Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора Советский патент 1986 года по МПК F23N1/00 

ш

ел

Изобретение относится к ,области автоматизации парогенераторов тепловых электростанций. Целью изобретения является повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего

4

QD

ий.

персонала путем предотвращения поступления топочных газов из топки. Система автоматического регулирования процесса горения в секционной тояке парогенератора содержит индивидуальные регуляторы 6 подачи топлива в каждую секцию, соединенные с общим регулятором 7 подачи топлива и с датчиком 11 расхода пара из секции а через дифференциатор 14 - с датчиком 13 давления своей секции. Управляющий блок 9 соединен с датчиками 10 тепловыделения в каждой секции, температуры 12 пара на выходе каждой секции. Входы блока 9 соединены с датчиками расхода 11 и давления 13 пара каждой секции и с общим регулятором 7 подачи топлива, а выход с индивидуальными регуляторами 6 подачи топлива в каждую секцию, а

Изобретение относится к теплоэнергетике и касается автоматического регулирования процесса горения в топках парогенераторов, работающих с уравновешенной тягой, на пылевидном топливе.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотвращения поступления топочных газов из топки.

На фиг,1 представлена структурная схема системы автоматического регулирования процесса горения в рекционированной топке парогенератора; на фиг,2 структурная схема блока ограничения подачи топлива; на фиг,3 структурная схема блока коррекции сигнапа общего регулятора пода1чи топлива; на фиг,4 - временные диаграммы работы блока ограничения подачи топлива,

Топка парогенератора (фиг,1) разделена двухсветными экранами 1 на секции 2 (п штук), причем каждая из секций снабжена.отдельными подводами топлива и воздука. Дымососы 3,1 и 3. обеспечивают поддержание заданного разрежения топочных .газов в верхней части 4 топки, общей для всех секций

также блок ограничения 8 подачи топлива с выходами по числу индивидуальных, регуляторов подачи топлива и регулятор 5 разрежения с переключателем управления и с исполнительными механизмами направляющих аппаратов дымососов 3,1 и 3,2, концевые выключатели Больше которых подключены к входам блока 8 ограничения подачи топлива, к другим входам которого подключены, контакты переключателя управления регулятора 5 разрежения, выходные контакты реле давления, подключенного к выходу датчика давления в топке, выходные контакты реле расхода , подключенного к выхо ду расходомера пара из па выход общеподачи топI

Система автоматического регулирования процесса.горения в секционированной топке парогенератора содержит регулятор 5 разрежения с датчиком разрежения (не показан), индивидуальные регуляторы 6 подачи топлива в казвдую секцию, подключенные к выходу общего регулятора 7 подачи f топлива в парогенератор через блок 8 ограничения подачи топлива, а также к выходам управляющего блока 9, который связан с датчиками 10 тепловыделения в каждой секции., датчиками 11 расхода рабочей среды, 12 - температуры и 13 - давления на выходе из каждой секции,. Дифференциаторы 14 связаны со входами регуляторов 6 и датчиками 13 давления на выходах секций. УправляюБЩй блок 9, кроме того,

связан с обш,им регулятором 7 подачи топлива, а один из его выходов 15 через блок 8 ограничения подачи топлива связан с системой подачи воздуха в секции топки,

Выход каждого иэ регуляторов 6 подключён к соответствующему регулирующему органу 16 подачи то1гпива в секцию топки. Концевые выклнгчатели Больше 17,1 и 17,2 направляющих аппаратов (НА) дымососов 3.1 и

если концевой вьключатель замкнут

если разомкнут

Состояние Xj концевого выключателя Больше

если концевой выключатель замкнут если разомкнут

Состояние Хд контактов переключателя 18 управления регулятора разрежения:

если переключатель 18 находится в положении дистанционное,

если в положении автоматическое

Состояние Х4 выходных контактов реле 19 давления в топке (Р):

при Руп мм.вод.ст. (разрежение) при P-fn 2 мм вод.ст.

