Способ и система автоматического управления подачей воздуха в топку котла

(56) Авторское свидУ 1312326, кл. Р 23 мо вых У 6триальный инстимсомола за и нний и 8)тельство СС И 3/00, 198 54) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О изОБРетениям и ОткРытиям РИ ЛЮТ СССР ПИСАНИЕАВТОРСКОМУ СВИ ПОСОБ И СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОЕНИЯ ПО ЧЕЙ ВОЗ УХА В ТОПКУ УПАВЛ ДА ЛКОТЛА,(57) Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель изобретения - повы шение надежности и достоверности фо мирования управляющих воздействий пр оптимизации подачи воздуха в топку. Способ заключается в изменении расх 801627787 А 1 да топлива, в а, нагрузки, анализа состава дь газов, измерениивремени анализа и времени между отборами проб га а основании результатов измере последующих расчетов формировании управляющих воздействий на подачу воздуха с учетом количества информации, полученной прианализе состава дымовых газов, и цлительности этого анализа. Система имеет контур регулирования коэффициегтаизбытка воздуха 6 с корректированиемпоследнего на основе результатов анализа, получаемого с дискретного анализатора. Система дополнительно имеетвторичное устройство аналйзатора сблоками 13 и 14, таймер 18, микропроцессорное вычислительное устройство16 и реле 15. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано приавтоматизации котельных установок натепловых электростанциях, н нефтеперерабатывающей и нефтехимической отрасли промышленности при автоматизации работы печей нагрева нефтепродуктов и тепеЦель изобретения - повышение на Одежцссти и достоверности формированияуправляющих воздействий в процессЕоптимизации подачи воздуха н топкупри переменных режимах работы агрегата. 15На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой системы.В котельный агрегат или печь нагрева нефтепродуктов (К) в топку подается топливо, Например газ (линия Г) и 2 Овоздух (линия В). Нагрузка агрегатапри измерении ее специальной системы(она различна для различных агрегатон) в конце концов реализуется налинии исполнения (П) в изменении подачи топлива, например поворотом заслонки 1, Система управления содержитдатчик расхода топлива, имеющий чувствительный элемент 2 преобразователь 3. Подача воздуха по линии В ус-, 3 Оловно показана дутьеным вентилятором4. На воздушной линии также установлен датчик расхода воздуха, имеющийчувствительный элемент 5 и преобразователь 6, Система содержит задатчик7 коэффициента избытка воздуха МВыходы преобразователей 3 и 6 соединены с входом блока 8 вычисленияотношения воздух - топливо (коэффициента избытка воздуха 0 ). На вход 4 Облока 8 поступает из задатчика 7 заданное значение М . Выход блока 8соеди ен с входом блока 9, в которомформируется необходимый закон регулирования, Выход блока 9 соединен с исполнительным механизмом 10. Последнийсвязан либо с приводом вентилятора 4,либо с направляющими лопатками вентилятора 4, либо с дроссельной заслонкой на ноздуховоде (линия В),50На линии отбора продуктов сгораниядля анализа (ДГ) установлен управляемый кран с 11, датчик 12 анализатора(например, хроматографического). Выход последнего соединен с входом вторичного устройства анализатора с блоком 13 управления и блоком 14 формирования управляющего воздействия назадатчик 7. Выход блока 14 соединен с реле 15, а выход последнего - с задатчиком 7. Блок 13 управления вторичного устройства анализатора соединен с приводом управляющего крана 11 и приводом контактов реле 15 (замыкание). Привод контактов реле 15, размыкающих цепь, соедццец через соответствующие устройства сопряжения с микропроцессорным вычислительным устройством 16, имеющим регистры 17, Таймер 18 связан с блоком 13 управления вторичного устройства анализатора и регистрами 17.Выход блока преобразователя 3 соединен с входом дифференцирующего блока 19, выход последнего через соответствующее устройство соединен с регистрами 1/.Способ осуществляют следующим образом.