Устройство для регулирования температуры ваграночного дутья Советский патент 1988 года по МПК F27B1/26 

Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, а Именно к регулированию температуры Нагрева воздуха в ваграночных рекуператорах, оборудованных топочной каме Йой для сжигания ваграночного газа И дополнительного топлива. : Целью изобретения является умень- потерь тепла с горячим воаду- JiOM, удаляемым в атмосферу,, и упрощение устройства.

На фигЛ приведена блок-схема гредлагаемого устройств а; на фиг, 2 1 рафик изменения параметров устройст la, где А - расход ваграночного ;,утья; Б - температура горячего дутья; В - вьгх;одной сигнал дифференциатора; Г - расход воздуха, удаляе- фого в атмосферу; Д - расход дополни фельного топлива; Е - выходной сиг- сумматора.

I Устройство содержит последователь йо соединенные датчик 1 температуры ваграночного дутья и первьш (анало- 1 овый) регулятор 2, выход которого подключен -к первому входу второго регулятора 3. Выход регулятора 3 через первый исполнительный механизм 4 с датчиком 5 положения связан с ()егулирующим органом 6 на трубопроводе дополнительного топлива. Выход атчика 5 положения этого исполнительного механизма соединен с вторым уходом второго регулятора 3, На первый вход сумматора 7 подключен выход |1,атчика 8 расхода горячего воздуха, |гдаляемого в атмосферу. Выход сумма- |гора 7 соединен с вторым входом пер- ого регулятора 2 и с входом третьего регулятора 9, выход которого связан с вторым исполнительным механизмом 10, сочлененным с регулирующим Органом 11 в отводящем патрубке, соединяющем магистраль горячего дутья с атмосферой. На второй вход сум матора 7 подключен выход четвертого (аналогового) регулятора 12, вход которого соединен с выходом датчика 13 температуры труб рекуператора. Третий вход сумматора 7 соединен с выходом дифференциатора 14, на вход которого подсоединен выход, датчика 15 расхода ваграночного дутья.

Устройство работает следуюйд м образом.

Рассмотрим работу устройства при возникновении характерного возмущения температуры дутья - скачкообраз

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ного изменения расхода ваграночного дутья. .

Б установившемся режиме температура ваграночного дутья равна заданному значению. Рассмотрим случай, когда сжигается номинальное количество колошникового газа с низким или средним значением теплоты сгорания. При этом трубы рекуператора интенсивно охлаждаются воздухом и температура труб не превышает предельного зна- 4eifflH. В связи с этим выходная величина регулятора 12 уменьшается до нуля , а это значит, что регулирующий орган 11 в отводящем патрубке закрыт. Регулирующий орган в трубопроводе дополнительного топлива занимает промежуточное положение.

В момент скачкообразного уменьшения расхода дутья на выходе дифференциатора 14 появляется сигнал, поступающий на третий вход сумматора 7. Выходной сигнал сумматора поступает на вход регулятора 9, который в соответствии с Начальной величиной этого сигнала и выбранным, например, ПИ- законом регулирования открывает регулирующий орган 11 в отводящем патрубке. Поскольку регулирующий параметр (расход воздуха, удаляемого в атмосферу) характеризуется практически полным отсутствием запаздывания и весьма малой постоянной времени (доли секунды), то на входе быстродействующего регулятора 9 сигнал рассогласования в процессе регулирования незначительно отклоняется от нуля. Постоянная времени экспоненты, по которой дифференциатор 14 через сумматор 7 уменьщает в последующем задание регулятору 9, составляет 10- 2 хин. По мере уменьщения расхода воздуха, удаляемого в атмосферу, температура дутья начинает увеличиваться и на входе регулятора 2 возникает сигнал рассогласования. Выходной аналоговый сигнал регулятора 2 поступает как задание на вход пропорционального регулятора 3, который с помощью исполнительного механизма перемещает топливную регулирующую заслонку в сторону уменьшения сигнала рассогласования. Настройки регулятора 2 уста:новлены в соответствии с инерционньхми характеристиками температуры дутья (постоянная времени 10-12 мин, запаздывание 1,2-1,5 мин), В процессе регулирования температуры

дутья расход дополнительного топлива плавно уменьшается до установившегося состояния. В установившемся состоянии )егулирующий орган 1 1 горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, полностью закрывается. При этом уменьшается расход дополнительного топлива по сравнению с прототипом и устраняется опасность перегрева труб рекуператора.

При увеличении расхода дутья, когда в предшествующем этому состоянии регулирующий орган 11 полностью закрыт, на выходе сумматора 7 возникает некомпенсированный сигнал, уменьшающийся во времени по экспоненциальному закону. Этот сигнал поступает на вход регулятора 2 температуры дутья. Как показано вьшге, если при скачкообразном увеличении расхода ваграночного дутья на выход регулятора температуры дутья подать сигнал от корректирующего звена с передаточ0

5

0

Аналогичным образом устройство функционирует, когда в установившемся режиме с малым расходом дутья имеет место выброс горячего воздух-а в атмосферу, вызванный дост1гжением температурой труб рекуператора заданного предельного значения.

В случае существенного увеличения теплоты сгорания колошникового газа тепловьщеление в топочной камере увеличивается, что приводит к повышению теплосодержания продуктов горения и может привести к превьшению температурой труб предельного значения. На входе регулятора 12 возникает сигнал рассогласования, в результате чего появляется аналоговый сигнал и на его выходе, который поступает на вход усилителя 7 и регулятора 9. Регулятор 9 с помощью исполнительного механизма 10 начинает перемещать регулирующий орган 1 1 в сторону откры-г тия. Количество воздуха, проходящего

Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, в частности к регулированию температуры ваграночного дутья (ТВД) в рекуператорах с топочной камерой для сжигания ваграночного газа и дополнительного топлива. Цель изобретения - уменьшение потерь тепла с горячим воздухом (ГВ), удаляемым в атмосферу, и повышение надежности работы. Устройство содержит регулятор 3 ТВД, изменяющий задание расхода дополнительного топлива, а также третий регулятор 9, управляющий расходом сбрасываемого ГВ, дифференциатор 14 и сумматор 7. Вход дифференциатора 14 связан с датчиком 15 расхода ваграночного дутья, а выход через сумматор 7 соединен с входом третьего и выходом четвертого регуляторов 9,12. Вход регулятора 12 соединен с датчиком 13 температуры труб рекуператора. Работа устройства сопровождается минимальными потерями тепла с выбрасываемым ГВ, что приводит к экономии знергоресурсов. При этом достигается хорошее качество компенсации возмущений ТВД от изменений его расхода и создаются условия дпя увеличения срока службы рекуператора. 2 ил. ( (Л о о 4 00

ной функцией реального дифференцирую-25 через рекуператор, увеличивается, щего звена, то этим достигается полная компенсация возмущения. Таким образом, если параметры дифференциатора выбрать в соответствии с уставками регулятора и отношением коэффици- 30 ентов передачи объекта при изменении расхода дутья и дополнительного топлива, то условия инвариантности температуры дутья от увеличения расхода дутья выполняются. Расход дополни- 35 тельного топлива при этом изменяется скачком.

На фиг.2 (кривая Д) показано изменение расхода дополнительного топлива при функционировании известного 40 устройства. Расход топлива в этом случае изменяется скачкообразно как при уменьшении, так и при увеличении расхода дутья, но на меньшую величину. Эта разность с учетом продолжи- 45 тельности интервала понижения производительности вагранки предопределяет дополнительную экономию тепла.

Если скачкообразное увеличение расхода ваграночного дутья происхо- 50 дит в момент, когда переходный режим не закончен после предшествующего уменьшения расхода дутья (на ту же величину) регулятор 9 полностью закрывает регулирующий орган, а затем gg пропорционально оставшемуся сигналу рассогласования на его входе формируется динамическое корректирующее воздействие на вход регулятора 2.