Состояние Xj выходных контактов реле 21 расхода пара из парогенератора (Дк)

при Дц 0,6 Дк номинального при ,6 к номинального

Входы X,. и Х на фиг;2 показаны инверсными, так как сигнал Х( 1 возникает при размыкании концевого выключателя 17.1, а сигнал Х 1 при размыкании 17.2. Входы Xj, Х и Xj имеют обратное значение, они

рогенератор подсоединены к входам блока 8 ограничения расхода топлива. Структурная схема блока 8 приведена на фиг.2.

Блок 8 включает,в себя блоки 23, 24 и 25. Блок 23 является логическим блоком И (конъюнктором). Состояние входов блока 23, а следовательно, и всего блока 8, характеризуется следующей таблицей.

X. О,

г

X,

г О,

X, 1

X, о.

Х, 1

Х О, Х4 1

X, О,

5 1

равны единице при замыкании контактов реле 19 и 21 или переключате- ля 18. Наряду с логической функцией , конъюнкции (знак & на обозначении блока 23) по отношению, ко всем вход.ным сигналам Xj блок 23 в своей ло512704

гической структуре содержит вторую такую же функцию И относительно входных сигналов Х и . Это означает, ,что при наличии только двух сигналов, а именно наличия давления в топке Х j 1 большой нагрузки парогенератора Х 1, не будет перехода от выходного сигнала У 1 к сигналу У О (знак М мажоритарности на обозначении блока 23).to

Для блока 23 образование выходного сигнала У подчиняется следующей таблице. Выходы блока 23 имеют метки А при величине выхода, равной нулю,и В - при величине выхода, равной единице. Выход с меткой В присоединен .к входу блока 24 коррекции сигнала общего регулятора 7 подачи топлива, причем этот вход также помечен букво В, Кроме управляющего входа В, блок 24 имеет информационный вход,, который соединен с выходом регулятора 7, а также вводимые в этот субблок кон15,062 «J I f Z производства вычислений, связанных с ограничением подачи топлива ггутем уменьшения сигнала С от регулятора 7 на нужную величину.

94S

Выход блока 24 присоединен к входу блока 25 размножения сигнала ;А ; выходы последнего являются одновременно и выходами всего блока 8 ограничения подачи топлива и присоединены к выходам всех регуляторов б подачи топлива в секции а также в виде выхода 15 - к системе подачи воздуха в топку парогенератора Блок 24 (фиг.З) коррекции сигнала регулятора 7 включает в себя сумматор 26, промежуточные реле 27, 28 и 29, элемент 30 задержки (реле времени) с уставкой, реле 31, 32 и 33 времени с уставками блок 24 можно смонтировать с применением тех же р€;л.е и реле времени ЭВ-100, а для сумматора 26 использовать блок cy 1 иpoвaния А05 систег ы тепловой автоматики КАСКАД-2. Блок j25 может быть выполнен, например, с применением блока А06 той же системы КАСКА Д-2. Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора работает следую11(им образом. При работе парогенератора на пылевидном тогшиве в области нормальных эксп.пуатационных нагрузок, т,е.

всем регуляторам 6 подачи топлива в секции, а также в виде сигнала 15 к системе подачи воздуха.

Когда исходной стационарный режим работы парогенератора по каким-либо {причинам нарушается, например, если в процессе эксплуатации произошло зашлакование поверхностей нагрева, то при максимальном или близком к максимальному паросъему с парогенератора возникает нехватка производительности дымососов. В верхней части топки разрежение смещается давлением что сопровождается выбросом наружу в помещение котельной топочных газов через неплотности лючков, лазов и гляделок, что опасно для обслуживающего персонала.

