Система автоматического регулирования расхода общего воздуха котла

 

Изобретение относится к теплоэнергетике . Целью изобретения является повышение экономичности работы котла и надежности системы управления. Это достигается тем, что датчик 1 химнедожога подключен через сумматор 7, нелинейный элемент 5 и динамический блок 6 к регулятору 4 общего воздуха, к другим входам которого подключены датчики 2 и 3 расхода общего воздуха и топлива. Причем датчик 2 расхода общего воздуха подключен также к сумматору 7, а динамический блок 6 выполнен в виде интегрирующего звена Нелинейный элемент 5 имеет зону нечувствительности, соответствующую оптимальному коэффициенту избытка воздуха; поэтому корректировка расхода воздуха по величине сигнала датчика 1 химнедожога в процессе регулирования происходит только в том случае, когда сигнал на выходе сумматора 7 не попадает в зону нечувствительности нелинейного элемента 5. 2 ил. К исполнительному

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

n>)s F 23 N 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4759737/06 (22) 20.11.89 (46) 15.12.91. Бюл, N. 46 (71) Белорусское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института

"ВНИПИ знергопром" и Белорусский политехнический институт (72) В.К.Судиловский, И.Г.Богданович, В.И.Назаров, В.П.Крупнов и А.Ф.Федоров (53) 621.182.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1035347, кл. F 24 F 5/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1353981, кл. F 23 N 1/00, 1985. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ОБЩЕГО ВОЗДУХА КОТЛА (57) Изобретение относится к теплоэнергетике. Целью изобретения является повыше„„Я2„„1б98583 А1 ние экономичности работы котла и надежности системы управления. Это достигается тем, что датчик 1 химнедожога подключен через сумматор 7, нелинейный элемент 5 и динамический блок 6 к регулятору 4 общего воздуха, к другим входам которого подключены датчики 2 и 3 расхода общего воздуха и топлива, Причем датчик 2 расхода общего воздуха подключен также к сумматору 7, а динамический блок 6 выполнен в виде интегрирующего звена. Нелинейный элемент

5 имеет зону нечувствительности, соответствующую оптимальному коэффициенту из. бытка воздуха; поэтому корректировка расхода воздуха по величине сигнала датчика 1 химнедожога в процессе регулирования происходит только в том случае, когда сигнал на выходе сумматора 7 не попадает в зону нечувствительности нвлинейного элемента 5. 2 ил, 1698583

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на котлоагрегатах районных и промышленных котельных.

Известны автоматические системы регулирования расхода общего воздуха, содержащие датчики измерения расхода воздуха, кислорода и химнедожога, регулятор общего воздуха, сумматор. Данные системы автоматического регулирования не

10 позволяют поддерживать оптимальное соотношение топливо — воздух ввиду того, что содержание кислорода в газах не будет соответствовать действительному значению из-за присосов воздуха в газовом тракте котла до места замера.

Наиболее близким техническим решением является система управления процессом горения, содержащая датчики расхода

20 общего воздуха, топлива, регулятор общего воздуха, сумматор, нелинейный элемент и динамический блок, причем датчики расходов общего воздуха и топлива подключены к регулятору общего воздуха. Недостатком данной системы является то, что, отрабаты25 вая "жесткое" задание в широком диапазоне нагрузок котла и изменений его ° состояния, она не способна выйти в область минимальных избытков воздуха, т.е.

30 система не способна вести поиск области оптимального процесса горения.

Целью изобретения является повышение экономичности работы котла и надежности системы управления.

Поставленная цель достигается тем, что выход датчика химнедожога подключен через сумматор, нелинейный элемент и динамический блок к регулятору общего воздуха, причем выход датчика расхода общего воздуха соединен с входом сумматора, а динамический блок выполнен в виде интегрирующего звена.

На фиг.1 изображена структурная схема системы регулирования расхода общего воздуха котла; на фиг.2 — характеристика нелинейного элемента.

Система включает датчики химнедожога 1, расходов общего воздуха 2 и топлива

3, регулятор 4 общего воздуха, нелинейный элемент 5, динамический блок 6 и сумматор

7, Датчик 1 химнедожога через сумматор 7, нелинейный элемент 5 и динамический блок

6 подключен к регулятору 4 расхода общего воздуха, второй и третий входы которого соединены с выходами сбответственно датчиков расхода общего воздуха 2 и топлива

3, причем датчик 2 расхода общего воздуха подключен к сумматору 7.

Система автоматического регулирования расхода общего воздуха работает следующим образом, При отсутствии в продуктах сгорания химнедожога (по окиси углерода СО), что связано с избыточной подачей воздуха QB в топку котла, на выходе датчика 1 химнедожога имеем нулевой сигнал, а на выходе сумматора 7 — сигнал д . Сигнал д представляет собой масштабированный сигнал по расходу общего воздуха от датчика 2, т.е. д = а Qa, где а2 — масштабный коэффициент сумматора 7, Так как нижняя in верхняя границы зоны нечувствительности нелинейного элемента 5 задаются соответственно как д и 2 д(см. фиг.2), то на выходе нелинейного элемента 5 будем иметь сигнал

U =- д. Последний поступает на входдинамического блока 6, где на выходе. после его интегрирования, имеем;

Ла, = Ло, 4- )LI dt = AQI — )д й(1}

0 о где Л Q„— значение сигнала, соответствующее предыдущему состоянию интегратора

6;

Т вЂ” постоянная интегрирования динамического блока (интегратора) 6;

t — время, по которому производится интегрирование.

