Реферат: Автоматическое управление сжиганием топлива с учетом его состава и кислородного потенциала
Сформированный таким образом коэффициент расхода воздуха используется для расчета заданного значения расхода воздуха в зону В(з), в которую поступает количество топлива Т(ф). При подаче в зону В(з) и Т(ф) в продуктах горения в зоне должно содержаться кислорода в количестве О2(р).
Фактическое количество кислорода О2(ф) , непрерывно измеряется и циклически рассчитывается программой Pr.О2(ф). О2(р) и О2(ф) могут быть равны при отсутствии подсосов в печь холодного воздуха или поступления кислорода с продуктами сгорания предыдущих зон. С учетом последнего обстоятельства в программе Pr.О2(р) на основе статически определенной зависимости количества дополнительно поступающего в зону с холодным воздухом кислорода от давления в печи определяется разность между О2(р) и О2(ф), вызванная ошибкой в расчете В(з).
Эта ошибка учитывается в программе Pr.УВ(ф) при расчете управляющего воздействия на изменение расхода воздуха УВ(ф), которое формируется как результат сравнения заданного расхода В(з) с фактическим В(ф). К программе Pr.УВ(ф) подключена программа УТ для соответствующей синхронизации изменения расходов воздуха и топлива еще до появления сигнала об изменении Т(ф), а также для обеспечения необходимого опережения изменения расходов при их увеличении и уменьшении.
Рассчитанное изменение расхода воздуха пересчитывается в программе Pr.Ув в требуемое перемещение регулирующего органа с учетом его расходной характеристики вблизи данной точки.
С учетом скорости перемещения исполнительного механизма и времени, необходимого на выбирание люфтов в сочленении при движении в выбранную сторону, рассчитывается время включения и с учетом соотношения скоростей исполнительных механизмов на газо- и воздухопроводах и заданного времени опережения производится обработка команды. После окончания переходного процесса по фактическому изменению расхода и положения регулирующего органа адаптируется расходная характеристика и скорость перемещения. Периодически уточняется время люфта путем включения исполнительного механизма на это время и фиксации полученного в результате изменения расхода воздуха.
Фактический расход воздуха рассчитывается при каждом обращении к данной зоне перед началом регулирующего воздействия и после, если оно имело место. Расчет производится по результатам непрерывного измерения перепада на диафрагме, температуры и давления воздуха в программе Pr.В(ф). Результаты расчета передаются в программу Pr.УВ(ф).
Выбор локальных систем регулирования.
Существенное влияние правильного выбора и точного поддержания коэффициента расхода воздуха на эффективность использования топлива и на теплотехнические характеристики работы нагревательной печи обусловило разработку большого числа способов и систем регулирования этого важнейшего параметра.
Традиционная схема регулирования коэффициента расхода воздуха базируется на измерении расходов топлива и воздуха, вычислении их отношения, сравнении его с заданным и изменении расхода либо воздуха, либо газа при отклонении рассчитанного отношения от заданного. Основным недостатком этой схемы является, то что измеряется не то количество воздуха, которое поступает в печь.
Часть горячего воздуха теряется при движении от измерительной диафрагмы до горелок, одновременно в печь поступает холодный воздух в неконтролируемых количествах. За счет устранения только этого недостатка при реконструкции нагревательной печи с шаговыми балками универсально-балочного стана удалось значительно снизить коэффициент расхода воздуха по составу печных газов, что привело к сокращению потерь с уходящими газами на 13%.
Вторым недостатком этой схемы является то, что изменение расхода воздуха начинается после изменения расхода топлива через время, равное времени запаздывания средств измерения и регулирования. При протяженных импульсных линиях, малых скоростях исполнительных механизмов и плавной настройки регуляторов потери топлива, особенно в условиях частых срабатываний регулятора температуры и колебаний давления воздуха, могут быть весьма ощутимы. Отсюда стремление решить возникшую задачу механическим путем, создав спаренную вентильную систему, в которой газовый и воздушный вентиль перемещались бы одновременно, а их сечения изменялись бы так, чтобы обеспечивалось оптимальное соотношение во всем диапазоне изменения нагрузки агрегата.
При отсутствии горелок с широким диапазоном регулирования поддерживают коэффициент расхода воздуха вблизи заданного значения при изменении тепловой нагрузки путем изменения числа включенных горелок, каждая из которых настроена на nопт и работает при неменяющихся и оптимальных для нее расходах топлива и воздуха. В этом случае никакого запаздывания в изменении расходов газа и воздуха не происходит.
