Система автоматического регулирования расхода общего воздуха котла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 Г 23 й 1/02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4759737106(71) Белорусское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательскогои проектно-конструкторского института"ВНИПИ знергопром" и Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1035347, кл, Г 24 Е 5/00, 1983.Авторское свидетельство СССРМ 1353981, кл. Р 23 й 1/00, 1985,(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ОБЩЕГО ВОЗДУХА КОТЛА(57) Изобретение относится к теплознергетике, Целью изобретения является повыше.Б 2 1 б 98583 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 сиг нал на выходе сумматора 7 не попадает в зону нечувствительности нвлинейного элемента 5. 2 ил,1Изобретение 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 5 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, отрабаты 25 вая "жесткое" задание в широком диапазоне нагрузок котла и изменений егосостояния, она не способна выйти в областьминимальных избытков воздуха, т.е. 30 система не способна вести поиск области оптимального процесса горения. 35 40 45 50 55 Целью изобретения является повышение экономичности работы котла и надежности системы управления.Поставленная цель достигается тем, чтовыход 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 видеинтегрирующего звена.На фиг,1 изображена структурная схемасистемы регулирования расхода общеговоздуха котла; на фиг.2 - характеристиканелинейного элемента.Система включает датчики химнедожога 1, расходов общего воздуха 2 и топлива3, регулятор 4 общего воздуха, нелинейныйэлемент 5, динамический блок 6 и сумматор7, Датчик 1 химнедожога через сумматор 7,нелинейный элемент 5 и динамический блок6 подключен к регулятору 4 расхода общеговоздуха, второй и третий входы которогосоединены с выходами соответственно датчиков расхода общего воздуха 2 и топлива3, причем датчик 2 расхода общего воздухаподключен 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 О 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 = 6 Ов, где а 2 - масштабный коэффициент сумматора 7, Так как нижняя и верхняя границы зоны нечувствительности нелинейного элемента 5 задаются соответственно как д и 2 дсм. фиг.2), то на выходе нелинейного элемента 5 будем иметь сигнал О .=. д. Последний поступает на вход динамического блока 6, где на выходе, после его интегрирования, имеем;ЛОр =ЛОв "-О а =ЛОд -- )д Й 11)о огде Ь О - значение сигнала, соответствующее предыдущему состоянию интегратора 6;Т - постоянная интегрирования динамического блока (интегратора) 6;1 - время, по которому производится интегрирование,Сигнал Ь О подают на вход регулятора 4 общего воздуха, где его суммируют с сигналами по расходу общего воздуха О и расходу топлива Вт. Далее суммарный сигнал рассогласования я= В - О, + ЛО, преобразуют по заданному закону управления.в управляющее воздействие р. Так как сигнал Л О изменяется (уменьшается ввиду1того, что -б 1 уменьшается, это вызываТет соответствующее изменение и величины рассогласования, я О. В процессе регулирОвания осуществляется компенсация этого изменения за счет уменьшения расхода общего воздуха О, 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 СО, отличный от нуля, а на выходе сумматора 7 - сигнал Ь= СО - д. При этом с ростом величины химнедожога сигнал О на выходе нелинейного элемента 5 стремится к величине, при которой (см. фиг,2) концентрация попадает в зону ЛН нечувствительности нелинейного элемента 5, т,е. О = О, Зона нечувствительности ЛН формируется таким образом, чтобы она соответствовала оптимальному коэффициентуизбытка воздуха в топке котла, а значит максимальной экономичности работы котла. Этому режиму работы котла соответствует определенное содержание продуктов неполного сгорания (окиси углерода) в дымовых газахна выходе иэ топки, Так как на выходе нелинейного элемента 5 сигнал О = О, т.е. величина химнедожога, соответствует оптимальной величине, то согласно (1) ЛОсовы и е = О, и на этом процесс регулирования прекращается. При превышении величины химнедожога сверх оптимального на выходе датчика 1 имеем сигнал СО2 д, вследствие этого сигнал ЛО изменяется увеличивается ввиду то, о,1что - 3 Обт увеличивается), и соогветсговенно изменяется величина рассогласования, е 0. Компенсация этого изменения, вотличие от случая отсутствия химнедожога, осуществляется путем увеличения расхода Ов общего воздуха, Это ведет к снижению химнедожога СО) до величины, при которо л сигнал на выходе нелинейного элемен а 50=0 и величина ЛОв=сопэт,ае =0,Как только величина химнедожога попадает о 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 ЛО с шагом - 3 Об и приводит соотношениеТ.топливо - воздух,к оптимальному значению,формирование значения Я посредством сигнала по расходу общего воздуха О позволяет, во-первых, получить итсрационный шаг регулирования, пропорциональный - .Опт, и зону нечувствительности1Т оЛ К, зависящие от нагрузки котла, качества исходного топлива, во-вторых, обеспечить динамическую коррекцию шага итераций. Это определяется тем, что содержание избыточного кислорода, обеспечивающее максимальную экономичность прл 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 5 10 20 25 30 3 Г ухудшаются условия смесеобразования 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 ве 1личина лтерационного шага - Х Обт, чтоТпозволяет осуществлять более "тонкий" поиск оптимальной зоны СО в условиях ухудшения условий сжигания топлива.Динамическая корректировка шага итерации - , Ба обеспечивается тем, что сигТнал по расходу воздуха Ов является ооеоежающим по отношению к более инеоционнаму сигналу по химнедожогу, Это позволяет уп редить возмущающее воздействие по нагрузке котла, а значит осуществлять более качественное регулирования расхода об.цего воздуха,Предлагаемая система автоматического регулирования расхода воздуха котла полностью реализуется на широко используемой в энергетике регулирующей аппаратуре "КАСКАД" или "КАСКАД".Э кочомическаг эффективность от внедрения на котлах предлагаемой системы регулирования будет обеспечиваться во-первых, снижением суммарных потерь теплоты с уходящими газами и химической неполноты сгорания, и, во-вторых, снижением потери, вызванной затратами электроэнергии на тягу и дутье, По экспертным оценкам для котла ГМ-1 это позволит получить экономию топлива порядка 0,3 - 0,5или 2000-3000 рублей в год. Формула изобретения Система автоматического регулирова;1 ия расхода общего воздуха котла, содержа.цая датчики расходов общего воздуха и топлива, подключенные к регулятору общего воздуха, датчик химнедожога, сумматор. нелинейный элемент и динамический блок, о 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 соединены последовательно, к входам сумматора подключены датчики химнедожога и расхода общего воздуха, выходдинамического блока подключен к регулятору общего воздуха, а динамический блок выполнен в.виде интегрирующего звена.1698583 Составител ехред М, Засиментал ьА, овдактор Э. Силган Т Морг Корректор А.Осауленк Произ нно издательский комбинат "Патент", г. Ужго Гагарина/ аказ 4382 Тираж Подписное ВНИИПИ Государевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5