Устройство для регулирования температуры ваграночного дутья

 

Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, в частности к регулированию температуры ваграночного дутья (ТВД) в рекуператорах с топочной камерой для сжигания ваграночного газа и дополнительного топлива. Цель изобретения - уменьшение потерь тепла с горячим воздухом (ГВ), удаляемым в атмосферу , и повышение надежности работы. Устройство содержит регулятор 3 ТВД, изменяющий задание расхода дополнительного топлива, а также третий регулятор 9, управляющий расходом сбрасываемого ГВ, дифференциатор 14 и сумматор 7. Вход дифференциатора 14 связан с датчиком 15 расхода ваграночного дутья, а выход через сумматор 7 соединен с входом третьего и выходом четвертого регуляторов 9,12. Вход регулятора 12 соединен с датчиком 13 температуры труб рекуператора. Работа устройства сопровождается минимальными потерями тепла с выбрасываемым ГВ, что приводит к экономии знергоресурсов. При этом достигается хорошее качество компенсации возмущений ТВД от изменений его расхода и создаются условия дпя увеличения срока службы рекуператора. 2 ил. ( (Л о о 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . ::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с,1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ВАГРАНОЧНОГО ДУТЬЯ (57) Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, в частности к регулированию температуры ваграночного дутья (ТВД) в рекуператорах с топочной камерой для сжигания ваграночного газа и дополнительного топлива. Цель изобретеалием (21) 4187427/23-02, (22) 08.01.87 (46) 30.06. 88. Бюл. У 24 (71) Киевский институт автоматики им. XXY съезда КПСС (72) В.А.Дикий, А.И.Тьппко, В.Н.Иванов, Ю.Г.Курмьппкин и М.И.Петровский (53) 660.189.2(088.8) (56) Тебеньков Б.П.Рекуператоры для промышленных печей. М.: Металлургия, 1975, с. 212. 213, Авторское свидетельство СССР

N 1314213,,кл. F 27 В 1/26, 1985.

ÄÄSUÄÄ 1406437 А1 ния — уменьшение потерь тепла с горячим воздухом (ГВ), удаляемым в атмосферу, и повьппение надежности работы.

Устройство содержит регулятор 3 ТВД, изменяющий задание расхода дополнительного топлива, а также третий регулятор 9, управляющий расходом сбрасываемого ГВ, дифференциатор 14 и сумматор 7. Вход дифференциатора 14 связан с датчиком 15 расхода ваграночного дутья, а выход через сумматор 7 соединен с входом третьего и выходом четвертого регуляторов 9,12 °

Вход регулятора 12 соединен с датчиком 13 температуры труб рекуператора.

Работа устройства сопровождается минимальными потерями тепла с выбрасываемым ГВ, что приводит к экономии энергоресурсов. При этом достигается хорошее качество компенсации возмущений ТВД от изменений его расхода и создаются условия для увеличения срока службы рекуператора. 2 ил.

1 140б4

Изобретение относится к управлеНию теплообменными аппаратами, а

Именно к регулированию температуры

Нагрева воздуха в ваграночных рекупе5 раторах, оборудованных топочной камерой для сжигания ваграночного газа

И дополнительного топлива.

Целью изобретения является уменьп1ение потерь тепла с горячим воздухом, удаляемым в атмосферу, и упроще1

Иие устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема редлагаемого устройства; на фиг.2 ,рафик изменения параметров устройст- 15 а, где А — расход ваграночного утья; Б — температура горячего ду-. ья;  — выходной сигнал дифферен иатора; à — расход воздуха, удаляемого в атмосферу; Д вЂ” расход дополни-20

Фельного топлива; Š— выходной сигнал сумматора.

Устройство содержит последователь.но соединенные датчик 1 температуры

Ьаграночного дутья и первый (анапо- 25 говый) регулятор 2, выход которого

1 йодключен к первому входу второго егулятора 3. Выход регулятора 3 ерез первый исполнительный механизм

4 с датчиком 5 положения связан с регулирующим органом 6 на трубопроводе дополнительного топлива. Выход

Датчика 5 положения этого исполнительного механизма соединен с вторым

Эходом второго регулятора 3. На первый вход сумматора 7 подключен выход

Датчика 8 расхода горячего воздуха, удаляемого в атмосферу. Выход сумма zopa 7 соединен с вторым входом пер ого регулятора 2 и с входом третьего регулятора 9, выход которого связан с вторым исполнительным механизмом 10, сочлененным с регулирующим органом 11 в отводящем патрубке, соединяющем магистраль горячего дутья с атмосферой. На второй вход сумматора 7 подключен выход четвертого (аналогового) регулятора 12, вход которого соединен с выходом датчика

13 температуры труб рекуператора.

