Лекции по АСУТП - в Ворде (АСУ12Т1)

Посмотреть архив целиком

Лекция 12.


12.1. Регулирование процессов горения и парообразования


Количест­во сжигаемого топлива, а точнее, тепловыделение в топке в уста­новившемся режиме должно соответствовать количеству выраба­тываемого пара Сп Косвенным показателем тепловыделения Q'T, служит тепловая нагрузка Gq. Она характеризует количество теп­лоты, воспринятое поверхностями нагрева в единицу времени и затраченное на нагрев котловой воды в экранных трубах и на па­рообразование. Количество пара, вырабатываемого котлом должно соответствовать расходу пара на турбину Gnп Кос­венным показателем этого соответствия служит давление пара пе­ред турбиной. Оно должно поддерживаться вблизи заданного зна­чения с высокой точностью по условиям экономичности и безопас­ности работы теплоэнергетической установки в целом.

Косвенным показателем устойчи­вости факела в топочной камере служит постоянство разрежения в ее верхней части ST. Регулирование процессов горения и паро­образования в целом сводят к поддержанию вблизи заданных зна­чений следующих величин:

  • давления перегретого пара роп и тепловой нагрузки Gg;

  • избытка воздуха в топке α (содержания 02, %) за паропере­гревателем, влияющего на экономичность процесса горения;

  • разрежения в верхней части топки ST.


Регулирование давления свежего пара и тепловой нагруз­ки.

Парогенератор может быть представлен в виде последовательного соединения простых участков, разграниченных конструктивно (см. рис. 12.1): топочной камеры; парообразующей части, состоящей из поверхностей нагрева, расположенных в топочной камере; барабана и па­роперегревателя.

Рассмотрим динамику испарительного участка. Изменение тепловыделения Q'T, приводит к измене­нию паропроизводительности Gб и давления пара в барабане рб. Если прирост расхода топлива и тепловыделения идет целиком на нагрев пароводяной смеси и металла поверхностей нагрева, то из уравнения теплового баланса следует:

(12.1)

где А — размерный коэффициент, характеризующий тепловую аккумулирующую способность пароводяной смеси, металла испа­рительной части и барабана; dpб/dt — скорость изменения давле­ния пара в барабане; Q'T — теплота, затраченная на нагрев паро­водяной смеси; hн — энтальпия насыщенного пара на выходе из барабана; hПВ — энтальпия питательной воды; Gб(hи hпв) — теп­лота, ушедшая с паром.

Разделив правую и левую части уравнения (11.1) на hи hпв, по­лучим другую форму записи уравнения теплового баланса:



и

(12.2)

ли

где СП /hи hпв — постоянная, характеризующая массовую ак­кумулирующую способность пароводяной смеси и металла испа­рительной части котла, кг/(кгс/см ); Gq = (Q'Т/ hи hпв — тепло­вая нагрузка котла, характеризующая тепловосприятие испари­тельных поверхностей в единицу времени, кг/с. Преобразуя (11.2), получаем

Схема формирования Gq, назы­ваемого в дальнейшем сигналом по теплоте , приведена на рис. 12.1. Сигнал по теплоте, обладая преимуществом в простоте и на­дежности измерения, имеет недо­статки:

  • зависит от расхода воды на впрыск в паропровод свежего па­ра;

  • реагирует с относительно боль­шим запаздыванием на изменение тепловыделения в топке по кана­лам неконтролируемых возмуще­ний (качество топлива, неравномерность работы топливоподающих устройств, колебания расхода первичного воздуха и др.).

Структурная схема регулирования тепловой нагрузки, известная под названием теплота топливо, изображена на рис. 12.2 а, а функциональная — на рис. 12.2, б. Расход пара измеряют по пере­паду на сужающем устройстве, а сигнал dpб/dt — с помощью дифференциаторов 4 и 5. Регулятор давления пара I, образующий внешний контур I, выполняет функции автоматического задатчика (корректора) по отношению к регуляторам топлива 2 и 3, об­разующим внутренний контур II. Долю участия каждого агрегата в общей паровой нагрузке, как и в предыдущих схемах, устанав­ливают с помощью ручных задатчиков ЗРУ или УВК верхнего уровня управления. Колебания паровой нагрузки со стороны потребителя возмещают соответствующим изменением задания регулято­рам топлива за счет действия корректирующего регулятора. Все топочные возмущения, приводящие к изменению тепловыделения в топке, устраняют действием стабилизирующих регуляторов.

Еще меньшей инерционностью по сравнению с сигналом по теп­лоте обладает сигнал по тепловосприятию топочных экранов Δpq. Его использование в АСР тепловой нагрузки вместо сигнала по теплоте позволяет улучшить качество регулирования за счет роста быстродействия стабилизирующего контура II (см. рис. 8.8, а)

Рис. 12.2. Регулирование подачи топлива по схеме "задание —теплота"

а, б — структурная и функциональная схемы; /, // — внешний и внутренний

контуры; 1 — регулятор давления пара; 2,3 — регуляторы топлива; 4,5

дифференциаторы


12.2. Регулирование экономичности процесса горения.

Экономич­ность работы котла оценивают по КПД, равному отношению по­лезной теплоты, затраченной на генерирование и перегрев пара, к располагаемой теплоте, которая могла быть получена при сжи­гании всего топлива.

