Способ управления подачей воздуха в топку котла

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и позволяет повысить надежность и точность оптимизации подачи воздуха при статических и переменных режимах работы котла. Управление Подачей воздуха в топку котла производится с помощью микропроцессорной электронно-вычислительной машины . В последнюю предварительно записывают программу вычисления управляющих и корректирующих сигналов по информации, поступающей от датчиков 2 расхода топлива, 3 расхода воздуха , 4 нагрузки и 6 состава дымовых газов, и программу вычисления корреляционной функции нагрузки на соответствующем интервале времени. Количество водорода и избыток азота в уходящих газах измеряют с помощью одного датчика.Двухпредельные ограничения по сигналу избыточного азота записывают в оперативную память машины . При избытке азота выше или ниже предельных значений приостанавливают изменение корректирующего сигна ла в сторону уменьшения. При избытке азота ниже второго предельного значения осуществляют диагностику анали затора и объекта управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. - & (Л Дымовые газы BoedijKj топку

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН (19) (11) (51) 4 F 23 N 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(ымодые газы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3857922/24-06 (22) 22.02.85 (46) 23.05.87. Бюл. ¹ 19 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) Ж.Л. Гохберг, С.В. Тигеев, В.В. Крайнов, В.Н. Шляпин и В.Ф. Жилицкий (53) 621. 182.261(088.8) (56) Automatic Control ups heater

combustion eff iciency. — Process Eng., 1982, 10, ¹ 3, 7, 30, 41. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ВОЗДУХА В ТОПКУ КОТЛА (57) Изобретение относится к области теплоэнергетики и позволяет повысить надежность и точность оптимизации подачи воздуха при статических и переменных режимах работы котла. Управле. ние подачей воздуха в топку котла производится с помощью микропроцессорной электронно-вычислительной машины. В последнюю предварительно записывают программу вычисления управляющих и корректирующих сигналов по информации, поступающей от датчиков

2 расхода топлива, 3 расхода воздуха 4 нагрузки и 6 состава дымовых газов, и программу вычисления корреляционной функции нагрузки на соответствующем интервале времени. Количество водорода и избыток азота в уходящих газах измеряют с помощью одного датчика. Двухпредельные ограничения по сигналу избыточного азота записывают в оперативную память машины. При избытке азота выше или ниже предельных значений приостанавливают изменение корректирующего сигнаCl ла в сторону уменьшения. При избытке азота ниже второго предельного значения осуществляют диагностику анализатора и объекта управления. 2 s.n. ф-Jib) 1

1312326 при fT < t < (Т+1)Т, 25 „(ХТ) = Y(n-1) (PT) + Y„(IT);

"й (n) U."

ЛУ (ХТ)= +(1V„* (n)-\7 .,К) при

U* (n) -U* < 0

2 н сй (УТ)= -() V* (и)-U* ) К) при jU* (n)-U*1> У

Цр Н2 Н и (pN> )тек (pN ), (pN ) — предельные ограничения I, II по количеству избыточного азота соответственно.

При выполнении условия И вЂ, где

iT

4S й1 — частота самой высокочастотной составляющей изменения расходов топлива и воздуха, система управления подачей воздуха с применением микроЭВМ может рассматриваться как непреgp рывная, тем более, что для современных микропроцессоров Т < 0,02 с.

B то же время корректирующий сигнал

У„ПТ1, учитывая динамическое свойство цепи измерения состава газов, дол55 жен рассматриваться как дискретно изменяемое задание регулятору подачи воздуха, которое на интервале времени определения управляющего воздействия остается постоянным, однаИзобретение относится к теплоэнергетике, в частности к оптимальному управлению процессом сжигания топлива с минимальными избытками воздуха. 5

Цель изобретения — повышение надежности и точности оптимизации подачи воздуха при статических и переменных режимах рабаты котла.

На чертеже представлена функциональная схема системы автоматической оптимизации сжигания топлива, реализующей предлагаемый способ.

Система состоит из микропроцессорной электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 1, к которой подключены датчики 2-5 соответственно расхода топлива, расхода воздуха, нагрузки и времени суток и датчик 6 со,става дымовых газов, выдающий сигналы недожога — количества Н и избыточного азота (pN<), дуль 7 связи и привод 8 направляю- щего аппарата 9 дутьевого вентилятора.

