Устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры печи с импульсной подачей топлива Советский патент 1989 года по МПК G05D23/19 

1

(21)4334496/24-24

(22)27.1К87

(46) 07„08.89. Бюл, № 29

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт Тепло- проект

(72)ЯоМо Гречишников, В.ВоКЗфНОСОВ и М.ЛоБелов

(53)621о535о6(088,8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 377752, кло G 05 F 3/00, 1973.

Колкер MoR, и Электропечи сопротивления с йшротно-импульсным управлением с применением тиристоров. М.: Энергия, 1977, с„92-93„

(54)УСТРОЙСТЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВКЛЮЧЕНИЕМ ГРУПП ГОРЕЛОК ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПЕЧИ С ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА

(57)Изобретение относится к автомат тизации, в частности к устройствам управления тепловым режимом в много- зонных нагревательных и термических

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования, в частности к устройствам управления тепловым режимом в многозонных нагревательных и термических печах с импульсной подачей топлива,, и может найти применение в машино- . строительной, металлургической про- мьшшенности и в других отраслях хозяйства.

Цель изобретения - расширение области применения и экономия топлива.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Зачах с импульсной подачей топлива. Целью изобретения является расширение области применения устройства, повышение качества термообра.ботки и экономии топлива за счет последовательного включения групп горелок разных контуров регулирования друг за другом независимо от уровня управляющих воздействий и ограничения минимальных длительностей и пауз включения групп горелок. Устройство содержит контуры регулирования температуры с общим задатчиком, датчиками, элементами сравнения, блоками регулирования, ограничителями, элементами И и ИЛИ, широтно-импульсныйи модуляторами с компараторами, генератором пилообразного сигнала в первом контуре и интеграторами и источниками опорного сигнала в остальных контурах, блоками согласования с триггерами, элементами НЕ и элементами задержки. I ил.

Устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры в печах с импульсной подачей топлива содержит в частном варианте каналы 1-3 регулирования температуры (в общем случае число каналов п 3) с расположенными в каждом из контуров последовательно соединенными датчиком 4 температуры,элементом 5 сравнения, регулирующим блоком 6, последовательно соединенными широтно-импульсным модулятором 7, элементом , элементом И 9 и исполнительным элементом 10 включения

Q «

а.

с

4

со со

00

ю

00

групп горелок, первым 11 и вторым 12 пороговыми элементами, а также задат- чик 13 температуры, общий для всех каналов ь

В перв ом канале широтно-импульс- ный модулятор 7 содержит соединенный с вторым входом компаратора 14 генератор 15 пилообразного сигнала, а во всех-остальных каналах - интегра- тор 16, интегрирующий вход которого соединен с выходом источника опорно- .го сигнала данного канала, а выход интегратора 16 соединен с вторым входом компаратора 14. Каждьш из кана- лов, кроме последнего, снабжен огра-. ничителем 17, вход которого соединен с выходом регулирующего блока 6, а . вьпсод - с первым .входом компаратора 14, в последнем контуре выход регу- лирующего блока 6 соединен с первым входом компаратора 14 Устройство для управления включением горелок содержит также блоки 18 согласования по числу каналов минус один, вход каждо го блока 18 согласования подключен к выходу компаратора 14 предыдущего канала, а выход - к входу сброса интегратора последующего канала, причем каждый блок 18 согласования выполнен в виде элемента НЕ 19,- выходом сое-, диненного с S-входом первого RS-триг- гера 20, Q-выходом соединенного с R-входом второго RS-триггера 21, Q- выходом соединенного через элемент 22 временного сдвига с R-входом первого RS-триггера 20, вход элемента НЕ .19, соединенный с S-входом второго RS-триггера 21, является входом, а Q-выход первого RS-триггера 20 - с выходом элемента 18 согласования, и источник 23 опорного сигнала. Группы включаемых горелок с клапанами на линиях газа к воздуха не показаны.

Устройство представляет собой си- стему программного регулирования температуры в нескольких зонах печи с юиротно-импульсной модуляцией выход- ной последовательности импульсов выключения горелок непрерывным управля ющим сигналом с упорядоченным после- дователвным включением групп горелок разных зон. друг за другом.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В соответствии с уровнями сигналов задатчика 13 в к-аждом канале 1-3 регулирования регулирующий блок 6 по заданному закону (ПИ, ПИД) выраба5

5 0 5 0

5 о

5

тывает управляющий сигнал . Диапазон изменения этого сигнала при-, нимается равным 100% и соответствующим 100% изменения усредненной тепловой нагрузки в зоне печи. Далее по ходу управляющего сигнала в ограничителе 17 каждого контура, кроме последнего, проводится ограничение сигнала по верхнему уровню меньшему максимального значения сигнала на несколько процентов, и по нижнему уровню U, /д|.р порядка нескольких процентов о Пороговое значение U,( /pgp входного сигнала первого порогового элемента 11 составляет также несколько процентов и больше нижнего уровня ограничения Пороговое значение / „ор входного сигнала второго порогового элемента 12 на несколько процентов меньше максимального значения сигнала и меньше верхнего уровня ограничения

