Способ управления подачей воздуха в топку котла Советский патент 1987 года по МПК F23N3/00 

1

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к оптимальному управлению процессом сжигания топлива с минимальными избытками воздуха.

Цель изобретения - повьшение надежности и точности оптимизации подачи воздуха при статических и переменных режимах работы котла.

На чертеже представлена функциональная схема системы автоматической оптимизации сжигания топлива, реализующей предлагаемый способ,

Система состоит из микропроцессорной электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 1 , к которой подключены датчики 2-5 соответственно расхода топлива, расхода воздуха, нагрузки и времени суток и датчик 6 со- .става дымовых газов, вьщающий сигналы недожога - количества Н и избыточного азота (pN,), модуль 7 связи и привод 8 направл яю- щего аппарата 9 дутьевого вентилятора.

Способ осуществляется следующим образом.

В микропроцессорной ЭВМ 1 предварительно записывают программу вычисления управляющих и корректирующих

Y(n-1)t:PT +UYJIT ;

z

AYJIT (IV (n)-V;iK) при|, ,

На

,pNj1;

-(IV (n) Иг

uY IT 0

Y|,(t) К/р-у)ГТ + 52:(B-V)i

при ,(pN2) ( при (pN, X, pNj.-.

где и - код заданного содержания

2 водорода в пробе для беспоисковой

оптимизации задание устанавливают в пределах 0,003-0,005%

и (п) - код содержания водорода в текущей пробе;

К - коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя и интегратора, предназначенных для вычисления и вывода корректирующего сигнала;

Y- зона нечувствительности системы по информационному сигналу неджога (водорода);

з13123262

сигналов по информации, поступающей от датчиков 2-4 и 6, и программы вычисления корреляционной функции нагрузки на соответствующем интервале времени, задаваемом датчиком 5 времени суток,и вычисления периодичности следования анализов дымовых газов т.

IT.

fO

Алгоритм определения управляющего

сигнала Y (t) :

КйТ

Y,,(t)K fB-V+Y,) i;(B-V-Y XiTl

т„

15

при tT t CE+DT,

10

5

0

V где В - сигнал датчика расхода топлива;

сигнал датчика расхода воздуха}

коэффициент усиления и время интегрирования в ПИ алгоритме;

величина корректирующего сигнала, вычисленного на п-м marej

время цикла вычисления управляющего сигнала в микро-ЭВМ. Алгоритм вычисления корректирующего сигнала;

VH

Y IT Т и (lO-u О

z

, ,

;iK) при|, ,

5

|K)

0

5

На

и (п)-и О н

(п)

2 и J

(pN2),(pN,)

(pN) , (pN g) - предельные ограничения I, II по количеству избыточного азота соответственно.

При выполнении условия«О -, где а) - частота самой высокочастотной составляющей изменения расходов топлива и воздуха, система управления подачей воздуха с применением микро- ЭВМ может рассматриваться как непре- рьшная, тем более, что для современных микропроцессоров ,02 с. В то же время корректирующий сигнал , учитывая динамическое свойство цепи измерения состава газов, должен рассматриваться как дискретно изменяемое задание регулятору подачи воздуха, которое на интервале времени определения управляющего воздействия остается постоянным, однако может изменяться от анализа к анализу дымовых газов, при этом 1 2000-3000.

Анализы газов при включении оптимизирующей системы первоначально производятся с периодом времениItT, величина которого определяется длительностью идентификации Н и pN в текущей пробе газов на хроматографе, а также динамикой объекта управления и хранится в памяти микро-ЭВМ. С этой периодичностью система определяет по результатам каждого анализа величину корректирующего сигнала по приведенному алгоритму и устанавлива ет оптимальное соотношение топливо- воздух на соответствующей нагрузке путем воздействия управляющего сигнала через модуль 7 на привод 8 направляющих аппаратов 9.

Двухпредельные ограничения по сиг налу избыточного азота (pN) и (pN записывают в оперативную память микро-ЭВМ, исходя из максимального зна

чения сигнала pN при оптимальном со

(отношении топливо-воздух. При этом учитывают, что сигнал pN слабо чув- .ствителен к случайным флуктуациям фа , кела при режимах сжигания с минималь ными избытками воздуха, уменьшение сигнала pN при одновременном присутствии недожога оповещает о локальных нарушениях в организации горения (рапределение воздуха между горелками, разрушение горелки и т.д.). При работе в зоне, близкой к оптимальным о(. , это становится очевилным при изменении избытков воздуза на 10-15%, что определяет (pN) 0,85(pN)(, Если система работает согласно приве денному алгоритму, она, изменяя величину корректирующего сигнала, устраняет недожог, что, однако, приводит к дальнейшему уменьшению сигнала

pN . При исчезновении недожога воздействие в сторону уменьгения подачи воздуха прекращается. В случае локальных нарушений на. любой из горелок оптимизация режима в целом по обеим составляющим целевой функции недостижима, поиск оптимума системой прекращается, корректирующий сигнал оставляю1Т без изменений, причем во избежание случайных оценок при фпук- туациях факела в топке задается интервал (pNjj) - (pN),05(pN,),

g b axc

Дальнейшее.уменьшение сигнала

(Р№)тек

(pN) может быть вызвано

как значительным разрушением горелки или уплотнения топки котла, так и нарушениями работы анализатора, однако вследствие того, ,что при

(pNj)5 (P /jVeK P i система осуществляет оповещение эксплуатационного персонала и он готов принять соответствующие меры,- первое менее вероятно, чем второе, анализатор переводят в режим внутренней диагностики, в процессе которой микро-ЭВМ опрашивает основные параметры анализатора и при норме таковых вьщает информацию о разгерметизации газовой схемы, корректирующий сигнал не вычисляется, а управления подачей воздуха осуществляется по соотношению топливо-воздух с запасом по воздуху.

