Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИН 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(54) ЛИРО НИРО (57) ЕКЦИАблас лова тепло авт вых ьство СССР /00, 1983. он ния ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОтНРыти(56) Авторское свидетУ 1002728, кл. Р 23 И СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО АНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В АННОЙ ТОПКЕ ПАРОГЕНЕРАТ Изобретение относится к атизации парогенераторо лектростанций. Целью из вляется повышение эксплу езопасности для обслужиУ12 П)494 Фо О и 01 ду. Составитель М,Л Техред А,1(равчу т фактор линич каз 6224 14 Ти.р ажГосударстве делам изобре осква Ж,ВНЖ 1 035,Проектная, 4,Ужгород гвенно-полиграфическое предприя рои у З,д 1 бб Ьъ Иб 1,0 ОО Р У 77 ного комит ений и отк Раушская н 1(орректор В.Синицк Подписноета СССРытийб., д, 4/5персонала путем предотвращения поступления топочных газов из топки,Система автоматического регулирования процесса горения в секционнойтомке парогенератора содержит индивидуальные регуляторы б подачи топлива в каждую секцию, соединенные собщим регулятором 7 подачи топлива ис датчиком 11 расхода пара из секции,а через дифференциатор 14 - с датчиком 13 давления своей секции. Управляющий блок 9 соединен с датчиками10 тепловыделения в каждой секции,температуры 12 пара на выходе каждой секции, Входы блока 9 соединеныс датчиками расхода 11 и давления 13пара каждой секции и с общим регулятором 7 подачи топлива, а выход -с индивидуальными регуляторами 6 подачи топлива в каждую секцию, а 70494также блок ограничения 8 подачи топлива с выходами по числу индивидуальных регуляторов подачи топлива и регулятор 5 разрежения с переключателем управления и с исполнительнымимеханизмами направляющих аппаратовдымососов 3,1 и 3,2, концевые выключатели Больше которых подключенык входам блока 8 ограничения подачитоплива, к другим входам которогоподключены контакты переключателяуправления регулятора 5 разрежения,выходные контакты реле давления, под"ключенного к выходу датчика давленияв топке, выходные контакты реле расхода , подключенного к выходу расходомера пара из па -погенератора , и выход общего регулятора 7 подачи топ -лина. 4 ил.Изобретение относится к теплоэнергетике и касается автоматического регулирования процесса горения в топках парогенераторов, работающих с уравновешенной тягой, на пылевндном топливе,Цель изобретения - повьппение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотвращения поступления топочных газов изтопки,На фиг,1 представлена структурнаясхема системы автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора; на ф фиг.2 - структурная схема блока ограничения подачи топлива; на фиг.3 -структурная схема блока коррекциисигнапа общего регулятора подачи топлива; на фиг.4 - временные диаграммыработы блока ограничения подачи топлива.Топка парогенератора (фиг,1) разделена двухсветными экранами 1 насекции 2 ( Ь штук), причем каждая изсекций снабжена отдельными подводамитоплива и воздуха. Дымососы 3,1 и 3,2обеспечивают поддержание заданногоразрежения топочных .газов в верхнейчасти 4 топки, общей для всех секций. Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора содеркит регулятор 5 разрежения с датчи ком разрежения (не показан), индивидуальные регуляторы 6 подачи топлива в каждую секцию, подключенные квыходу общего регулятора 7 подачитоплива в парогенератор через блок 8ограничения подачи топлива, а такжек выходам управляющего блока 9, который связан с датчиками 10 тепловыделения в каждой секции., датчиками 11расхода рабочей среды, 12 - температуры и 13 - давления на выходе изкаждой секции Дифференциаторы 14связаны со входами регуляторов б идатчиками 13 давления на выходах секций. Управляющий блок 9, кроме того,связан с общим регулятором 7 подачитоплива, а один из его выходов 15через блок 8 ограничения подачи топФлива связан с системой подачи воздуха в секции топки.25Выход каждого из регуляторов 6подключен к соответствующему регулирующему органу 16 подачи топлива в секцию топки. 1(онцевые выклн 1 чате- ЗО ли "Больше" 17.1 и 17.2 направляющих аппаратов (НА) дымососов 3.1 и1270494 Состояние .Х концевого выключателя Больше17,1 НА дымососа 3.1: если концевой выключатель замкнут= 0Х = 1 если разомкнут Состояние Х концевого выключателя Больше"17.2 НА дымососа 3.2: если концевой выключатель замкнут О,если разомкнут Х = 1 Состояние Хз контактов переключателя 18 управления регулятора разрежения: если переключатель 18 находится вположении "дистанционное",Х О,Х = 1 если в положении автоматическое Состояние Х выходных контактов реле 19давления в топке (Рт): при Р с 0 мм.вод.ст. (разрежение) О,при Р д2 мм вод,ст. Состояние Х выходных контактов реле21 расхода пара из парогенератора (Лк)= О,при Д(0,6 Дк номинального при Л В О,б к номинального Х = 1 Э 3.2, контакты переключателя 18 управления регулятора разрежения, вы,ходные контакты реле 19 давления втопке, подключенного к выходу датчика 20 давления в верхней части 4топки, и выходные контакты реле 21расхода, подключенного к выходу датчика 22 суммарного расхода пара изпарогенератора, а также выход общего регулятора 7 подачи топлива в паВходы Х и Х на фиг.2 показаныинверсными, так как сигнал Х= 1возникает при размыкании концевоговыключателя 17,1, а сигнал Х 1при размыкании 17.2, Входы Х, Хи Х имеют обратное значение, они рогенератор подсоединены к входам блока 8 ограничения расхода топлива.Структурная схема блока 8 приведена на фиг.2.Блок 8 включает,в себя блоки 23, 24 и 25. Блок 23 является логическим блоком И (конъюнктором). Состояние входов блока 23, а следовательно, и всего блока 8, характеризуется следующей таблицей. чравны единице при замыкании контактов реле 19 и 21 или .переключате ля 18. Наряду с логической функцией ,конъюнкции (знак В на обозначенииблока 23) по.отношению. ко всем входным сигналам Х, блок 23 в своей ло1270494 Ьт 15 Х,20 25 0 030 0 1 0 1, 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 гической структуре содержит вторуютакую же функцию И относительно входных сигналов Х и Х. Это означает,,что при наличии только двух сигналов,а именно наличия давления в топке Х ==1 большой нагрузки парогенератора Х==1, не будет перехода от выходного сигнала У = 1 к сигналу У = 0 (знак Ммажоритарности на обозначении блока 23), 10Для блока 23 образование выходногосигнала У подчиняется следующей таблице,Входыг Выход Х Х Х Х У О О, 0 0 0 О 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 О О О 0 11 0 О 0 1 1 1 Выходы блока 23 имеют метки А при величине выхода, равной нулю,и В - при величине выхода, равной еди нице. Выход с меткой В присоединен ,к входу блока 24 коррекции сигнала общего регулятора 7 подачи топлива, причем этот вход также помечен буквой В. Кроме управляющего входа В, блок 24 имеет информационный вход, который соединен с выходом регулятора 7, а также вводимые в этот субблок константы с , ,о, с, М для производства вычислений, связанных 55 с ограничением подачи топлива путем уменьшения сигналаот регулятора 7 на нужную величину. ЬВыход блока 24 грисоединен к входу блока 25 размножения сигнала ;выходы последнего являются одновременно и выходами всего блока 8 ограничения подачи топгива и присоединенык выходам всех регуляторов 6 подачитоплива в секции, а также в виде выхода 15 - к системе подачи воздухав топку парогенератора. Блок 24(фиг,3) коррекции сигнала регулятора7 включает в себя сумматор 26, промежуточные реле 27, 28 и 29, элемент 30задержки (реге времени) с уставкой ,реле 31, 32 и 33 времени с уставкамис о, и ь соответственно, реле 34деблокировки. По входам сумматор 26присоединен к выходу регулятора 7 непосредственно а также через выходныеконтакты реле 27, 28 и 29 и реле времени 31, 32 и 33, Выход сумматора 26,являющийся выходом всего блока 24коррекции сигнала регулятора 7, подключен к входу блока 25, Вход блока24 подключен к входам реле 7, 28и 29, выходные контакты которых образуют цепи подключения реле времени 31, 32 и 33 к входам сумматора 26.Каждое из реле 27, 28 и 29 снабженореле 34 деблокировки, которые шунтируют эти реле и своими входами включаются в систему автоматического регулирования парогенератора по однойиз известных схем,Блоки 23, 24 и 25 как и ьесьблок 8 ограничения подачи топлива вцелом, могут быть выполнены с применением серийных изделий, изготавливаемых отечественной промышленностью,Так, блок 23, представляющий собойлогический блок, может быть выполнен,например, на серийных промежуточныхэлектромеханических реле типа РП,блок 24 можно смонтирогать с применением тех же реле и репе времениЭВ, а для сумматора 26 использовать блок суммирования АО 5 системытепловой автоматики "КАСКАД", Блок25 может быть выполнен, например, сприменением блока А 06 той же системы "КАСКАД",Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора работает слецующим образом,При работе парогенератора на пылевидном топливе в области нормальных эксплуатационных нагрузок, т.е.(2) 9 12704всем регуляторам 6 подачи топлива всекции, а также в виде сигнала 15 ксистеме подачи воздуха.Когда исходной стационарный режимработы парогенератора по каким-либо1 причинам нарушается, например, еслив процессе эксплуатации произошлозашлакование поверхностей нагрева,то при максимальном или близком кмаксимальному паросъему с парогене Оратора возникает нехватка производительности дымососов. В верхней частитопки разрежение смещается давлением,что сопровождается выбросом наружу впомещение котельной топочных газов 15через неплотности лючков, лазов игляделок, что опасно для обслуживающего персонала,При достижении максимальной производительности дымососов происходит 20полное открытие НА и, следовательно,открытие концевых выключателей "больше" 17.1 и 17.2, что вызывает появление сигналов Х,= 1 и Х = 1 навходе блока 8. Если давление в топке 25устойчиво держится хотя бы на мини.мальном уровне, появляется сигналХ 4 = 1 и, следовательно, на выходеблока 23 возникает сигнал У(С) = 1,который поступает на вход реле 30 30времени. После отработки этим релеустановленного промежутка времениь,(см. Фиг.3), выбор которого обусловлен работой без автоколебаний предлагаемой системы, возбуждается реле27, его контакты замыкаются и остаются в таком положении благодаря са,моблокировке реле 27 через свои контакты с помощью реле 34, Контактамиреле 27 сигнал ( от регулятора 7 по Одается на второй вход сумматора 26,в котором по второму каналу этот сигнал преобразуется в такой: К Ц здесьц - постоянный коэффицент, которыйможет устанавливаться в пределах от 45нуля до единицы. В данном примере онпринят равным 0,025. По прошествии промежутка времени ль и после появления сигнала .на вы, ходе реле 30 времени, наряду с реле 27 возбуждается .также и реле 28, которое своими контактами 1-2 на само- блокировку, а его контактами 5-6 запускается реле 31 времени, после срабатывания которого с выдержкой време-Б ни с через замкнувшиеся контакты реле 27 и контакты реле 28 на третий вход сумматора 26 подается сигнал94 10от регулятора 7.Этот сигнал по третьему каналу сумматора 26 преобразуется в такой здесь- постоянный коэфЬициент, устанавливаемый как и коэффициент Ж в пределах 0-1 и также принятый в данном примере равным 0,025.Через замкнувшиеся контакты реле 28 включаются реле 32 времени, имеющее выдержку времени , после срабатывания которого, спустя промежуток времени о , срабатывает реле 29, Через контакты реле 27 и контакты реле 29 включается реле 33 времени, после срабатывания которого на четвертый вход сумматора 26 спустя промежуток времени равный Й ю ) после замыкания контактов реле 27, подается сигнал , В сумматоре он преобразуется в сигнал где К 4 - постоянный коэффициент,. аналогичныи О и КАлгоритм дункционирования блока 24 коррекции сигнала общего регулятора 7, представленный в виде Ьункциональной связи выходного сигнала 9 (Е) этого субблока от его входного сигнала (С) при У(Т) = 1, может быть представлен в видеъ=сдЯ-ое ср(1 ь ).(р (Ч(- -ь - )Из (1) следует, что при, все слагаемые, кроме первого, равны нулю. Если с,С( с, + 7 ) имеем два первых слагаемых, т.е, (1) вырождается в зависимость Если (с, + с)(т+с +7) существуют три слагаемыхДля моментов времени имеет место Ьормула (1) с четырьмя слагаемыми,Иллюстрация действия предлагаемой системы автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора представлена на временных диаграммах работы блока ограничения подачи топлива (Ьиг,4). наит/ч,и одновременно при отсутствии зашпа- Бкования поверхностей нагрева и принормальной работе дымососов когдаих НА открыты не полностью, т.