Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 173
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Топочные газы должны быть полностью удалены. Полного удаления продуктов сгорания можно достичь обеспечением определенной производительности дымососа. Для того чтобы топочные газы не выбивались из топки наружу, необходимо поддерживать определенное разряжение в топке котла. Вместе с тем, увеличение этого разряжения приводит к повышенному подсосу воздуха через неплотности в стенках котлоагрегата. В котел подается неподогретый воздух. Повышаются потери с отходящими газами, так как возрастает скорость дымовых газов, нерационально увеличивается расход электроэнергии на привод дымососа. Все это ведет к уменьшению коэффициента полезного действия котла.
Импульс разряжения снимается в верхней части топочной камеры в связи с тем, что в нижней части топки могут быть различного рода подсосы.
Поэтому, поддерживая разряжение в верхней части топки, можно быть уверенным, что в других частях топки разряжение может быть только больше, но не меньше. Импульс разряжения передается на регулятор, который через исполнительный механизм поворачивает направляющий аппарат дымососа.
Регулирование уровня в барабане котла осуществляется регулятором. Команда уровня передается на регулирующий клапан. При снижении уровня клапан открывается, при увеличении уровня - открывается.
Такой представляется упрощенная картина регулирования уровня. На самом деле на уровень в барабане котла влияет целый ряд факторов: тепловая нагрузка топки, давление пара в барабане котла, расход пара из барабана котла и подача питательной воды в барабан.
В установившемся состоянии теплового режима количество тепла, воспринимаемое экранными трубами, во времени постоянно и количество образовавшегося пара в котле соответствует количеству пара, отбираемому потребителем. При этом количество пузырьков пара в экранных трубках постоянно и постоянна плотность и объем пароводяной эмульсии.
Любое нарушение установившегося состояния теплового режима приводит к изменению соотношения между средним содержанием пара и воды в экранных трубах.
При увеличении тепловой нагрузки топки количество тепла, передаваемое поверхностям нагрева, увеличивается, следовательно, увеличивается интенсивность парообразования. Увеличение количества пузырьков пара в пароводяной эмульсии приводит к увеличению ее объема, что сказывается на уровне в барабане котла - уровень увеличивается. Увеличение давления в барабане котлоагрегата приведет к уменьшению содержания пара в пароводяной эмульсии, так как при повышенном давлении часть пузырьков пара в сконцентрируется и превратится в воду. Поэтому при повышении давления уровень будет понижаться.
Рассмотрим процесс изменения уровня при возмущении теплового процесса в случае увеличения нагрузки на котел.
Увеличение потребления пара потребителями при неизменной подаче топлива приведет к уменьшению давления в барабане котла, что вызовет увеличение объема пароводяной эмульсии, так называемое «набухание». В результате эффекта «набухания» уровень в барабане котла довольно значительно возрастет. Величина изменения уровня зависит от теплонапряженности поверхностей нагрева и количества воды, содержащейся в котле.
В котлах с большим водяным объемом, не имеющих экранных поверхностей, изменение уровня при изменении нагрузки почти не ощущается. В котлах с одним барабаном «набухание» уровня может достигнуть величины порядка сотен миллиметров.
Увеличение уровня в барабане котла воспринимается регулятором как сигнал к снижению подачи питательной воды. Уменьшение количества питательной воды, подаваемой в барабан котла, приведет к увеличению температуры воды, а следовательно, к еще большему «набуханию». Однако с увеличением нагрузки котла количество воды, уходящей в виде пара, увеличивается, что, в конце концов, приведет к устойчивому снижению уровня в барабане.
Таким образом, увеличение нагрузки сначала приведет к резкому увеличению уровня в результате «набухания», а затем к снижению его в результате повышенного расхода воды.
Для того чтобы регулятор реагировал на причины, вызывающие изменение уровня, он должен воспринимать сигналы не только уровня в барабане котла, но и расхода пара, а часто и расхода питательной воды, подаваемой в котел. Причем сигнал расхода пара подают в регулятор со знаком, обратным сигналу уровня.
В результате явления «набухания» уровень в барабане котла изменяется на столько быстро, что регулятор не может повлиять на величину этого отклонения. Даже полное закрытие клапана питательной воды в момент увеличения нагрузки почти не уменьшает отклонение уровня в процессе «набухания». Но если позволить регулятору полностью закрыть питательный клапан, то возникает опасность упуска уровня в последующий период, когда уровень начнет устойчиво снижаться за счет несоответствия подачи воды в барабан и расхода пара.
Поэтому при введении в регулятор сигнала по расходу пара процесс регулирования будет выглядеть следующим образом: в первый период после увеличения нагрузки регулятор, приняв сигнал увеличенного расхода пара, выдаст команду на питательный клапан и он начнет открываться; в следующий период начнется «набухание», этот сигнал заставит регулятор прекратить команду на открытие питательного клапана. Если после этого уровень в барабане не установится, а будет изменяться, то этот сигнал изменения уровня, не скомпенсированный сигналом расхода, снова приведет к перемещению питательного клапана до восстановления уровня.