Третий вход сумматора 7 соединен с

50 выходом дифференциатора 14, на вход которого подсоединен выход датчика

15 расхода:ваграночного дутья.

Устройство работает следую@им образом.

Рассмотрим работу устройства при возникновении характерного возмущения температуры дутья — скачкообраэ

37 ного изменения расхода ваграночного дутья.

В установившемся режиме температура ваграночного дутья равна заданному значению. Рассмотрим случай, когда сжигается номинальное количество колошникового газа с низким или средним значением теплоты сгорания.

При этом трубы рекуператора интенсивно охлаждаются воздухом и температура труб не превышает предельного значения. В связи с этим выходная величина регулятора 12 уменьшается до нуля, а это значит, что регулирующий орган 11 в отводящем патрубке закрыт.

Регулирующий орган в трубопроводе дополнительного топлива занимает промежуточное положение.

В момент скачкообразного уменьшения расхода дутья на выходе дифференциатора 14 появляется сигнал, поступающий на третий вход сумматора 7.

Выходной сигнал сумматора поступает на вход регулятора 9, который в соответствии с начальной величиной этого сигнала и выбранным, например, ПИзаконом регулирования открывает регулирующий орган 11 в отводящем патрубке. Поскольку регулирующий параметр (расход возДуха, удаляемого в атмосферу) характеризуется практически полным отсутствием запаздывания и весьма малой постоянной времени (доли секунды), то на входе быстродействующего регулятора 9 сигнал рассогласования в процессе регулирования незначительно отклоняется от куля.

Постоянная времени экспоненты, по которой дифференциатор 14 через сумматор 7 уменьшает в последующем задание регулятору 9, составляет 1012 мин. По мере уменьшения расхода воздуха, удаляемого в атмосферу, температура дутья начинает увеличивать-. ся и на входе регулятора 2 возникает сигнал рассогласования. Выходной аналоговый сигнал регулятора 2 поступает как задание на вход пропорционального регулятора 3, который с помощью исполнительного механизма перемещает топливную регулирующую заслонку в сторону уменьшения сигнала рассогласования. Настройки регулятора 2 установлены в соответствии с инерционными характеристиками температуры дутья (постоянная времени

10-12 мин, запаздывание 1,2-1,5мин).

В процессе регулирования температуры

1406437 дутья расход дополнительного топлива плавно уменьшается до установившегося состояния. В установившемся состоянии регулирующий орган ll горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, полностью закрывается. При этом уменьшается расход дополнительного топлива по сравнению с прототипом и устраняется опасность перегрева труб рекуператора.

При увеличении расхода дутья, когда в предшествующем этому состоянии регулирующий орган 11 полностью закрыт, на выходе сумматора 7 возникает некомпенсированный сигнал, уменьшающийся во времени по экспоненциальному закону. Этот сигнал поступает на вход регулятора 2 температуры дутья. Как показано вышее, если при скачкообразном увеличении расхода ваграночного дутья на выход регулятора температуры дутья подать сигнал от корректирующего звена с передаточной функцией реального дифференцирующего звена, то этим достигается полная компенсация возмущения. Таким образом, если параметры дифференциатора выбрать в соответствии с уставками регулятора и отношением коэффициентов передачи объекта при изменении расхода дутья и дополнительного топлива, то условия инвариантности температуры дутья от увеличения расхода дутья выполняются. Расход дополнительного топлива при этом изменяется скачком.

На фиг.2 (кривая Д) показано изменение расхода дополнительного топлива при функционировании известного устройства. Расход топлива в этом случае изменяется скачкообразно как при уменьшении, так и при увеличении расхода дутья, но на меньшую величину. Эта разность с учетом продолжительности интервала понижения производительности вагранки предопределяет дополнительную экономию тепла.