вызывая тем самым снижение темпер ры труб рекуператора. Регулятор 9 увеличивает расход воздуха до тех пор, пока не исчезнет сигнал расс ласования на входе аналогового ре лятора 12.

В связи с большой инерционност и запаздыванием температура вагра ного дутья в результате функциони вания регуляторов 12 и 9 может во ще не отклониться от заданного зн чения или это отклонение будет не чительным. При возникновении откл ния появляется сигнал рассогласов ния на входе аналогового регулято

2,вызывая тем самым изменение ег выходной величины, что приводит к появлению сигнала рассогласования входе пропорционального регулятор

Изменение выходной величины ре лятора 2, а следовательно, и пере щение регулирующего органа 6 прои дит до тех пор, пока не исчезнет нал рассогласова1шя на входе регу тора 2. Параметры настроек регуля ров 2 и 12 устанавливаются с учет динамических свойств .соответствен температуры дутья и температуры т рекуператора. При этом регулятор

через рекуператор, увеличивается,

вызывая тем самым снижение температуры труб рекуператора. Регулятор 9 увеличивает расход воздуха до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласования на входе аналогового регулятора 12.

В связи с большой инерционностью и запаздыванием температура ваграночного дутья в результате функционирования регуляторов 12 и 9 может вообще не отклониться от заданного значения или это отклонение будет незначительным. При возникновении отклонения появляется сигнал рассогласования на входе аналогового регулятора

2,вызывая тем самым изменение его выходной величины, что приводит к появлению сигнала рассогласования на входе пропорционального регулятора

Изменение выходной величины регулятора 2, а следовательно, и перемещение регулирующего органа 6 происходит до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласова1шя на входе регулятора 2. Параметры настроек регуляторов 2 и 12 устанавливаются с учетом динамических свойств .соответственно температуры дутья и температуры труб рекуператора. При этом регулятор 12

как более быстродействующий эффективно компенсирует все возмущения, вызванные изменением теплоты сгорания колошниковогЬ газа, и тем самым спо- ;собствует стабилизации температуры ваграночного дутья.

Относительная простота устройст- :ва (в сравнении с прототипом) обус- ;лавливает его более высокие зксплуа- |тационные характеристики, Высокое |1качество регулирования температуры |дутья с помощью предлагаемого устрой- |ства приводит к снижению расхода до- 1полнительного топлива и удельного |расхода кокса, увеличению срока служ- |6ы труб рекуператора.

Формула изобретения

; Устройство дпя регулирования тем- |пературы ваграночного дутья преиму- ;щественно в рекуператоре с топочной I камерой для сжигания колошникового |газа и дополнительного топлива, со- держащее последовательно соединенные Iдатчик температуры дутья, первый ре- гулятор, второй регулятор и первый снабженный датчиком положения исполнительный механизм, соединенный с ре гулирующим органом на трубопроводе .

5

0

5 ЗО

дополнительного топлива, причем датчик положения этого исполнительного механизма подсоединен на второй вход второго регулятора, последовательно соединенные третий регулятор, второй исполнительный механизм, регулирующий орган в отводящем патрубке, соединяющем трубопровод горячего дутья с атмосферой, последовательно соединенные датчик температуры труб рекуператора и четвертый регулятор, датчик расхода ваграночного дутья, датчик расхода горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь тепла с горячим воздухом, удаляемым в атмосферу, и упрощения устройства, оно снабжено дифференциатором и сумматором, причем первый вход сумматора соединен с выходом датчика расхода горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, второй его вход соединен с выходом четвертого регулятора, а третий вход соединен с выходом дифференциатора, на вход которого подсоединен выход датчика расхода ваграночного дутья, выход сумматора соединен с входом третьего регулятора и с вторым входом первого регулятора.