Если управляющий сигнал находится в диапазоне линейной части характеристики ограничителя 17 и одновременно больше минимального и меньше максимального порогов срабатывания элементов 11 и 12, то на выходе первого порогового элемента 11 имеется сигнал уровня 1, а на выходе второго порогового элемента 12 - сигнал 5ФОВНЯ О. В первом ведущем) канале регулирования управляющий сигнал сравнивается в компараторе 14 широт- но-импульсного. модулятора 7 с пилообразным сигналом от О до 100% гене-, ратора 15, с выхода компаратора 14 последовательность импульсов с постоянным периодом Т порядка десятков секунд и коэффициентом заполнения- q проходит без .изменения через элементы ИЛИ 8 и И 9 на исполнительный элемент 10 включения групп горелок, поскольку на второй вход элемента ИЛИ 8 подан, сигнал уровня О, а на второй вход элемента И 9 - сигнал уровня 1. Коэффициенту заполнения текущей последовательности выходных импуль.сов соответствует усредненная за период следования импульсов тепловая нагрузка в зоне печи в ходе регулирования температуры. Во втором и других каналах регулирования, являющихся ведомыми по отношению к предыдущим контурам, работа устройства в описанном режиме проходит аналогично, однако в каждом из них работа широтно-импульсного модулятора 7 согласуется с работой такового из предшествующих ведущего канала. В каждом из ведомых каналов производится периодический сброс интегратора 16 посредством подачи на его вход сброса кратковременного импульса, организуемого с помощью блока 18 согласования по окончании каждого импульса на входе компаратора 14 предшествующего канала. Благодаря этому каждый раз по окончании импульса на выходе компаратора 14 предшествующего канала в интеграторе 16 последующего канала интегрирование постоянного опорного сигнала UQ начинается с нуля и с началом интегрирования вырабатывается импульс на выходе компаратора 14 последующего канала. Таким образом. Окончанию импульса включения горелок в предшествующей зоне регулирования соответствует начало импульса включения горелок в последующей зоне,благодаря чему осуществляется непрерывно-последовательное включение групп горелок зон печи при работе САР температуры.

Если управляющий сигнал в каком- либо канале больше максимального порога срабатывания, установленного в элементе 12, и меньше максимального уровня ограничения ограничителя 17, то на выходе второго порогового элемента 12, как и первого 11, а также на выходах элементов ИЛИ 8 и И 9 будет присутствовать сигнал уровня 1 а группа горелок данного канала буде постоянно включена. В то же время с выхода ШИМ 7 этого контура на вход блока 18 согласования будет поступать последовательность импульсов, по окончании каждого из которых производится сброс интегратора 16 ШИМ 7 последующего канала. При .кс/огр и, в том числе, при иу„р 100% горелки канала также будут постоянно включены, а благодаря огра- нич(гнию управляемого сигнала в огра- ничителе 1 7 ./огр а выходе ШИМ 7 будет формироваться последовательность импульсов с коэффициентом заполнения q, близким к единице, и на вход блока 18 согласования будут поступать сигналы с заданной периодичностью.

С и ..„„ /плп на выходе

частности,

и соответственно на выходе элемента И 9 будет сигнал уровня О, горелПри « порогового элемента

ки канала будут постоянно отключены. На выходе же ШИМ 7 будет формироваться последовательность импульсов с q, близким к нулю, в том числе и при и,пр UMMK /огр и О благодаря о граничению управляющего сигнала в ограничителе 17 U /

огр

Таким образом, на выходе ШИМ 7 коэффициент заполнения не принимает значения О и 1 и при Uunp 0% и Uunp 100%, в результате чего на вход блока 18 согласования всегда будут поступать импульсы с ШИМ 7, а с выхода блока 18 согласования на вход интег- . ратора 16 последующего контура будут :поступать импульсы для его сброса и запуска. В то же время на выходе элемента И 9 перед выходным элементом J10 коэффициент заполнения может принимать значения О и 1 соответственно

5

0

5

0

5

значениях U,

0% и и

100%.