Если скачкообразное увеличение расхода ваграночного дутья происходит в момент, когда переходный режим не закончен после предшествующего уменьшения расхода дутья (на ту же величину) регулятор 9 полностью закрывает регулирующий орган, а затем пропорционально оставшемуся сигналу рассогласования на его входе формируется динамическое корректирующее воздействие на вход регулятора 2.

Аналогичным образом устройство функционирует, когда в установившемся режиме с малым расходом дутья имеет

5 место выброс горячего воздуха в атмосферу, вызванньш достижением температурой труб рекуператора заданного предельного значения.

В случае существенного увеличения

lð теплоты сгорания колошникового газа тепловьщеление в топочной камере уве-. личивается, что приводит к повышению теплосодержания продуктов ropeéèÿ и может привести к превышению темпера15 турой труб предельного значения. На входе регулятора )2 возникает сигнал рассогласования, в результате чего появляется аналоговый сигнал и на его выходе, который поступает на вход усилителя 7 и регулятора 9. Регулятор 9 с помощью йсполнительного механизма 10 начинает перемещать регулирующий орган ll в сторону откры-. тия. Количество воздуха, проходящего

25 через рекуператор, увеличивается, вызывая тем самым снижение температуры труб рекуператора. Регулятор 9 увеличивает расход воздуха до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассог"

gp ласования на входе аналогового регулятора 12.

B связи с большой инерционностью и запаздыванием температура ваграночного дутья в результате функционирования регуляторов 12 и 9 может вообще не отклониться от заданного значения или это отклонение будет незна.чительным. При возникновении отклонения появляется сигнал рассогласования на входе аналогового регулятора

2, вызывая тем самым изменение его выходной величины, что приводит к появлению сигнала рассогласования на входе пропорционального регулятора

3. Последний с помощью исполнительного механизма 4 перемещает регулирующий орган 6 дополнительного топлива на величину, пропорциональную рассогласованию.

Изменение выходной величины регулятора 2, а следовательно, и перемещение регулирующего органа 6 происходит до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласования на входе регулятора 2. Параметры настроек регуляторов 2 и 12 устанавливаются с учетом динамических свойств соответственно температуры дутья и температуры труб рекуператора. При этом регулятор 12!

406437

ВНИИПИ Заказ 3182! 37

Тираж,. ЖО Подписное

Произв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проек ая, 4 как более быстродействующий эффективно компенсирует все возмущения, вызванные изменением теплоты сгорания колошникового газа, и тем самым спо,собствует стабилизации температуры ваграночного дутья.

Относительная простота устройства (в сравнении с прототипом) обуславливает его более высокие зксплуа- )g

:тационные характеристики, Высокое

Качество регулирования температуры

:дутья с помощью предлагаемого устройства приводит к снижению расхода дополнительного топлива и удельного )g .расхода кокса, увеличению срока служ:бы труб рекуператора. .Формула изобретения

Устройство для регулирования тем,пературы ваграночного дутья преимущественно в рекуператоре с топочной камерой для сжигания колошникового газа и дополнительного топлива, со- 25 держащее последовательно соединенные датчик температуры дутья, первый ре гулятор, второй регулятор и первый снабженный датчиком положения исполнительный механизм, соединенный с ре- ЗО гулирующим органом на трубопроводе дополнительного топлива, причем датчик положения этого исполнительного механизма подсоединен на второй вход второго регулятора, последовательно соединенные третий регулятор, второй исполнительный механизм, регулирующий орган в отводящем патрубке, соединяющем трубопровод горячего дутья с атмосферой, последовательно соединенные датчик температуры труб рекуператора и четвертый регулятор, датчик расхода ваграночного дутья, датчик расхода горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь тепла с горячим воздухом, удаляемым в атмосферу, и упрощения устройства, оно снабжено дифференциатором и сумматором, причем первый вход сумматора соединен с выходом датчика расхода горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, второй его вход соединен с выходом четвертого регулятора, а третий вход соединен с выходом дифференциатора, на вход которого подсоединен выход датчика расхода ваграночного дутья, выход сумматора соединен с входом третьего регулятора и с вторым входом первого регулятора.