е. приналичии запаса на регулирование разрежения в топке, имеет место исходныйОстационарный режим работы парогенератора. Этот режим характеризуется тем, что параметры рабочей среды на вы ходах экранов 1 меняются незначительно, а тепловыделения в секциях 2 практически неизменны, Поэтсму близки к постоянным величины сигналов на выходах датчиков 10-13, на выходах 2 О регулятора 7 ,в том числе и на выходе 15) и управляющего блока 9, а на выходах регуляторов 6 и диФФеренциаторов 14 отсутствуют управляющие импульсы. Регулирующие, клапаны 16 находятся в промежуточных положениях, соответствующих заданным расходам топлива. Б силу некоторых конструктивных и режимных Факторов, таких, как например, различия в поверхностяхзо нагрева экранов, различие гидравлических сопротивлений экранов секций и т.п, - тепловосприятия секций в общем случае различны. Также несколько различаются и тепловыделения в секциях. Управля:сщий блок 9 анализирует с помощью датчиков 1 О тепловыделения О, Ц, Явекциях топки, а с помощью датчиков .11, 12 и 13 - тепловосприятия экра:,ов этих секций и с 1, ,с 1, поддерживаяРдопустимые относительные отклонения тепловосприятий между соседними секциями. Дымососы 3,1 и 32 обеспечивают заданную величину разрежения в верхней части 4 топки, поддерживаемо"- го с помощью регулятора 5, который через переключатель 18 управления связан с сервоприводами НА. Переклю-. чатель 18 управления может устанавливаться обслуживающим персоналом в одно из двух положений; "дистанционное ндист), при котором управление сервоприводами и связанными с ними НА осуществляется с пульта псрсонатф юю ц н лом или автоматическое ( авт. когда включены цепи управления ре - гчдятора 5. При работе парогенератора в исходном стационарном режиме переключатель 18 находиться в положении"авт.", что необходимо для действияпредлагаемой системы автоматическогорегулирования, 1,сли этот переключатель будет установлен в положениедист. , то возникает неопределенность в сочетании условий, при которых происходит уменьшение подачи топлива в связи с появлением давления втопке и невозможностью увеличенияпроизводительности дымососов Концевые выключатели "Больше" 17,1 и17.2 замкнуты, т.е, командные импульсы в сторону "прибавитель" могут увеличить открытие НА дымососа 3, 1 и НАдымососа 3.2,Сигнал ст датчика 20 давления втопке отсутствует, поскольку в исходном стационарном режиме в топке парогенератора име тся разрежение и,следовательно, контакты реле 19 давления разомкнуты. Расход нара, замеряемый расходомером 22, находитсяв пределах 0,6 Д-Д, и поэтомуконтакты реле 2расхода замкнуты.В итоге на входе блока 8 ограничения подачи топлива имеются такиесигналы Иа выходе блока 23 при указачном выше сочетании двухпозиционных сигналов Х; выходной сигнал У = 0 и поэтому блок 24 коррекции сигнала общего регулятор;.подачи топлива повторяет выходной сигнал этого регулятора. Поскольку на входе реле 30 времени ,Фиг,3) сигнал равен нулю, то же будет и на входах реле 27 и 28, а их выходные контакты разомкнуты. и. следовательно, не возбуждены релс 31 времени и нет сигнала на входе реле 29, Геле 34 готовы к работе, т.е, их контакты замкнуты, На первый вход сумматора 26 подключен сигналкоторый без изменения поступает в виде сигнала 7Ч к блоку 25,.Такады образом, в исходном стационарном режиме парогенератора при выходном сигнале блока 23 У(с) = 0 блок 8 ограничения подачи топлива действует с коэФФициентом усиления, равным единице, пропуская сигнал общего регулятора 7 подачи топлива ко1270а всех трех диаграммах (фиг.4.1, 4,2 и 4.3) начальному моменту времени Ц соответствует появление сигнала У(Т) = 1 на выходе блока 23, т,е, появление давления в топке с од-новременным размыканием концевых выключателей больше", что означает выход регулятора разрежения за диапазон регулирования, Этому начальному моменту времени соответствует какое- О то начальное значение подачи топлива= Вопри котором относительная величина 15В1 000,В фоПока не сработало реле 30 времени, сигнал 9 (;) на выходе блока 24остается равным сигналу (у, как 20это видно из фиг.4,1, а в момент времени С + ь, снижается до величины3 = 0,975 в соответствии с зависимостью (2), поскольку в примере, показанном на фиг,4.1.