При достижении максимальной производительности дымососов происходит полное открытие НА и, следовательно,

больоткрытие концевых выключателей ше 17.1 и 17.2, что вызывает появ1 и X., 1 на ление сигналов входе блока 8. Если давление в топке устойчиво держится хотя бы на мини.мальном уровне, появляется сигнал Хд 1 и, следовательно, на выходе блока 23 возникает сигнал y(t) 1, который поступает на вход реле 30 времени. После отработки этим реле установленного промежутка временив, (см. фиг.З) выбор которого обусловлен работой без автоколебаний предлагаемой системы, возбуждается реле 27, его контакты замыкаются и остаются в таком положении благодаря са, моблокировке реле 27 через свои контакты с помощью реле 34. Контактами реле 27 сигнал Cf от регулятора 7 подается на второй вход сумматора 26, в котором по второму каналу этот сиг нал преобразуется в такой: здесь oi - постоянный коэффицент, который может устанавливаться в пределах от нуля до единицы. В данном примере он принят равным 0,025. По прошествии промежутка времени С( и после появления сигнала на вы . ходе реле 30 времени, наряду с реле 27 возбуждается ,также и реле 28, которое своими контактами 1-2 на самоблокировку, а его контактами 5-6 запускается реле 31 времени, после сра батывания которого с вьщержкой време ни через замкнувшиеся контакты реле 27- и контакты реле 28 на третий вход сумматора 26 подается сигнал Ср

от регулятора 7,Этот сигнал по тре тьаму каналу сумматора 26 преобразуется в такой

-0,Lf,

здесь - постоянный коэффициент, устанавливаемый как и коэффициент of в пределах 0-1 и также принятый в данном примере равным 0,025.

Через замкнувшиеся контакты реле 28 включаются реле 32 времени, имеющее вьщержку времени 1 , после сра батывания которого, спустя промежуток времени t , срабатывает реле 29, Через контакты реле 27 и контакты реле 29 включается реле 33 времени, после срабатывания которого на четвертьш вход сумматора 26 спустя промежуток времени5 равный ( ) после замыкания контактов реле 27, подается сигнал tj) . Б сумматоре он преобразуется в сигнал где о 4 постоянный коэффициент,. аналогичный od, и о; Алгоритм функционирования ,блока 24 коррекции сигнала общего регулятора 7, представленный в виде функциональной связи выходного сигнала fi (t) этого субблока от его входного сигнала cf (t) при y(t) 1, может быть представлен в виде Xi)cp(t)-ui,.cp(t-,).,.cf(t-, (О (-t-0,-c,-t,) Из (l) следует, что при t С, все слагаемые, кроме первого, равны нулю. Если i t (с,+ Г) имеем два перйых слагаемых, т.е, (1) вырождается в зависимость 7(t) Cf(t) ((t-c,) Если (, +j:j) с t i (г .сГэ) существуют три слагаемых Для моментов (С, -о,) t & (, +,) имеет место формула (1) с четырьмя слагаемыми. Иллюстрация действия предлагаемой системы автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора представлена на временных диаграммах работы блока ограничения подачи топлива (фиг.4). 0,6 ..цс...,нам где Д номинальная нагрузка, и одновременно при отсз тствии зашлакования поверхностей нагрева и при нормальной работе дымососов,, когда их НА открыты не полностью, т.е« при наличии запаса на регулирование раз режения в топке, имеет место исходный стационарный режим работы парогенератора. Этот режим характеризуется тем, что параметры рабочей среды на выходах экранов 1 меняются незначительно, а тепловыделения в секцийх 2 практически неизменны. Поэтому близки к постоянным величины сигналов на выходах датчиков 10-13, на выходах регулйтора 7 (в том числе и на выходе 15) и управляющего блока 9, а на выходах регуляторов 6 и дифференциаторов 14 отсутствуют управляющие импульсы. Регулирующие.клапаны 16 на-25

