlaubt, die über den Schalter (27) in einem Manuell-Modus als Stellsignal (33a-33n) anstelle des modifizierten Steuersignals abgegeben wird,
• - im Automatik-Modus bei Veränderung des Wertes des ersten Zählers (20) der zweite Zähler nachgeführt wird und im Manuell-Modus bei Veränderung des Wertes des zweiten Zählers (24) der erste Zähler nachgeführt wird,
• - und aus dem Inhalt des ersten Zählers (20), den Rückkoppel­ signalen (15a-15n) und dem Sollwert (14) in der Hauptsteuer­ einheit (10) ein Korrektursignal (30) berechnet und dem Steuersignal beaufschlagt (29) wird, derart, daß die Belastung zwischen den im Automatik-Modus betriebenen Geräten gleichmäßig verteilt ist.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufteilungsverhältnis der Belastung durch einen vor­ gegebenen Korrekturfaktor für jedes Gerät verändert wird.

3. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal (33a-33n) für die Geräte (6a-6n) mit oberen und unteren Grenzwerten verglichen wird, und daß bei Über­ schreiten eines Grenzwertes das Korrektursignal (30) neu berechnet wird.