Система автоматического регулирования процесса горения Советский патент 1989 года по МПК F23N1/02 

4ь

Јь

00 00

оэ

11474386

относится к автоматисиме то зу

зации теплоэнергетических установок и предназначено для автоматического регулирования процесса горения в котлоагрегатах с позиционным регулированием тепловой нагрузки.

Цель изобретения - повышение точности системы автоматического регулирования процесса горения.

На чертеже представлена структурная схема системы.

Система автоматического регулирования процесса горения содержит последовательно соединенные индикатор 1 окиси углерода, интегрирующее звено 2, пропорционально-интегральный регулятор 3 и исполнительный механизм 4 газовой заслонки, газоанализатор 5 кислорода, датчик 6 давления, дифференцирующее звено 7, последовательно соединенные задат- чик 8 и реле 9 времени, выход последнего подключен к второму входу интегрирующего звена, выход газоанализатора 5 кислорода - к второму входу пропорционально-интегрального регулятора 3, третий вход которого подключен к выходу дифференцирующего звена 7, вход которого подключен к датчику 6 давления.

Интегрирующее звено 2 реализует функцию .

ьL

К1 j

где К, и ,Ка - коэффициенты передачи входных сигналов, которые могут быть выбраны в пределах от 0 до 1; XB( - входные сигналы первого и второго входов, которые могут принимать значение логической 1 или логического О, Ј - время.

К{ и К2 выбираются такими, чтобы периодические изменения Х9Ь|)а вызывали изменение концентрации окиси углерода в дымовом газе, находились вблизи порога срабатывания индика- %тора 1 окиси углерода. При этом К,% Кг. Чтобы величина сигнала К,ХВ не получалась меньше порога чувствительности интегрирующего звена 2, сигнал X в с помощью реле 9 времени формируется в виде импульса.

Пропорционально-интегральный регулятор 3 имеет импульсный выходной

.JX«.

о

dt.

сигнал и совместно с исполнительным механизмом 4 газовой колонки (с постоянной скоростью вращения) реализует функцию

, K Y

MI +KaYbX2

К, J Ґ„, dt+K2 J Y6Ґl ctf-K, J

V , J dt.

0

0

5

где

К г и

К, Y Y Y em Xi 1 ex 5

X

ВЫХ 3

tкоэффициенты передачи входных сигналов; входные сигналы первого, второго и третьего входов, выходной сигнал, время.

0

5

0

5

0

5

0

5

Знаки перед коэффициентами передачи учитывают реакцию исполнительного механизма 4 газовой заслонки. Увеличение Y&xi поздуха - вызывает увеличение расхода топлива, а увеличение давления топлива или появление окиси углерода - уменьшение расхода топлива.

Система работает следующим образом.

Через заданный промежуток времени выход задатчика 8 через реле 9 времени соединяется с вторым входом интегрирующего звена 2. В результате этого выходной сигнал интегрирующего звена 2 постепенно растет. Это приводит к увеличению выходного сигнала пропорционально-интегрального регулятора 3. Исполнительный механизм 4 газовой заслонки приоткрывает газовую заслонку. Расход газа постепенно растет, а концентрация кислорода в дымовом газе уменьшается до тех пор, пока концентрация окиси углерода в дымовом газе превысит заданное значение. Выходной сигнал индикатора 1 окиси углерода при этом становится равным 1. Происходит уменьшение выходного сигнала интегрирующего звена 2 и, следовательно , пропорционально-интегрального регулятора 3. Концентрация кислорода увеличивается настолько, чтобы выходной сигнал индикатора 1 окиси углерода снова стал равным О. Таким образом, концентрация кислорода в дымовом газе колеблется так, что колебания концентрации окиси углерода происходят в пределах зоны нечувствительности индикатора 1 окиси углерода с периодом, заданным реле 9 времени и зада чиком 8.

В котлоагрегатах с позиционным регулированием тепловой нагрузки дл изменения тепловой нагрузки включают или выключают газовые горелки. При этом давление перед горелками изменяется сразу же, а концентрация кислорода в дымовом газе через 60-100 с, поэтому в систему автоматического регулирования введен датчик 6 давления, с помощью которого корректируется давление газа. Так при отключении горелки от датчика 6 давления через дифференцирующее звено 7 подается сигнал скорости изменения давления на третий вход пропорционально-интегрального регулятора 3. В результате давление перед горелками увеличивается настолько, насколько это необходимо для компенсации подсоса воздуха через отключенную горелку. Так как отключение (или включение) следующей горелки происходит не ранее чем через 5 мин, то к этому времени успевают установиться необходимое давление газа с помощью газоанализатор 5 кислорода, поэтому в предлагаемой схеме датчик расхода газа исключен.

Таким образом, в предлагаемой системе повышение точности ее работы обеспечивает снижение затрат топлива и уменьшение вредных выбросов за счет поддержания минимального содержания кислорода в дымовом газе при отсутствии окиси углерода, при этом, соотношение расходов топливо - воздух поддерживается по содержанию кислорода в дымовом газе, его концентрация задается содержанием окиси углерода и корректируется давлением газа в момент включения и выключения горелок при изменении тепловой нагрузки.

Кроме того, в предлагаемой системе автоматического регулирования процесса горения учтены особенности характеристики индикатора окиси углерода и котлоагрегата. Благодаря тому, что концентрация кислорода эаQ дается индикатором окиси углерода, а давление газа перед горелками газоанализатором кислорода, минимально допустимая концентрация кислорода при концентрации окиси углерода не

5 превышающей допустимую норму, поддерживается независимо от погодных условий и теплотворной способности и при тепловой нагрузке, близкой к мак симальной. КПД котлоагрегата при этом

о увеличивается на 0,5%.

Формула изобретения

Система автоматического регулирования процесса горения, содержащая последовательно соединенные индикатор окиси углерода, интегрирующее звено, пропорционально-интегральный регулятор и исполнительный механизм газовой заслонки, газоанализатор

кислорода, датчик давления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, она дополнительно содержит дифференцирующее звено, последовательно соединенные задатчик и реле времени, выход последнего подключен к второму входу интегрирующего звена, выход газоанализатора кислорода подключен к второму входу пропорционально-интегрального регулятора, третий вход которого подключен к выходу дифференцирующего звена, вход которого подключен к датчику давления.

Изобретение относится к автоматизации теплоэнергетических установок и позволяет повысить точность системы. Индикатор 1 окиси углерода подключен к последовательно соединенным интегрирующему звену 2, пропорционально-интегральному регулятору 3 и исполнительному механизму 4 газовой заслонки. Второй вход звена 2 подключен к последовательно соединенным задатчику 8 и реле 9 времени. Последовательно соединенные датчик 6 давления и дифференцирующее звено 7 подключены к третьему входу регулятора, второй вход которого подключен к газоанализатору 5 кислорода. Для изменения тепловой нагрузки включают или выключают газовые горелки. При этом датчик через звено 7 подает сигнал скорости изменения давления на вход регулятора. В результате давления перед горелками увеличивается настолько, насколько это необходимо для компенсации подсоса воздуха через отключенную горелку. 1 ил.