принято с = 5= 0,025, т,е. задана ступень снижения сигнала от общего регулятора 7на величину 2,5%,В соответствии со снизившимся сигналом (С), поступающим с выхода бло-Ока 8 на все регуляторы 6 подачи топлива в секции и на систему подачивоздуха, величина В/Во пропорционально снижается на те же 2,5%, но нетолчком, а с некоторой инерционностью 5обусловленной свойствами топливоподающих устройств и топки, После этого, как видно из фиг,4.1, сигналУ снова становится равным нулю,а это означает, что давление в топ- Оке исчезло и вновь появилось разрежение, Поскольку задача, решаемая предлагаемой системой, решена и прекратилось поступление топочных газов вкотельную, далее подача топлива некорректируется, оставаясь на уровне0,975 от величины выходного сигналаобщего регулятора 7 подачи топлива,Если одной ступени снижения подачи топлива оказалось недостаточно и 5 Осигнал У(С) остается равным единице,через промежуток времени с после первого снижения (коррекции) сигнала 9на выходе блока 8, как видно изфиг.4,2, производится второе его сни жение. Вторая ступень в данном примере выбрана такой же, как и первая,т.е, Кз = 0,025 или 2,5%. Таким об 494 2разом, в момент времени С +., + , начинается вторая коррекция подачитоплива до величины 0,950 от первоначальной. Двух коррекций в примере,показанном на фиг.4,2, оказалось достаточно - после второй коррекции выходной сигнал У(с) становится равнымнулю, т.е, давление в топке исчезло,появилось разрешение, а подача топлива установилась равной 0,95 первоначального значения,Ситуация, при которой предлагаемаясистема осуществляет три ступени снижения подачи топлива, иллюстрируетсяфиг.4.3. Промежутки времени, устанавливаемые с помощью реле 31 и 33времени, обрзначенные через 7, и ,в принципе могут различаться, Третьяступень снижения подачи топлива, каки первые два, в данном примере выбрана такой же по амплитуде, т,е.0(, =- 0,025, Эта ступень на фиг,4.2 показана как завершающая процесс коррекции подачи топлива.Таким образом, в результате при менения предлагаемой системы исключается возможность проявления давления в топке парогенератора и обеспечивается повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотвращенияпоступления топочных газов из топкипарогенератора,Формула изобретенияСистема автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора оборудованного дымососами с направляющими аппаратами, имеющими исполнительные механизмы, содержащая датчики тепловыделения каждой секции, индивидуальные регуляторы подачи топлива в каждую секцию, общий регулятор подачи топлива в парогенератор, дат-чики расхода давления и температуры пара на выходе каждой секции и блок управления, выход которого соединен с входами индивидуальных регуляторов подачи топлива, другие входы которых подключены к датчику расхода пара и через дифференциатор - к датчику давления пара своей секции, к входу блока управления, подключены выход общего регулятора подачи топлива и датчики расхода, давления, температуры и тепловыделения всех секций, 13 12704 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной безопасности путем предотвращения поступления топочных газов из топки, система дополнительно содержит датчики расхода пара из парогенератора и давления в топке котла, два реле давления и расхода, блок ограничения подачи топлива с выходами по числу индивидуальных регуляторов поцачи 1 О топлива и регулятор разрежения с датчиком разрежения в топке и переключателем управления с контактами, подключенными к исполнительным механизмам направляющих аппаратов дымососов,15 94 141 имеющим концевые выключатели Больше, которые подключены к входам блока ограничения подачи топлива, к другим входам которого подключены контакты переключателя управления регулятора разрежения, выходные контакты реле давления, подключенного к выходу датчика давления в топке, выходные контакты реле расхода; подключенного к выходу датчика расхода пара из па" рогенератора, и выход общего регулятора подачи топлива, а выходы блока ограничения - к входам индивидуальных регуляторов подачи топлива.