Если питательный насос подает на параллельно работающие котлы, то при отключении одного из них давление, создаваемое питательным насосом, увеличится (вследствие уменьшения нагрузки насоса). Увеличение давления приведет к повышенному количеству воды, подаваемой в оставшиеся в работе котлы, вследствие чего уровень в них повысится. Для предупреждения подобного явления в регулятор заводят еще один сигнал - по расходу питательной воды.
Автоматический процесс регулирования теплового режима котельного агрегата, работающего на турбину, осложняется еще тем, что турбина и котел как объект регулирования имеют разные скорости разгона, т.е. скорости восстановления номинала параметра. Турбина может изменять потребление пара со скоростью, сопоставимой со временем закрытия регулирующих клапанов. Изменение выработки пара котлом происходит значительно медленнее. Поэтому при резком сбросе или наборе нагрузки давление пара в паропроводе перед турбиной может значительно меняться.
Для защиты от резкого повышения давления в паропроводе служит быстровключающаяся редукционно-охладительная установка (БРОУ). При сбросе нагрузки, когда давление пара быстро растет и регулятор нагрузки не успевает привести агрегат в нормальный режим, давление может подняться выше определенного предела, тогда регулятор давления открывает клапан БРОУ и сбрасывает излишек пара в конденсат турбины.
Обычно давление, на которое настроен регулятор давления, несколько выше настройки регулятора нагрузки, и до тех пор, пока регулятор нагрузки не приведет давление в барабане в норму, регулятор с помощью БРОУ будет поддерживать давление несколько выше нормального.
На тракте газового топлива обязательно устанавливается отсечной клапан. Его задачей является обеспечить отсечку газа в случае погасания факела в топке котла, иначе газ может выходить в помещение котельной. В качестве датчика погасания пламени используется фотоэлемент или термопара. Ток, проходя по обмоткам соленоида отсечного клапана, удерживает его в открытом состоянии. При погасании пламени выходной сигнал термопары уменьшается и клапан закрывается. При розжиге котла клапан открывается вручную.
Следовательно, котел представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами. Система управления барабанным котлом включает автономные системы регулирования процессов горения и парообразования, температур перегрева пара, питания и водного режима.
2.
Постановка задачи регулирования параметров технологического процесса
Котлоагрегат является энергетической установкой, в процессе эксплуатации которой с высокой динамикой изменяется связанные между собой технологические параметры. Автоматизация параметров дает значительные преимущества: обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда, приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала, увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара, повышает безопасность труда и надежность работы оборудования, увеличивает экономичность работы парогенератора. Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.).
Необходимо обеспечить оперативный вывод информации о текущем состоянии любого требуемого параметра, его отклонении от оптимального установленного и о самом оптимальном значении этого параметра. Список контролируемых параметров приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Основные контролируемые параметры
| Наименование параметра | Требуемое значение | Преобразователь | Модуль |
| Температура перегретого пара | 440°С | ТСПУ-205 | ADAM-4013 |
| Температура питательной воды | I04° С | ТСМУ | ADAM-4013 |
| Уровень в барабане котла | | Метран 22М-ДД | ADAM-4017 |
| Давление питательной воды | 6 кГ/см2 | Метран 22М-ДИ | ADAM-4017 |
| Давление пара в барабане котла | 44 кгс/см2 | Метран 22М-ДИ | ADAM-4017 |
| Давление перегретого пара | 39 кгс/см2 | Метран 22М-ДИ | ADAM-4017 |
| Расход питательной воды | | Метран 22М-ДД | ADAM-4017 |
| Расход перегретого пара | 75 т/ч | Метран 22М-ДД | ADAM-4017 |
3.
Параметрический синтез системы автоматического регулирования
.1 Аппроксимация переходной характеристики объекта апериодическим звеном I порядка
Аппроксимация переходной характеристики объекта - это определение передаточной функции (математической модели объекта) по кривой разгона.
Таблица 3.1
Давление пара в барабане котла Р, кгс/см2 и время регулирования t, мин
| t | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 |
| Р | 0 | 0,8 | 2,0 | 4,0 | 6,8 | 10 | 13,5 | 17,4 | 21 | 24,5 | 27,7 | 30,5 | 33 | 35,5 | 37,5 | 39,0 | 40,5 | 41,6 | 42,5 | 43,3 | 43,8 | 44,0 |
По данным таблицы 3.1 построим экспериментальную переходную характеристику.
Рис. 3.1. Экспериментальная переходная характеристика объекта
1) Определяем на кривой (рис.3.1) участок запаздывания t. Для этого проводим касательную к точке перегиба переходной характеристики объекта до пересечения ее с осью абсцисс. Постоянная запаздывания t равна длине участка от начала координат до точки пересечения касательной с осью абсцисс.
t = 15 мин.
2) Определяем постоянную времени Т, для этого на оси ординат откладываем значение равное 0,63*yуст(t) и находим время t*.