Способ осуществляется следующим образом.

В микропроцессорной ЭВМ 1 предварительно записывают программу вычисления управляющих и корректирующих

5Y„(IT ) = 0

Y (t) = К (p-Ч) (УТ j + — — 2 ( — 7)(1 TJ

К Т П где U* — код заданного содержания н водорода в пробе для беспоисковой оптимизации задание устанавливают в пределах 0,003-0,005% Н

U* (n) — код содержания водорода

Ng в текущей пробе;

К вЂ” коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя и интегратора, предназначенных для вычисления и вывода корректирующего сигнала; — зона нечувствительности системы по информационному сигналу недожога (водорода); сигналов по информации, поступающей от датчиков 2-4 и 6, и программы вычисления корреляционной функции нагрузки на соответствующем интервале времени, задаваемом датчиком 5 времени суток,и вычисления периодичности следования анализов дымовых газов T = 1T, %

Алгоритм определения управляющего сигнала Y> (t):

Y„(t)=K (B-V+Y )(:1Т1+ g (В-V-Y ХiTQ

К Т где  — сигнал датчика расхода топлива;

V — сигнал датчика расхода воздуха;

К T — коэффициент усиления и время интегрирования в ПИ алгоритме;

У ПТ) — величина корректирующего сигнала, вычисленного на и-и шаге;

Т вЂ” время цикла вычисления управляющего сигнала в микро-ЭВМ.

Алгоритм вычисления корректирующего сигнала:

1312326 ко может изменяться от анализа к анализу дымовых газов, при этом 1 — 2000-3000.

Анализы газон при включении оптимизирующей системы первоначально

5 производятся с периодом времени(IT), величина которого определяется длительностью идентификации Н и pN в текущей пробе газов на хроматографе, а также динамикой объекта управления 10 и хранится в памяти микро-3ВН. С этой периодичностью система определяет по результатам каждого анализа величину корректирующего сигнала по приведенному алгоритму и устанавлива- 15 ет оптимальное соотношение топливовоздух на соответствующей нагрузке путем воздействия управляющего сигнала через модуль 7 на привод 8 направляющих аппаратов 9. 20

Двухпредельные ограничения по сигналу избыточного азота (pN )z и (pN ) т записывают в оперативную память микро-ЭВИ, исходя из максимального значения сигнала pN при оптимальном со- 25

1отношении топливо-воздух. При этом учитывают, что сигнал рМ слабо чув. ствителен к случайным флуктуациям фа, кела при режимах сжигания с минималь ными избытками воздуха, уменьшение 30 сигнала pN при одновременном присут 2 ствии недожога оповещает о локальных нарушениях в организации горения (распределение воздуха между горелками, разрушение горелки и т.д.). При работе в зоне, близкой к оптимальным с, это становится очевилным при изменении избытков воздуза íà 10-157., r что определяет (рИ ) = 0,85(рИ„)

Если система работает согласно приве-40 денному алгоритму, она, изменяя величину корректирующего сигнала, устраняет недожог, что, однако, приводит к дальнейшему уменьшению сигнала

pN . При исчезновении недожога воз- 45 действие в сторону уменьгения подачи воздуха прекращается. В случае локальных нарушений на любой из горелок оптимизация режима в целом по обеим составляющим целевой функции 50 недостижима, поиск оптимума системой прекращается, корректирующий сигнал оставляют без изменений, причем во избежание случайных оценок при флуктуациях факела в топке задается ин- 55 тервал (pN ) — (pN д) 6 0,05(pN )„„

Дальнейшее уменьшение сигнала (равд) „ <(рГ1 ) может быть вызвано как значительным разрушением горелки или уплотнения топки котла, так и нарушениями работы анализатора, однако вследствие того, что при (pN ) - (pN } (pN ) система осуществляет оповещение эксплуатационного персонала и он готов принять соответствующие меры,.первое менее вероятно, чем второе, анализатор переводят в режим внутренней диагностики, в процессе которой микро-3ВМ опрашивает основные параметры анализатора и при норме таковых выдает информацию о разгерметизации газовой схемы, корректирующий сигнал не вычисляется, а управления подачей воздуха осуществляется по соотношению топливо-воздух с запасом по воздуху °