Сигнал Л Ql подают на вход регулятора

4 общего воздуха, где его суммируют с сигналами по расходу общего воздуха QB и расходу топлива Вт. Далее суммарный сигнал рассогласования я = B> — О, + h,Q, преобразуют по заданному закону управления.в управляющее воздействие р. Так как сигнал ЛС4 изменяется (уменьшается ввиду

1 того, что — j dt уменьшается, это вызываТ ет соответствующее изменение и величины рассогласования, я < О. В процессе регулирОвания осуществляется компенсация этого изменения за счет уменьшения расхода общего воздуха Q>. Это приведет к неполному сгоранию топлива и появлению в дымовых газах на выходе из топки продуктов неполного сгорания — окиси углерода (СО). В результате этого на выходе датчика 1 получим сигнал по С0, отличный от нуля, а на выходе сумматора 7 — сигнал Л= СО - д. При этом с ростом величины химнедожога сигнал U на выходе нелинейного элемента 5 стремится к величине, при которой (cM. фиг,2) концентрация попадает в зону ЛH нечувствительности нелинейного элемента

5, т.е. U = О, Зона нечувствительности Л Н формируется таким образом, чтобы она соответствовала оптимальному коэффициенту

1698583

55 избытка воздуха в топке котла, а значит максимальной экономичности работы котла. Этому режиму работы котла соответствует. определенное содержание продуктов неполного сгорания (окиси углерода) в дымовых газах на выходе иэ топки. Так как на выходе нелинейного элемента 5 сигнал

0 = О, т.е. величина химнедожага, соответствует оптимальной величине, то согласна (1) AQt == const и е = О, и на этом процесс регулированля прекращается. При превышении величины химнедожога сверх оптимального на выходе датчика 1 имеем сигнал

CO > 2 д, вследствие этого сигнал ЛО изменяется (увеличивается ввиду того, 1 что — f Udt увеличивается), и саагветсго венно изменяется величина рассогласования, е >0. Камггенсация aTol o изменения, ь отличие от случая отсутствия химнедожага, осуществляется путем увеличения расхода

Qa общего воздуха. Это ведет к снижению химнедожога (CO) да величины, при котора: сигнал на выходе нелинейного элемен а

5 U = О и величина h,Q =-const,а е =-О. Как только величина химнедожога попадает в оптимальную зону, процесс регулирования прекращается.

Таким образом, если содержание продуктов неполного сгорания в газах на выходе из топки не соответствует оптимальному значению, то система регулирования формирует итерационный сигнал AQ> с шаt гом — f Udt и приводит соотношение

Т. топливо — воздух,к оптимальному значению, Формирование значения S посредством сигнала по расходу общего воздуха QB позволяет, ва-первых, получить итсрационный шаг регулирования, пропорциональный — f Udt, и зону нечувствительности

Т о

Л К, зависящие ат нагрузки котла, качества исходного топлива, ва-вторых, обеспечить динамическую коррекцию шага итераций. Это определяется тем, что содержание избыточного кислорода, обеспечивающее максимальную экономичность при полном сгорании топлива, не является величиной постоянной. а зависит от ряда факторов, таких как нагрузка котла и состав топлива. Так, при снижении нагрузки котла уменьшается и общее количество воздуха, подаваемое в топке котла, вследствие чего

3Г ухудшаются условия смесеобразавания и горения топлива. Это же является причиной того, что с понижением нагрузки котла зона оптимальной концентрации СО смещается в область более низких значений (см. фиг.2), Кроме того, в этом случае уменьшается ве1 личина итерационного шага — f Обт, что

Т позволяет осуществлять более "тонкий" Ilo иск оптимальной зоны СО в условиях ухудшения условий сжигания топлива.

Динамическая корректировка шага ите1 рацил — (Uot «беспечивается тем, что сигТо нал по pacxo„ .ó воздуха Qs является онеоежающим па отношению к более инерционному сигналу па химнедажагу. Эта позволяет уп редить возмущающее воздействие па:.-:агрузке котла, а значит осуществлять более качественное регулирования расхода об-.цега воздуха.

Предлагаемая система автоматического регулирования расхода воздуха котла полностью реализуется на широко используемой в энергетике регулирующей аппаратуре

"КРСКАД" или "КАСКАД-2".

Экачамическаг эффективность G., внедрения на котлах предлагаемой системы регулирования будет обеспечиваться„ ва-первых, снижением суммарных потерь теплоты с уходящими газами л химической неполноты сгорания, и, ва-вторых, снижением потери, вызванной затратами электроэнергии на тягу и дутье. Па экспертным оценкам для котла ГМ-50-1 это позволит получить экономлю топлива порядка 0,3—

0,5 $ или 2000-3000 рублей в гад.

Формула изобретения

Система автоматического регулирава.- ия расхода общего воздуха котла, содержацая датчики расходов общего воздуха и топлива, подключенные к регулятору общего воздуха, датчик химнедожога, сумматор. нелинейный элемент и динамический блок, а т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности в работе котла и надежности системы управления, сумматор, нелинейный элемент и динамический блок саедлнень, последовательно, к входам сумматора подключены датчики химнедажага и расхода общего воздуха, выхаддинамическага блока подключен к регулятору общего воздуха, а динамический блок выполнен в.виде интегрирующего звена.

1698583

Составитель А, Засимов

Техред M.Ìoðãeíòàë Корректор А.Осауленк

Редактор Э. Силган

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4382 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государе венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5