при аиачемиил

Блок 18 согласования работает следующим образом. При включении устройства и при возникновении на выходе компаратора 14 сигнала уровня 1 (начало импульса включения горелок) на выходе блока 18 согласования будет иметься сигнал уровня О, так как на S-вход триггера 20 подан сигнал уровня О, на его Q-выходе будет сигнал уровня О, так как на S-вход триггера 21 подан сигнал уровня 1, а на Ргвыходе его будет сигнал уровня О. При установлении на .выходе компаратора 14 сигнала уровня О (окончание импульса включения горелок) последовательно установятся сигналы уровня 1 на выходе элемента НЕ 19 и на S-входе триггера 20, на Q-выходе триггера 20 и на R-входе триггера 21, на Q-выходе триггера 21 и На входе элемента 22 временного сдвига. По истечении времени сдвига сигнала в элементе 22 на выходе его установится сигнал уровня 1, который подается на R-вход триггера 20. Вследствие этого на Q-выходе триггера 20 установится сигнал уровня О. 0 Таким образом на Q-выходе тригг ера 20 (или на выходе элемента 18 согласования) образуется импульс регулируемой конечной длительности, равной времени сдвига сигнала в элементе 22. Этот импульс используется для сброса интегратора 16 ШИМ 7 ведомого контура. При последующем установлении на выходе компаратора 14 сигнала уровня 1 (на-чало очередного импульса включения горелок) на S-входе триггера 20 устанавливается сигнал уровня О не изменяющий состояния выходов этог триггера, на S-входе триггера 21 - сигнал уровня 1, переводящий Q-вы- ход этого триггера в состояние О, Через время сдвига с выхода элемента 22 на R-входе триггера 20 также устанавливается сигнал уров- ня О, не изменяющий состояния выходов этого триггера. Элемент 18 устанавливается в исходное состояние. Таким образом, элемент 18 согласования выдает импульсы сброса интегра- тора 16 ведомого канала только в моменты Окончания импульса включения горелок.

Формула изобретения

Устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры в печи с импульсной подачей топлива, содержащее задатчик температуры, по числу групп горелок каналы регулирования, включающие в каждом исполнительный элемент, лоследо- вательно соединенные датчик температуры, элемент сравнения и регулирующий блок, а также широтно-импульс ный модулятор, содержащий в первом канале регулирования генератор пилообразного сигнала, соединенный выходом с первым входом компаратора,вто- рой вход которого является входом, а выход - выходом широтно-импульсного модулятора, в каналах регулирования, кроме первого, широтно-импульсный модулятор состоит из компаратора,пер- вый вход которого является входом, а вькод - выходом широтно-импульсного модулятора, а также блоки согласования каналов, причем выход задатчик а соединен с вторыми входами эле- ментов сравнения каналов регулирова

ния, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и экономии топлива, широтно- импульсные модуляторы каждого канала, кроме первого, дополнительно содержат источник опорного сигнала и ин- тегратор, интегрирующий вход которого соединен с выходом источника опорного сигнала, а выход - с вторым входом компаратора, калэдьш из каналов регулирования снабжен первым и вторым пороговыми элементами, элементом И и элементом ИЛИ, а каждый из каналов регулирования, кроме последнего, снабжен ограничителем, причем в каналах регулирования входы первого и второго пороговых элементов и ограничителя соединены с выходом регулирующего блока, выход первого порогового элемента соединен с первым входом элемента И, выход второго порогового элемента - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с .выходом компаратора, а вькод - с вторым входом элемента И, выход которого -соединен с входом исполнительного элемента, выход ограничителя соединен с входом широтно- импульсного модулятора, каждый блок согласования состоит из элемента НЕ, выходом соединенного с S-входом первого RS-триггера, Q-выходом, являющимся выходом блока согласования, соединенного с R-входом второго RS- триггера, Q-выкодом соединенного через элемент задержки с R-входом первого RS-трриггера, при этом S-вход второго RS-триггера соединен с входом элемента НЕ, являющегося входом блока согласования, причем вход кйж- дого блока согласования соединен с выходом широтно-импульсного модулятора предыдущего канала, а выход - с входом сброса интегратора последующего канала.

Изобретение относится к автоматизации ,в частности, к устройствам управления тепловым режимом в многозонных нагревательных и термических печах с импульсной подачей топлива. Целью изобретения является расширение области применения устройства, повышение качества термообработки и экономии топлива за счет последовательного включения групп горелок разных контуров регулирования друг за другом независимо от уровня управляющих воздействий и ограничения минимальных длительностей и пауз включения групп горелок. Устройство содержит контуры регулирования температуры с общим задатчиком, датчиками, элементами сравнения, блоками регулирования, ограничителями, элементами И и ИЛИ, широтно-импульсными модуляторами с компараторами, генератором пилообразного сигнала в первом контуре и интеграторами и источниками опорного сигнала в остальных контурах, блоками согласования с триггерами, элементами НЕ и элементами задержки. 1 ил.

Составитель ВоШефтель Редактор Л.Гратшшо Техред А.Кравчук Корректор И,Муска

Заказ 4693/47

Тираж 788

ВНИЩШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное