Система автоматического регулирования процесса горения Советский патент 1983 года по МПК F23N1/10 

со

ел

оо 4;; Ю Изобретение относится к тепловой энергетике, в частности к системам регулирования горения при сжигании топлива в топках газомазутных котлов с предельно малыми избытками воздуха. Известна система автоматического регулирования процесса горения, содержащая регулятор общего воздуха с датчиками расхода воздуха, расходов топлива и содержания кислорода в уходящих газах 1. Недостатками такой системы регулирования являются узкий диапазон регулирования коэффициента избытка воздуха, невысокая точность поддержания расхода воздуха в топку котла и больщие динамические отклонения разрежения. Известны также системы регулирования, в которых предлагается в качестве показателя горения совместно использовать сигналы от датчиков по содержанию кислорода в уходящих газах и химиедожогу 2. Однако эти системы оказываются неработоспособными при работе оборудования в щироком диапазоне нагрузок и других эксплуатационных изменениях. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффек ту является система автоматического регулирования процесса горения, содержащая датчики расходов воздуха и топлива и содержания кислорода в дымовых газах, регуляторы общего воздуха и разрежения, последний из которых связан с датчиком разрежения и первым дифференциатором 3. Недостатком этой системы регулирования является низкая точность поддержания оптимального соотнощения топливо - воздух в режиме работы с предельно малыми избытками воздуха. Это объясняется узким диапазоном регулирования коэффициента избытка воздуха по сигналу от датчика содержания кислорода, мощной низкочастотной пульсацией расхода общего воздуха, вызванной вращением регенеративных воздухоподогревателей, невысокой точностью измерения расходов газообразного и жидкого топлива и больщими колебаниями разрежения в переходных режимах. Цель изобретения - повыщение точности регулирования процесса горения в широком диапазоне нагрузок котла. Поставленная цель достигается тем, что система автоматического регулирования про цесса горения, содержащая датчики расходов воздуха и топлива и содержания кислорода в дымовых газах, регуляторы общего воздуха и разрежения, последний из которых связан с датчиком разрежения и первым дифференциатором, снабжена двумя нелинейными элементами, заградительными фильтрами, вторым и третьим дифференциаторами, нелинейным корректором, датчиком химического недожога, сумматором, при чем вход первого нелинейного элемента соединен с датчиками расхода топлива, а выход - с регулятором общего воздуха и с вторым дифференциатором, связанным с регулятором общего воздуха и с вторым нелинейным элеме 1том, подсоединенным к первому дифференциатору, выходы датчиков содержания кислорода и химического недожога подсоединены к сумматору, связанному с нелинейным корректором, подключенным к регулятору общего воздуха, датчики расходов воздуха подключены к входу заградительных фильтров, выходы которых соединены с третьим дифференциатором, связанным с регуляторами расхода общего воздуха и разрежения. На чертеже представлена схема системы автоматического регулирования процесса горения. Система содержит регулятор 1 общего воздуха с датчиками 2 расхода воздуха, датчики 3 и 4 расхода топлива, датчики 5 и 6 содержания кислорода в уходящих газах и химического недожога, соответственно, регулятор 7 разрежения с датчиком 8 и первым дифференциатором 9. Регулятор 1 снабжен индивидуальным задатчиком 10. Регулятор I подключен к исполнительному механизму 11 изменения положения направляющего аппарата дутьевого вентилятора, регулятор 7 - к исполнительному механизму 12 направляющего аппарата дымососа. Кроме этого, регулятор 1 снабжен вторым и третьим дифференциаторами 13 и 14, первым нелинейным элементом 15 с размножителем, сумматором 16 с нелинейным корректором 17. Система содержит также заградительные фильтры 18, второй нелинейный элемент 19, а регулятор 7 - индивидуальный задатчик 20. При этом датчики 3 и 4 подключены к элементу 15, выход которого соединен с входом дифференциатора 13, отдельный выход первого дифференциатора 13 соединен с входом дифференциатора 9 посредством второго нелинейного элемента 19. Датчики 5 и 6 подключены к отдельным входам сумматора 16 (датчик 6 со знаком минус), датчики 2 подключены к отдельным входам третьего дифференциатора 14 посредством активных заградительных фильтров 18. Работа системы регулирования осуществляется следующим образом. В нормальном режиме эксплуатации регулятор 1 поддерживает заданное оптимальное значение коэффициента избытка воздуха в топке по сигналам от датчиков 5 и 6 с помощью сумматора 16, при этом оптимальному значению коэффициента избытка воздуха соответствует нулевое значение сигнала на выходе сумматора 16 и нелинейного корректора 17 во всех режимах работы котла. Корректор 17 имеет при этом характеристику с переменным наклоном и обеспе чивает линеаризацию статической характеристики суммарного сигнала. Введешс в цепь обратной связи по расходу общего воздуха дифференциатора 14 обеспечивает реализацию регулятором 1 ПИ-закон.; регулирования, что повышает устойчивость К птура стабилизации и качество регулирования. Активные заградительные фильтры 18 предназначены для подавления узкой части спектра сигнала, обусловленной моидными низкочастотными пульсациями на частоте вращения регенеративных воздухоподогревателей РВП, существенно снижающих информативность полезного сигнала. Регулятор 7 стабилизирует заданное разрежение в топке котла по сигналу от датчика 8 и при самопроизвольных изменениях расхода воздуха в топку получает сигнал по фактической скорости изменения его расхода от третьего дифференциатора 14. Это уменьшает колебания разрежения при вариации расхода воздуха.

При изменении нагрузки котла на регулятор 1 поступает сигнал от датчика 3 и 4 расхода топлива (например газа и мазута) и сигнал от дифференциатора 13 по скорости изменения суммарного расхода топлива (обеспечивает повышение качества регулирования в переходных режимах). )ле,мент 15 обеспечивает при этом необходимое изменение крутизны статической характеристики датчиков при изменении на|)узки котла в широком диапазоне. Для опеспеченпя возяенствия на направляющий ciiMiapaT дымососа, на регулятор 7 разрежения подается сигнал по расходу топлива от датчиков 3 и 4 после двукратного дифференцирования дифференциаторами 13 и

9. Нелинейный элемент 19 служит при этом для изменения коэффициента усиления канала топливо - разрежение при положительУом и отрицательном возмущениях.

Применение предлагаемой системы регулирования позволяет уменьшить динамические отклонения параметров, обеспечивает существенное повышение точности стабилизации коэффициента избытка воздуха при предельно малых его значениях во всех режимах работы котла, соотношения топливо0 воздух, что ведет к повышению экономичности горения, уменьшению образования окислов и серы, охране окружающей среды и устойчивости системы регулирования, т:е. достигается повышение точности регулирования в широком диапазоне нагрузок.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВ.АНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ, содержащая датчики расходов воздуха и топлива и содержания кислорода в дымовых газах, регуляторы общего воздуха и разрежения, последний из которых связан с датчиком разрежения и первым дифференциатором, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования в широком диапазоне нагрузок, система снабжена двумя нелинейными элементами, заградительными фильтрами, вторым и третьим дифференциаторами, нелинейным корректором, датчиком химического недожога, сумматором, причем вход первого нелинейного элемента соединен с датчиками расхода топлива, а выход - с регулятором обш,его воздуха и с вторым дифференциатором, связанным с регулятором общего воздуха и с вторым нелинейным элементом, подсоединенным к первому дифференциатору, выходы датчиков содержания кислорода и химического недожога подсоединены к сум.матору. связанному с нелинейным коррекi тором., подключенным к регулятору общего воздуха, датчики расходов воздуха подключеяи к входу заградительных фильтров, выходь.1 которых соединены с третьим дифференциатором, связанным с регуляторами расхода об|цего воздуха и разрежения.