В первые сутки после включения анализатор работает с постоянным и минимальным временем следования анализов Тд IT, при этом в соответствующей области памяти микро-ЭВМ

25

30 с40 о

35

происходит формирование массива данных изменения нагрузки, определение {Согласно сигналам датчика времени суток квазистационарных участков суточного графика нагрузки, определение для этих участков интервалов чре- мени следования анализов и вычисления корректирующих сигналов. Вычисленные интервалы времени заносятся в ОЗУ мик ро-ЭВМ, и их используют для изменения времени следования анализов и корректирующих сигналов на каждом квазистационарном участке суточного графика во все последующие сутки ра- боты оптимизации, при этом ежесуточпроизводится автоматическая коррекция периодичности оптимизации на последующие сутки по результатам вычисления Т за сутки предьщущие. Такой алгоритм работы системы оптимизации с переменным интервалом времени позволяет резко сократить число анализов и коррекций, свести к минимуму колебательные режимы в системе оптимизации, увеличить точность и на50 дежность оптимизации благодаря щадящему режиму работы анализатора. -Так, если в первые сутки анализы и вычисления корректирующих воздействий производят через каждые 90 с, то

55 в последующее время средние значения интервалов возрастают до 600- 700 с, а в ночное время при статическом характере нагрузки до 3600 с, это значение интервала времени уста45

513

новлено как максимальное для проведения анализов и диагностики системы оптимизации при неизменном значении нагрузки. Такие режимы работы характерны для крупных энергоблоков, где внедрение данного способа оптимизации может дать значительную экономию топлива и сократить выбросы в окружающую среду.

При случайном отклонении расхода топлива В от текущего значения на величину, превышающую 0.1 от В . проMQKC

исходит инициализация программы Btii- полнения анализов и вычисления корректирующих воздействий через минимальные интервалы времени IT, которые после достижения оптимального режима опять заменяются на времена, соответствующие данному участку суточ ного графика нагрузки. Это позволяет избежать режимов с недожогом и большими избытками воздуха при переменных нагрузках на объекте управления.

Формула изобретения

1. Способ управления подачей воздуха в топку котла путем измерения расходов топлива, воздуха, нагрузки и формировани я по последним управляющих сигналов на направляющие аппараты дутьевых вентиляторов и корректирующего сигнала по параметрам, характеризующим оптимальнос ть соотношения топливо-воздух, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения надежности и точности оптимизации подачи воздуха при статическом и переменном режимах работы котла, дискретно измеряют с помощью одного датчика (хроматографического анализатора) количество водорода и избыток азота в уходящих газах, устанавливают для избытка азота два предельных значения сравнивают с ними измеренное значеРедактор И, Николайчук

Составитель М. Лазутов

Техред Л.Олийнык Корректор Г. Решетник

Заказ 1954/35Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

6 6

ние избытка азота и при значении последнего выше первого предельного значения и при отсутствии или количестве водорода меньше заданного используют его в качестве параметра, характеризующего оптимальность соотношения топливо-воздух, и формируют корректирующий сигнал на уменьшение подачи воздуха через интервалы времени, величины которых изменяют по сигналу от датчика времени суток и определяют в зависимости от частотной характеристики соответствующего участка суточного графика нагрузки,

вычисленной по ее корреляционной функции, при значении избытка азота мень-г- ше первого и вьш1е второго предельных значений приостанавливают изменение корректирующего сигнала в сторону

уменьшения, а при избытке азота ниже второго предельного значения осуществляют диагностику анализатора и объекта управления.

2.Способ по п. 1, отличаю- щ и и с я тем, что при случайном

быстром изменении расход топлива на величину, большую 10% от расхода топлива при максимальной нагрузке, измеряют количество водорода и избыток азота и формируют корректирующие сигналы через минимальные интервалы времени, необходимые для идентификации измеряемых параметров, а в момент достижения оптимального соотношения восстанавливают интервал времени, определенньй в зависимости от частотной характеристики нагрузки.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при переменном

ежиме и увеличении расхода топлива, в интервалах времени между измерениями количества водорода и избытка азота, формируют корректирующий сигнал на увеличение подачи воздуха до заданного избытка.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и позволяет повысить надежность и точность оптимизации подачи воздуха при статических и переменных режимах работы котла. Управление Подачей воздуха в топку котла производится с помощью микропроцессорной электронно-вычислительной машины. В последнюю предварительно записывают программу вычисления управляющих и корректирующих сигналов по информации, поступающей от датчиков 2 расхода топлива, 3 расхода воздуха, 4 нагрузки и 6 состава дымовых газов, и программу вычисления корреляционной функции нагрузки на соответствующем интервале времени. Количество водорода и избыток азота в уходящих газах измеряют с помощью одного датчика.Двухпредельные ограничения по сигналу избыточного азота записывают в оперативную память машины. При избытке азота выше или ниже предельных значений приостанавливают изменение корректирующего сигна ла в сторону уменьшения. При избытке азота ниже второго предельного значения осуществляют диагностику анали затора и объекта управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. - & (Л Дымовые газы BoedijKj топку