управляют подачей воздуха посредством измерения расхода топлива, воздуха и заданной нагрузки и формированию по последним управляющих воздействий на подачу воздуха, корректирующее воздействие формируется ца основе результатов анализа состава продуктов сгорания дискретным анализатором путем дополнительного измерения времени, затраченного на анализ Ризмерения времени между циклами отборалгроб для анализа ьц, выЧисления на основе анализа последней и предыдущих проб средней скорости йх/Й, изменения параметра, характеризующего оптимальное соотношение топливо - воздух, измерения скорости изменения подачи топлива н топку, например, путем диффер"нциронания показаний датчика расхода топлива и если знак измерения скорости расхода топлива (убыль или увеличение) соответствует знаку изменения параметра, характеризующего оптимаЛьное соотношение топливо-воздух, то дополнительно вычисляем величину информативности Л по формулех маке х мии где х-х ии- диапазон измененияпараметра, характеризующего оптимальность соотношениятопливо-воздух; Ь м - абсолютная ошибкаметода анализа, корректируем управляю 1627787ли времязатраченное ца анализ,будет превышать максимально допустимое, то результаты анализа "обесценены" с точки зрения вмешательства в5корректировку ф,Если, время расчетапо фор.юлям (1) и (2) и время формирования управляющего воздействия соизмеримо с временем анализа ь,1, тоих необходима учитывать, Другими словами в общем виде под (,я необходимопонимать общее время запаздывания всистеме от момента отбора пробы довнесения управляющего воздействия.Система автоматического управления 15работает следующим образом,Величина нагрузки агрегата (,;) устанавливается положеццем заслонки 1,устяцоцлеццой ця лиццифГ подачи газя.Для этой цели котельный агрегат или,цефтецягревагельцяя печь снабжаютсяспециальцыми регуляторами нагрузки.Поскольку данные системы це имеютпрямого отношения к предлагаемой системе и цо своей структуре различны 25для разных агрегатов, то ня схемерегулятор нагрузки не показан. Чувствительные элементы 2 и 5, преобразователи 3 ц 6, задатчик 7, блоки 8 и9 и исполнительный механизм 10 образуИт обычную систему автоматическогорегулцроваци подачи воздуха для горения по сформированному для зядятчика оптимального соотношения коэффициента избытка воздуха р . Сравнение:заданного значенияс действи 35тельным производится в блоке 8, в котором Последнее формируется на основе действительных расходов воздухац газа. Сигнал рассогласования из бло ка 8 поступает в блок 9, где по определенному закону фоомируется сигнал,поступающий на исполнительный механизм 10, связанный с приводом вентилятора 4 или его направляющим аппаратом, Формирование задания для задатчика 7 - величины производится на основе анализа пробы продуктов сгораниядатчиком 12 анализатора. Пробы в анализатор поступают циклически. Управ,ление циклами осуществляется от управляющего устройства блока 13 управления путем периодического открытиякрана 11. Одновременно с открытиемкрана 11 (отбором пробы дпя анализа)подается этим же управляющим устройством имупльс на замыкание контактов реле 15 и включается электронный секундомер 18 (таймер). Даннье о результатах анализа и времени их получения заносятся в регистры 17. Там же хранятся дацные о значениях х асс хмин 5 мЮКс МНИ М.1 я, Микропроцессорное вычислительное устройство, работая по специальной программе, реализует (вычисляет)лзначения Л и ьМ к по формулам (1) и (2) и передает первое из них в блок 14 формирования заданного значения( по результатам анализа. Например, ес. ли значение М формируется, в зависимости от содержания в продуктах сгорания одного из горючих компонентов и пусть его содержание превышает установленный предел. Тогда в блоке 14 формируется сигнал на увеличение коэффициента избытка воздуха для задятчикя 7 и наоборот, при уменьшении содержания горючего компонента в блоке 14 ормируется сигнал на умеи,шецие Ж . Однако в зависимости от полученного значения информативности 3, вычисленного в устройстве 16, длительность перестацовочного усилия (воздействия) на задатчик 7 будет различной. Когда 3=0, сформированный в блоке сигнал по