При работе с обычными горелками и регулирующими органами функции управления топливом и воздухом передают одному регулятору, созданному на базе микропроцессора. Рассчитывая необходимое изменение расхода топлива при отклонении температуры от заданного значения, регулятор одновременно рассчитывает необходимое изменение расхода воздуха, а затем одновременно подает сигналы на оба исполнительных механизма. В этом случае динамическая ошибка поддержания nзад. Зависит от работы исполнительных механизмов, точности расчета их перемещения регулятором и, главным образом, от стабильности давления топлива и воздуха и возникающих в результате их колебаний самопроизвольных изменений расходов, сообщение о которых поступит регулятору только через время запаздывания системы измерения. При совпадении периода изменений со временем запаздывания регулятор будет выдавать только неправильные команды.
Для нагревательных печей со стабильным давлением и малыми расходами газа и воздуха, т. е. Сравнительно малыми проходными сечениями регулирующих органов, обеспечивающими хорошую воспроизводимость расходных характеристик, довольно часто используется простая кинематическая связь регулирующих органов с помощью рычагов или лекал с приводом от одного исполнительного механизма, управляемого регулятором температуры.
При невозможности реализовать механическую связь, обеспечивающую эквивалентное изменение расходов газа и воздуха, выход регулятора газа связывают со входом регулятора воздуха через последовательно соединенные фильтр низкой частоты и динамическое звено, эквивалентное звену естественной связи между регулятором топлива и регулятором воздуха. Этим достигается практически одновременное изменение расходов топлива и воздуха, при этом расход воздуха изменяется на величину близкую к требуемой. Оставшуюся часть изменения реализует регулятор расхода воздуха после поступления от системы измерения сигналов о фактических расходах.
Однако синхронное изменение сигналов на перемещение исполнительных механизмов еще не означает синхронного изменения поступления воздуха и топлива к горелкам. Обычно исполнительный механизм при регулирующем органе на трубопроводе топлива более быстроходный и люфт в сочлинениях его с регулирующим органом меньше, чем на трубопроводе воздуха. В результате при команде на открытие наблюдается в начальный момент снижение n и недожог топлива, а при команде на закрытие - повышение n и снижение температуры факела. Для устранения этих недостатков в системе прямого цифрового управления с рассредоточенными функциями на базе микро-Эвм предусматривается различное опережение в срабатывании исполнительных механизмов в случае уменьшения или увеличении расходов. При необходимости уменьшить расходы при снижении тепловой нагрузки сигнала на изменение расхода воздуха подается с минимальным запаздыванием и большей, чем требуется величины. Это предотвращает работу в первый момент с большим n ,а затем обычная схема не допустит излишнего расхода воздуха и уменьшения n ниже nопт. При необходимости увеличить расходы первым сигнал подается на изменение расхода воздуха, но меньший, чем требуется. Это предотвращает работу в первый момент, а затем обычная схема добавит необходимое количество воздуха. Такая различная крутизна воздействия при изменении его направления обеспечивает устойчивую работу системы, предотвращает появление недожога или снижения температуры факела из-за большого избытка воздуха.
Обеспечение оптимального по времени изменении расходов еще не означает поддержание заданного соотношения топливо-воздух, так как их параметры непрерывно изменяются. Меняются состав топлива, а следовательно его плотность и теплота сгорания. Вместе с изменением его давления и температуры получается значительная ошибка в измерении расхода и следовательно в расчете требуемого количества воздуха. При изменении температуры и давления воздуха появляется ошибка в измерении его расхода, что влечет за собой ошибку в отработке рассчитанного количества. В результате n может далеко отклониться от n опт.
Для устранения этого явления создают систему, в которой измеряются все параметры топлива и воздуха на подводе к горелке. Измеренные значения расходов с использованием набора соответствующих функциональных блоков приводятся к нормальным условиям, рассчитывается из отношения и сравнивается с заданным. Имеющаяся разность отрабатывается изменением расхода воздуха. Заданное значение уточняется по результатам контроля содержания кислорода в отходящих газах. Такая всеохватывающая система в комбинации с вышеописанной, исключающей запаздывание может обеспечить практически идеальное регулирование n для объекта с сосредоточенными параметрами, например нагревательного колодца с одной горелкой.
Однако для объектов с распределенными параметрами, например многозонной методической печи с большим количеством горелок, определение отношения расходов топлива и воздуха после приведения их к нормальным условиям следует вести в каждой зоне после первой по ходу дыма по сумме расходов в данной зоне и предшествующих ей зонах.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