ходятся в промело/точных положениях, соответствующих заданны.м расходам топлива, В силу некоторых конструктивных и режимных факторов, таких. как например, различия в поверхностя нагрева экранов, различие гддравлических сопротивлений экранов секций и т.п. тепх(овосприятия секций в общем случае различны. Также несколь ко различаются: и тепловьщеления в секциях. Управляющий блок 9 анализирует с помоа;ью датчрпсов 10 тепловьщеления Q, .,., Qn в секциях топки, а с помощью датчиков .11, 12 и 13 тепловосприятия экранов этих секцрш q,5 q,s .«гЧп поддерживая допустимые относительные отклонения тепловосприятий между соседнн 1И секциями. Дымососы 3,1 и 3„2 обеспечивают заданную величину разрежения в верхней части 4 топки, поддерживаемо го с помощью регулятора 5, который через переключатель 18 управления связан с сервоприводами НА. Переключатель 18 управления может устанавливаться обслуживающим персоналом в одно из двух положений: дистанционное (диет), при котором управлени сервоприводами и связанными с ними НА осуществляется с пульта персонаjnoM,, или автоматическое (авт), когда включены цепи управления реpviutTopa 5, 12 15 20

в пределах |,,-Д и поэтому контакты реле 21 расхода замкнуты.

