РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА В МНОГОТОПЛИВНОМ ПАРОГЕНЕРАТОРЕ Российский патент 1995 года по МПК F22B35/00 

Изобретение относится к теплотехнике и используется при совместном сжигании нескольких видов топлива, расходом одного из которых можно управлять, а расходы остальных могут изменяться довольно часто произвольным образом.

Известен регулятор процесса сгорания, у которого выходной сигнал главного регулятора давления пара поступает на вход регулятора тепловой нагрузки, выходной сигнал которого используется при регулировании подачи топлива. Исполнительным органом бесступенчатого регулирования подачи топлива является электродвигатель пылепитателей. Способ регулирования скорости двигателя пылепитателя основан на изменении тока возбуждения электродвигателя постоянного тока. Недостаток этого устройства в том, что эта схема не применима, если подача отдельных видов топлива не регулируется и может изменяться произвольно.

Известен регулятор давления перегретого пара в многотопливном парогенераторе, в котором производится вычисление теплоты сгорания каждого вида топлива. Суммарная теплота сгорания сравнивается с сигналом задания интегрированного выходного сигнала регулятора тепловой нагрузки. Недостаток этого устройства заключается в том, что регулятором подачи топлива не учитывается информация о текущем значении теплоты сгорания топлива с регулируемой подачей, что не позволяет с максимальным быстродействием адаптировать регулирующее воздействие при возмущениях, снизить до минимума ошибку стабилизируемого параметра.

Цель изобретения повышение точности системы регулирования за счет уменьшения ошибки стабилизируемого параметра.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее датчики и задатчики, связанные с блоком умножения каждого вида топлива с нерегулируемой и регулируемой подачей, связанные с сумматором, подключенным к регулятору подачи топлива, исполнительный механизм, формирователь сигнала при рассогласовании значения давления перегретого пара, связанный через первый интегратор с регулятором тепловой нагрузки, подключенный к формирователю сигнала текущего значения тепловой нагрузки и через второй интегратор к регулятору подачи топлива, дополнительно введен вычислитель и умножитель, причем выход блока умножения с регулируемой подачей топлива подключен на вход вычислителя, выход вычислителя соединен с выходом умножителя, первый выход регулятора подачи топлива подключен к второму входу умножителя, а второй выход регулятора подачи топлива к второму входу вычислителя, а выход умножителя соединен с входом исполнительного механизма. Введенные элементы позволят формировать управляющее воздействие с учетом сигнала обратной связи регулируемого канала в зависимости от соотношения рассогласования к сигналу обратной связи. Повышается динамическая точность системы регулирования.

На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства.

Оно содержит датчики 1 теплоты сгорания каждого вида топлива, задатчики 2 теплоты сгорания каждого вида топлива, формирователь 4 сигнала тепловой нагрузки, формирователь 5 сигнала рассогласования давления перегретого пара; первый интегратор 6, блок умножения 7, второй интегратор 8, сумматор 9, регулятор 10 подачи топлива, исполнительный механизм 11, вычислитель 12, умножитель 13 и регулятор 14 тепловой нагрузки.

Выход датчика 1 теплоты сгорания каждого вида топлива подключены к входам блоков умножения 7 соответствующих видов топлива. Выходы задатчиков 2 теплоты сгорания подключены к соответствующим входам блоков умножения 7. Выходы блоков умножения 7 подключены к входам сумматора 9. При этом выход блока умножения топлива с регулируемой подачей подключен также на вход вычислителя 12. Выход сумматора 9 подключен на первый вход регулятора 10 подачи топлива, первый выход которого подключен на вход умножителя 13, а второй выход на второй вход вычислителя 12. На первый вход умножителя 13 поступает первый выход регулятора, а на второй вход выход вычислителя 12. Выход умножителя 13 подключен на вход исполнительного механизма 11. Выход формирователя 5 сигнала рассогласования по давлению подключен на вход первого инвертора 6, выход которого подключен на вход регулятора 14 тепловой нагрузки. Выход формирователя 4 тепловой нагрузки подключен на вход регулятора 14 тепловой нагрузки, выход которого подключен на вход второго интегратора 8. Выход второго интегратора 8 подключен на второй вход регулятора расхода топлива 10.

Датчики 1, задатчики 2 теплоты сгорания каждого вида топлива формируют сигналы, перемножение которых в соответствующем данному виду топлива умножителе позволяет определить количество теплоты, выделенное соответствующим видом топлива.

Формирователь 4 сигнала расхода тепловой нагрузки 4 включает датчики расхода пара, скорости изменения давления пара в барабане, дифференциатор, сумматор. Сигнал тепловой нагрузки формируется по формуле
ΔD_q= C_п ± ΔD_пп, где С_п постоянная, характеризующая массовую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части котла, кг/(кгс/см²);
dP_б/dt скорость изменения давления пара в барабане;
ΔD_пп разность паровых нагрузок котла до и после нанесения возмущений по показаниям прибора, измеряющего расход перегретого пара.

Формирователь 5 сигнала при рассогласовании давления перегретого пара включает в себя датчик и задатчик давления перегретого пара, подключенные к входу регулятора давления перегретого пара. Регулятор давления перегретого пара формирует управляющий сигнал из условия минимума среднеквадратичной ошибки.

Первый интегратор 6 формирует сигнал задания тепловой нагрузки. Второй интегратор 8 формирует сигнал задания подачи топлива.

Сумматоp 9 вычисляет сумму всех входных сигналов и формирует сигнал суммарного количества тепла, выделяемого всеми видами топлива.

