Устройство для регулирования температуры ваграночного дутья

/1 р,43 МИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИИ ЕННЫИ ЗОБРЕТ ОСУДАРС ПО ДЕЛА ОПИСА ЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ 187427/ 8,01.87 0.06.88 невскийсъезд Бюл. У 24институт автоматикКПССА.И. Тьппкин и М(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯТЕМПЕРАТУРЫ ВАГРАНОЧНОГО ДУТЬЯ(57) Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, вчастности к регулированию температуры ваграночного дутья (ТВД) в рекуператорах с топочной камерой длясжигания ваграночного газа и дополнительного топлива. Цель изобрете(21) 4 (22) 0 (46) 3 (71) К им. ХХУ (72) В нов, Ю (53) 6 (56) Т промышл 1975,Авт У 1314 ния - уменьшение потерь тепла с горя" чим 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 9,12Вход 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, 4 й (Р1 140 б 4Изобретение относится к управлеНию теплообменными аппаратами, а Именно к регулированию температуры нагрева воздуха в ваграночных рекупе 5 раторах, оборудованных топочной каме 1 ой для сжигания ваграночного газа И дополнительного топлива.Целью изобретения является уменьение потерь тепла с горячим воздухом, удаляемым в атмосферу, и упроще 1 ие устройства.На фиг.1 приведена блок-схема редлагаемого устройства; на Фиг,2 рафик изменения параметров устройст а, где А - расход ваграночного утья; Б - температура горячего ду-. ья; В - выходной сигнал дифферениатора; Г - расход воздуха, удаляемого в атмосферу; Д - расход дополни1 ельного топлива; Е - выходной сигнал сумматора.Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 температуры ваграночного дутья и первый (анапо говый) регулятор 2, выход которого йодключен к первому входу второго егулятора 3. Выход регулятора 3 ерез первый исполнительный механизм 4 с датчиком 5 положения связан с регулирующим органом б на трубопроводе дополнительного топлива. Выход Датчика 5 положения этого исполнительного механизма соединен с вторым Эходом второго регулятора 3, На первый вход сумматора 7 подключен выход35 Датчика 8 расхода горячего воздуха, Удаляемого в атмосферу. Выход сумматора 7 соединен с вторым входом перого 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 с50 выходом дифференциатора 14, на вход которого подсоединен выход датчика 15 расхода:ваграночного дутья.Устройство работает следующим образом.Рассмотрим работу устройства при возникновении характерного возмущения температуры дутья - скачкообраэ 37ного изменения расхода ваграночного дутья.В установившемся режиме температура ваграночного дутья равна заданному значению. Рассмотрим случай, когда сжигается номинальное количество колошникового газа с низким илисредним 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 регулирующийорган 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, ПИ- законом 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 10- 12 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 1,2-1,5 мин).В процессе регулирования температурыдутья расход дополнительного топлива плавно уменьшается до установившегося состояния. В установившемся состоянии регулирующий орган 11 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 продолжи тельности 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 имеет5место выброс горячего воздуха в атмосферу, вызванньш достижением температурой труб рекуператора заданногопредельного значения.В случае существенного увеличения10 теплоты сгорания колошникового газатепловьщеление в топочной камере уве-.личивается, что приводит к повышениютеплосодержания продуктов горения иможет привести к превышению темпера 15 турой труб предельного значения. Навходе регулятора 12 возникает сигналрассогласования, в результате чегопоявляется аналоговый сигнал и наего выходе, который поступает навход усилителя 7 и регулятора 9. Регулятор 9 с помощью йсполнительногомеханизма 10 начинает перемещать регулирующий орган 11 в сторону откры-,тия. Количество воздуха, проходящего25 через рекуператор, увеличивается,вызывая тем самым снижение температуры труб рекуператора. Регулятор 9увеличивает расход воздуха до техпор, пока не исчезнет сигнал рассог"З 0 ласования на входе аналогового регулятора 12,В связи с большой инерционностьюи 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 регулятора2, вызывая тем самым изменение еговыходной величины, что приводит кпоявлению сигнала рассогласования навходе пропорционального регулятора3. Последний с помощью исполнительного механизма 4 перемещает регулирующий орган б 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 учетомдинамических свойств соответственнотемпературы дутья и температуры трубрекуператора. При этом регулятор 121406437 Заказ 3182 ВНИИПИ Тираж,560 Подписн Прои олигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 как более быстродействующий эффективно компенсирует все возмущения, вызванные изменением теплоты сгорания колошниковогЬ газа, и тем самым спо,собствует стабилизации температуры ваграночного дутья.Относительная простота устройства (в сравнении с прототипом) обуславливает его более высокие зксплуа тационныехарактеристики, Высокое Качество регулирования температуры дутья с помощью предлагаемого устройства приводит к снижению расхода до" полнительного топлива и удельного 15 расхода кокса, увеличению срока службы труб рекуператора. Формула изобретения20Устройство для регулирования тем,пературы ваграночного дутья преимущественно в рекуператоре с топочной камерой для сжигания колошникового газа и дополнительного топлива, со держащее последовательно соединенные датчик температуры дутья, первый регулятор, второй регулятор и первый снабженный датчиком положения исполнительный механизм, соединенный с ре- Э 0 гулирующим органом на трубопроводе дополнительного топлива, причем датчик положения этого исполнительногомеханизма подсоединен на второй входвторого регулятора, последовательносоединенные третий регулятор, второйисполнительный механизм, регулирую"щий орган в отводящем патрубке, соединяющем трубопровод горячего дутьяс 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 упрощенияустройства, оно снабжено дифференциатором и сумматором, причем первыйвход сумматора соединен с выходомдатчика расхода горячего воздуха,удаляемого в атмосферу, второй еговход соединен с выходом четвертогорегулятора, а третий вход соединен свыходом дифференциатора, на вход которого подсоединен выход датчика расхода ваграночного дутья, выход сумматора соединен с входом третьего регулятора и с вторым входом первогорегулятора.