результатам анализа не будет воздействовать на задатчик 7 (время воздействия будет бесконечно малым). Вычислительный блок, через время, рассчитанное по уравнению (2)через устройство сопряжения размыкает контакты реле 5 и таким образом преграждает путь воздействия на задатчик 7 от блока 14 независимо от величины сформированного там воздействия. Увеличение или убыль расхода газа формируется в дцфференцирующем блоке 19 по сигналам от преобразователя 3 и заносится в один из регистров 17 и используется в программе также для подачи размыкающего сигнала в реле 15 в том случае, если знак изменения расхода топлива не благопри" ятствует изменениям параметра, например содержание горючих компонентов по двум последним измерениям в цикле увеличилось, а расход топливазафиксированный блоком 19, умен.шается.Формула изобретения1. Способ автоматического управления подачей воздуха в топку котла пуй тем измерения нагрузки котла, расхода топлива и воздуха и .формирования управляющих воздействий на направляющие аппараты или приводы дутьевых вентиляторов и формирование корректирующе-.1 й 2 781 го воздействия по параметру, определенному на основе газового анализа3дымовых газов и характеризующему.оптимальность соотношения топливовоздух,. о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения достоверности формирования управляющих возгдействий, дополнительно измеряют величину интервала времени, потраченного на проведение газового анализаи измеряют скорость изменения параметра, характеризующего оптимальность соотношения топливо-воздух, акорректирующее воздействие формируютпропорционально количеству информации 3, полученной при измерении упомянутого параметра, по соотношецин е рое определяют ца основе критерия минимальной информативности,1 , сто со- отношению аГ 3 мин 120 где х, х МиИ - максимальное и мима кс 1 МиНцимальцое значения параметра при его изменениях во вРемя га эового анализа;абсолютная ошибка измерения параметра:с 1 х/с 1 с 1 - абсолютная величина скорости и 1 мецегияпараметра; сг 1 - интервал времени,потраченного ца газовый.вцапиэ,Составитель А.Зосимов Редактор 1 О,Середа Техрер А,Кравчук Корректор Л.ПатайЗаказ 328 Тираж 348 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно"издательский комбинат "Патент", г.Уагород, ул. Гагарина,10 2, Способ по п,1, о т л и ч а ю35 щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности формирования управляющих воздействий, дополнительно измеренное значение интервала времени, потраченного на газовый анализ, сравнивают с максимально допустимым значением этого интервала времени и корректирующее воздействие формируют тотолько при измеренной величине упомянутого интервала, которое це превышает максимально допустимого значенияЛэтого интервала времени с кс, кото-,3. Способ по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дополнительно измеряют производную изменения расходатоплива во времени и корректирующеевоздействие формируют только прц соответствии направления иэмеценгя расхода топлива, увеличения илц уменьшения этого расхода, определенное познаку цэмерецной производной расхода,с изменением состава топлива, определенном по результатам газового ацализа,4, Система автоматического управления подачей воздуха в топку котла,содержащая контур регулирования из -бытка воздуха с эадатчиком коэффициента избытка воздуха и датчиком расхода топлива, анализатор состава дымо-,вых газов с датчиком состава газов иблоком управления, блок формировдциякорректирук 1 щего воздействия на эддат 11 ик коэффициента избытка воздухавычислительное микропроцессорное уст -ройство, о т л и ч а ю щ а я с я тем,, связан с блоком управления анализатора состава дымовых газов и микропроцессорным вычислительным устройством,последнее подключено к блоку формирования корректирующего воздействия и реле, которое установлено в линии связиблока формирования корректирующеговоздействия с задатчиком коэффициента избытка воздуха, а дифференцирующийблок соединен с датчиком расхода топлива и микропроцессорным вычислитепьным устройством.Ь