В первые сутки после включения анализатор работает с постоянным и минимальным временем следования анализов Т = 1Т при этом в соответЭ ствуюшеи области памяти микро-ЭВГ1 происходит формирование массива данных изменения нагрузки, определение

1согласно сигналам датчика времени суток квазистационарных участков суточного графика нагрузки, определение для этих участков интервалов времени следования анализов и вычисления корректирующих сигналов. Вычисленные интервалы времени заносятся в ОЗУ мик ро-3ВМ, и их используют для измене-. ния времени следования анализов и корректирующих сигналов на каждом квазистационарном участке суточного графика во все последующие сутки работы оптимизации, при этом ежесуточно производится автоматическая коррекция периодичности оптимизации на последующие сутки по результатам вычисления Т за сутки предыдущие. Такой алгоритм работы системы оптимизации с переменным интервалом времени позволяет резко сократить число анализов и коррекций, свести к минимуму колебательные режимы в системе оптимизации, увеличить точность и надежность оптимизации благодаря щадящему режиму работы анализатора.

Так, если в первые сутки анализы и вычисления корректирующих воздействий производят через каждые 90 с, то в последующее время средние значения интервалов возрастают до 600700 с, а в ночное время при статическом характере нагрузки до 3600 с, это значение интервала времени уста1312326

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Составитель M. Лазутов

Техред Л.Олийнык Корректор Г. Решетник

Редактор И. Николайчук

Заказ 1954/35 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое прецприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 новлено как максимальное для проведения анализов и диагностики системы оптимизации при неизменном значении нагрузки. Такие режимы работы характерны для крупных энергоблоков, где внедрение данного способа оптимизации может дать значительную экономию топлива и сократить выбросы в окружающую среду.

При случайном отклонении расхода топлива В от текущего значения на величину, превышающую 0,1 от B „, происходит инициализация программы BE)1полнения анализов и вычисления корректирующих воздействий через минимальные интервалы времени 1Т, которые после достижения оптимального режима опять заменяются на времена, соответствующие данному участку суточ ного графика нагрузки. Это позволяет избежать режимов с недожогом и большими избытками воздуха при переменных нагрузках на объекте управления.

1. Способ управления подачей воздуха в топку котла путем измерения расходов топлива, воздуха, нагрузки и формирования по последним управляющих сигналов на направляющие аппараты дутьевых вентиляторов и корректирующего сигнала по параметрам, характеризующим оптимальность соотношения топливо-воздух, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и точности оптимизации подачи воздуха при статическом и переменном режимах работы котла, дискретно измеряют с помощью одного датчика (хроматографического анализатора) количество водорода и избыток азота в уходящих газах, устанавливают для избытка азота два предельных значения, сравнивают с ними измеренное значение избытка азота и при значении последнего выше первого предельного значения и при отсутствии или количестве водорода меньше заданного используют его в качестве параметра, характеризующего оптимальность соотношения топливо-воздух, и формируют корректирующий сигнал на уменьшение подачи воздуха через интервалы вре10 мени, величины которых изменяют по сигналу от датчика времени суток и определяют в зависимости от частотной характеристики соответствующего участка суточного графика нагрузки, 15 вычисленной по ее корреляционной функции, при значении избытка азота мень ше первого и выше второго предельных значений приостанавливают изменение корректирующего сигнала в сторону

20 уменьшения, а при избытке азота ниже второго предельного значения осуществляют диагностику анализатора и объекта управления.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю25 шийся тем, что при случайном быстром изменении расхода топлива на величину, большую 10K от расхода топлива при максимальной нагрузке, измеряют количество водорода и избыЗ0 ток азота и формируют корректирующие сигналы через минимальные интервалы времени, необходимые для идентификации измеряемых параметров, а в момент достижения оптимального соот35 ношения восстанавливают интервал времени, определенный в зависимости от частотной характеристики нагрузки.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при переменном

40 1режиме и увеличении расхода топлива, в интервалах времени между измерениями количества водорода и избытка азота, формируют корректирующий сигнал на увеличение подачи воздуха до эадан45 ного избытка.