Регулятор 10 подачи топлива определяет рассогласование между заданным значением и текущим значением тепла, выделяемого всеми видами топлива при их сжигании в данный момент. Полученный сигнал рассогласования подает через свой второй выход на вход вычислителя 12. На первый выход регулятора подачи топлива 10 поступает сигнал, сформированный по ПИ-закону регулирования.

Исполнительным механизмом 11 является электродвигатель пылепитателя и усилитель электрического сигнала. Выходной сигнал умножителя 13 усиливается и поступает на обмотку возбуждения электродвигателя (на устройство управления обмоткой возбуждения). Скорость электродвигателя определяет расход топлива: чем больше скорость, тем больше расход топлива.

Регулятор 14 тепловой нагрузки сравнивает сигнал задания с текущим сигналом тепловой нагрузки и при рассогласовании формирует сигнал, приводящий к минимуму среднеквадратичной ошибки по тепловой нагрузке.

На вход вычислителя 12 поступает сигнал количества тепла, выделяемого при сгорании топлива с регулируемой подачей, и сигнал ошибки регулирования по общему количеству теплоты, выделенному при сжигании всех видов топлива. Выходной сигнал вычислителя равен следующему значению
U₁₂= K + 1K + 1, где К коэффициент;
U₇ количество теплоты, выделяемой при сжигании топлива с регулируемой подачей;
U_10.2 сигнал рассогласования заданной величины и величины обратной связи общего количества тепла, выделяемого при сжигании всех видов топлива.

Умножитель 13 находит произведение между величинами, поступающими на его вход, и формирует сигнал, поступающий на вход исполнительного механизма
U₁₃= + U_10.2= U₁₂·U_10.1, где U₁₂ выходной сигнал вычислителя 12;
U_10.1 выходной сигнал регулятора подачи топлива 10.

При отклонении сигнала тепловой нагрузки U₄ от сигнала задания U₆выходной сигнал регулятора 14 тепловой нагрузки интегрируется интегратором 8 и в виде задания поступает на вход регулятора 10 подачи топлива.

В статическом состоянии выходной сигнал регулятора 5 давления перегpетого пара (формирователя сигнала рассогласования) и с выхода регулятора тепловой 14 нагрузки равны нулю. Сигналы задания с выходов первого 6 и второго 8 интеграторов постоянны. Выходной сигнал вычислителя 12 равен единице. Выходной сигнал умножителя 13 равен выходному сигналу регулятора 10 подачи топлива.

При изменении сигнала задания или при возмущении, обусловленном изменением тепловой нагрузки или изменением суммарного количества тепла, выделяемого всеми видами топлива при их сжигании, сигнал с второго выхода регулятора 10 подачи топлива, поступающий на второй вход вычислителя 12, соответствует рассогласованию между заданным и действительным значением количества тепла, выделяемого при сжигании всех видов топлива, и отличен от нуля. Если этот сигнал положителен, то выходной сигнал вычислителя 12 больше единицы и усиливает выходной сигнал регулятора, а если отрицательный то меньше единицы и уменьшает величину сигнала, поступающего на вход исполнительного механизма 11. Максимальное значение регулирующего воздействия ограничивается максимальной скоростью электродвигателя пылепитателя, что должно учитываться при подборе устройства управления скоростью электродвигателя. Введенный вычислитель 12 при формировании управляющего воздействия позволяет учитывать не только величину рассогласования задания и действительного значения регулируемой величины, но и сигнал обратной связи регулируемого параметра отдельно от нерегулируемых. При одинаковой величине сигнала рассогласования регулирующее воздействие будет тем больше, чем меньше текущее значение обратной связи регулируемого канала, что позволит уменьшить время регулирования подачи топлива и обеспечить большую точность поддержания (или регулирования) параметра давления перегретого пара.

Предложенное устройство позволяет повысить быстродействие системы. Более точное поддержание заданного режима повышает эффективность работы оборудования, обеспечивающего более точное поддержание регулируемого параметра (давления), что уменьшает износ оборудования при эксплуатации, снижает материальные затраты на текущий и капитальный ремонт.

Использование: в системах регулирования парогенераторов. Сущность изобретения: регулятор давления перегретого пара содержит вычислитель 12 и умножитель 13. Выход блока 7 умножения с регулируемой подачей топлива подключен на вход вычислителя 12. Выход вычислителя 12 соединен с входом умножителя 13. Первый выход регулятора подачи топлива 10 подключен к второму входу умножителя 13. Второй выход регулятора подачи топлива 10 подключен к второму входу вычислителя 12. Выход умножителя 13 соединен с входом исполнительного механизма 11. 1 ил.

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА В МНОГОТОПЛИВНОМ ПАРОГЕНЕРАТОРЕ, содержащий датчики и задатчики, связанные с блоками умножения каждого вида топлива с нерегулируемой и регулируемой подачей, связанные с сумматором, подключенным к регулятору подачи топлива, исполнительный механизм, формирователь сигнала при рассогласовании значения давления перегретого пара, связанный через первый интегратор с регулятором тепловой нагрузки, подключенный к формирователю сигнала текущего значения тепловой нагрузки и через второй интегратор к регулятору подачи топлива, отличающийся тем, что он имеет вычислитель и умножитель, причем выход блока умножения с регулируемой подачей топлива подключен на вход вычислителя, выход вычислителя соединен с входом умножителя, первый выход регулятора подачи топлива подключен к второму входу умножителя, второй выход регулятора подачи топлива подключен к второму входу вычислителя, а выход умножителя соединен с входом исполнительного механизма.