В итоге на входе блока 8 ограничения подачи топлива имеются такие 4° При работе парогенератора в исходном стационарном режиме переключатель 18 находиться в положении авт., что необходимо для действия предлагаемой системы автоматического регулирования. Если этот переключатель будет установлен в положение дист.д то возникает неопределенность в сочетании условий, при которых происходит зменьшеиие подачи топлива в связи с появлением давления в топке и невозмолдшстью увеличения производительности дымососов. Концевые выключатели Больше 17,1 и 17 2 замкнзты, т.е. командные импульсы в сторону прибавитель могут увеличить открытие НА дымососа 3,1 и НА дымососа 3.2, Сигнал от датчика 20 давления в топке отсутствует, поскольку в исходном стационарном реж1-1ме в топке парогенератора имеэтся разрежение и, следовательно, контакты реле 19 давления разомкнуты. Расход пара, замеряег ш расходомером 22, находится сигналы Х,0, Х 0, X, 1 X, 0,Х 1.. На выходе блока 23 при указанном выше сочетании двухпозиционных сигналов X.J выходной сигнал У О и поэтогхгу- блок 24 :оррекции сигнала обЕгего регуляторе. 7 подачи топлива повторяет выходной сигнал этого ре- гулятора. Поскольку на входе реле 30 времени (фш.З) сигнал равен нулю, то же будет и на входах реле 27 и 28, а их выходные контакты разомкнуты, и,, следовательно5 не возбуждены реле 31 времени и нет сигнала на входе реле 29, Реле 34 готовы к работеэ т„е, их контакты замкнуты. На первый вход сумматора 26 подключен сигнал Cf 5 который без изменения поступает в виде сигнала 1( (f к блоку- 25-. Таким образом, в исходном стационарном режиме парогенератора при выходном сигнале блока 23 Y(t) О блок 8 ограничения подачи топлива действует с )ф1щиентом усиления „ равным единице, пропуская сигнал общего регулятора 7 подачи топлива ко На всех трех диаграммах (фиг.4.1, 4.2 и 4.3) начальному моменту времени tg соответствует появление сигнала y(t) 1 на выходе блока 23, т.е, появление давления в топке с одновременным размыканием концевых выключателей больше, что означает выход регулятора разрежения за диапазон регулирования. Этомуначальному моменту времени соответствует какое- 10 лива то начальное значение подачи топлив при котором относительная величина |- 1,000. BO Пока не сработало реле 30 времени, сигнал 71 (t) на выходе блока 24. остается равным сигналу tf (t), как это видно из фиг.4.1, а в момент вр мени tp +1, снижается до величины 0,975 в соответствии с зависигмостью (2), поскольку в примере, по казанном на фиг.4.1. принято oi 0,025, т.е. задана ступень снижения сигнала от общего регулятора 7 на величину 2,5%. Б соответствии со снизившимся си налом ,1 (t) 5 поступающим с выхода бл ка 8 на все регуляторы 6 подачи топлива в секции и на систему подачи воздуха, величина В/В пропорционал но снижается на те же 2,5%, но не толчком, а с некоторой инерционность обусловленной свойствами топливоподающих устройств и топки. После этого, как видно из фиг.4.1, сигнал y(t) снова становится равным нулю, а это означает, что давление в топке исчезло и вновь появилось разреже ние. Поскольку задача, решаемая пред лагаемой системой, решена и прекратилось поступление топочных газов в котельную, далее подача топлива не корректируется, оставаясь на уровне 0,975 от величины выходного сигнала общего регулятора 7 подачи-топлива. Если одной ступени снижения подачи топлива оказалось недостаточно и сигнал y(t) остается равным единице, через промежуток времени после пер вого снижения (коррекции) сигнала на выходе блока 8, как видно из фиг.4.2, производится второе его сни жение. Вторая ступень в данном примере выбрана такой же, как и первая, т.е. ос, 0,025 или 2,5%. Таким об12942 разом, в-момент времени t + с, +б,, начинается вторая коррекция подачи топлива до величины 0,950 от первоначальной. Двух коррекций в примере, показанном на фиг.4.2, оказалось достаточно - после второй коррекции выходной сигнал y(t) становится равным нулю, т.е. давление в топке исчезло, появилось разрешение, а подача топустановилась равной 0,95 первоначального значения. Ситуация, при которой предлагаемая система осуществляет три ступени снижения подачи топлива, иллюстрируется фиг.4.3. Промежутки времени, устанавливаемые с помощью реле 31 и 33 времени, обрзначенные через Z ис, в принципе могут различаться. Третья ст пень снижения подачи топлива, как и первые два, в данн-ом примере выбрана такой же по амплитуде, т.е.о.4 0,025. Эта стзпень на фиг.4.2 показана как завершающая процесс коррекции подачи топлива. образом, в результате при,менения предлагаемой системы исключается возможность проявления давления в топке парогенератора и. обеспечивается повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотврап ения поступления топочных газов из топки парогенератора. Формула изобретения Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора, оборудованного дымососами с направляющш ш аппаратами, имеющими исполнительные механизмы, содержащая датчики тепловыделения каждой секции, индивидуальные регуляторы подачи топлива в каждую секцию, общий регулятор подачи топлива в парогенератор, дат- чики расхода давления и температуры пара на выходе каждой секции и блок правления, выход которого соединен с входами индивидуальных регуляторов подачи топлива, другие йходы которых подключены к датчику расхода пара и через дифференциатор - к датчику давления пара своей секции, к входу блока управления, подключены выход общего регулятора подачи топлива и датчики расхода, давления,температуры и тештовьщеления всех секций. 12 отличающаяся тем, что, с целью повьппения эксплуатационной безопасности путем предотвращения поступления топочных газов из топки, система дополнительно содержит датчики расхода пара из парогенератора и давления в топке котла, два реле давления и расхода, блок ограничения подачи топлива с выходами по числу индивидуальных регуляторов подачи топлива и регулятор разрежения с датчиком разрежения в топке и переключателем управления с контактами, подключенными к исполнительным механиз|мам направляющих аппаратЬв ,цымососов,

dM foffffeey/r rrfff0cf 7

(pas-Z 414 имеющим концевые выключатели Больше которые подключены к входам блока ограничения подачи топлива, к другим входам которого подключены контакты переключателя управления регулятора разрежения, выходные контакты реле давления, подключенного.к выходу датчика давления в топке, выходные контакты реле расхода, подключенного к выходу датчика расхода пара из парогенератора, и вьосод общего регулятора подачи топлива, а выходы блока ограничения - к входам индивидуальных регуляторов подачи топлива. Tl-. V/y S/70ffy25

фие.З or V-aj -cr,