Без учета теплоты, вносимой в топку воздухом, и потерь на про­дувку КПД котла имеет вид

(12.3)


КПД через тепловые потери, сопровождающие процесс сжигания

(12.4)


Однако регулирование экономичности непосредственно по КПД (12.3) или суммарной оценке тепловых потерь (12.4) не получило пока широкого распространения из-за отсутствия надежных спо­собов и средств их непрерывного измерения.

Одним из наиболее представительных косвенных способов оценки экономичности процесса горения служит анализ состава топочных газов, покидающих топку. На основе зависимости КПД и суммарных потерь от избытка воздуха, определяемой индивиду­ально для каждого агрегата, целесообразно поддерживать коэффи­циент избытка воздуха άопт.

Значение коэффициента избытка воздуха можно оценить по со­держанию свободного кислорода в газах, покидающих топочную камеру, по приближенной формуле

Значение а в основном влияет на q2 (потеря теплоты с уходя­щими газами), потери теплоты от химического и механи­ческого недожогов топлива Зависимости представлены на рис. 12.3.


Участок регулирования экономичности процесса горения по со­держанию кислорода в топочных газах состоит из топочной каме­ры и примыкающего к ней газохода конвективного перегревателя до места измерения содержания О2, %. Входное регулирующее воздействие — расход воздуха, поступающий в топку QB; выход­ная (регулируемая) величина — содержание свободного кислорода в поворотной камере газохода за пароперегревателем О2, % (см. рис. 12.3).

Оптимальное значение О2 в поворотной камере при номиналь­ной нагрузке и сжигании пылевидного топлива лежит в пределах 3—5 %; при сжигании мазута и газа от 0,05 до 2 %.

Инерционность участка зависит от объема топочной камеры и примыкающего к ней газо­хода, а также от запаздывания в измерительном устройстве. При математическом описании динамических свойств этот участок представляют в виде последовательного соединения двух звеньев: транспортного запаздывания т и инерционного первого порядка с постоянной времени Т.

Способы и схемы регулирования. Основным способом регулиро­вания избытка воздуха за пароперегревателем служит изменение его количества подаваемого в топку с помощью дутьевых венти­ляторов. Существует несколько вариантов схем автоматического управления подачей воздуха в зависимости от способов косвенной оценки экономичности процесса горения по соотношению различных сигналов.

1. Регулирование экономичности по соотношению топливо воздух. При постоянном качестве топлива его расход и количество воздуха, необходимое для обеспечения требуемой полноты сгора­ния, связаны прямой пропорциональной зависимостью, устанав­ливаемой в результате режимных испытаний. Если измерение расхода топлива выполняют достаточно точно, то поддержание оптимального избытка воздуха можно реализовать, используя схему регулирования, известную под названием топливо воздух (рис. 12.3, а). При газообразном топливе требуемое соотношение между количествами газа и воздуха осуществляется просто: сравнивают перепады давлений на сужающих устройствах устанавли­ваемых на газопроводе и на воздухоподогревателе рвп или же на специальном измерительном устройстве расхода воздуха. Разность этих сигналов подается на вход автоматического регулятора эко­номичности, управляющего подачей дутьевых вентиляторов.


Рис12.3. Графики зависимости для пылеуголного котла типа ТП-87,Qпп=420т/ч


Рис. 12.4. Временные характеристики по содержанию кислорода в дымовых газах

а — при возмущении расходом возду­ха (τ45 с, Т = 60с); б — при воз­мущении расходом топлива (газа) (τ= 25 с, Т = 55 с)










Непрерывное измерение расхода твердого топлива, как уже от­мечалось является нерешенной проблемой. Иногда расход пыле­видного топлива, оценивают, например, по положению регулиру­ющего органа (траверсы плоского контроллера), которое опреде­ляет лишь частоту вращения питателей, но не расход пыли. Такой способ регулирования не учитывает качественного изменения си-става и расхода топлива, связанного с увеличением или уменьше­нием скорости транспортирующего воздуха или с нарушением нор­мальной работы питателей пыли. Поэтому применение схемы топ­ливо воздух оправдано лишь при наличии жидкого или газооб­разного топлива постоянного состава

2. Регулирование экономичности по соотношению пар воздух. На единицу расхода различного по составу топлива необходимо различное количество воздуха. На единицу теплоты, выделя­ющейся при сгорании разных видов топлив, требуется одно и то же его количество. Поэтому, если оценивать тепловыделение в топке по расходу пара и изменять подачу воздуха в соответствии с изменениям этого расхода, то в принципе можно достичь опти­мального избытка воздуха.

Этот принцип регулирования подачи воздуха используют в схе­ме пар воздух (рис. 12.5, б) 3. Регулирование экономичности по соотношению сигналов теплота воздух (рис. 12.5, а). Если тепловыделение в топке Q'T оценивать по расходу перегретого пара и скорости изменения дав­ления пара в барабане, то инерционность этого суммарного сигнала (GQ,) при топочных возмущениях будет существенно меньше инерционности одного сигнала по расходу пара Qn п.


Случайные файлы

Файл
9440-1.rtf
20039-1.rtf
14995-1.rtf
23110.rtf
45943.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.