Устройство для регулирования температуры ваграночного дутья Советский патент 1990 года по МПК F27B1/26 

Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, а именно к регулированию температуры ваграночного дутья в рекуператорах с топочной камерой для сжигания ваграночного газа и дополнительного топлива, и является усовершенствованием изобретения по автев № 1406437.

Целью изобретения является обеспечение регулирования температуры дутья при форсированных режимах работы вагранки.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 температуры ваграночного дутья и первый (аналоговый) регулятор 2, выход которого подключен к первому входу второго регулятора 3. Выход последнего через первый исполнительный механизм 4 с датчиком 5 положения связан с регулирующим органом 6 на трубопроводе дополнительного топлива. Выход датчика 5

положения этого исполнительного механизма соединен с вторым входом второго регулятора 3. На первый вход сумматора 7 подключен выход датчика 8 расхода горячего воздуха, з даляемого в атмосферу. Выход сумматора 7 соединен с вторым входом первого регулятора 2 и с входом третьего регулятора 9, выход которого связан с вторым исполнительным механизмом 10, сочлененным с регулируюш.им органом 11 в отводящем патрубке, соединяющем ма; .; страль горячего дутья с атмосферой. На второй вход сумматора 7 подключен выход четвертого (аналогового) регулятора 12, вход которого соединен с выходом 13 температуры труб рекуператора. Третий вход сумматора 7 соединен с выходом дифференциатора 14, на вход которого подсоединен выход датчика 15 расхода ваграночного дутья.

Устройство также содержит пятый регулятор 6, первый вход которого соединен

О5 СП

ел

N3

с выходом первого регулятора 2, а выход соединен с третьим исполнительным механизмом 17, снабженным датчиком 18 положения выходного вала и связанным с регулирующим органом 19 в обводном трубопро- воДе ваграночного газа. На второй вход регулятора 16 подсоединен выход датчика 18 положения выходного вала исполнительного механизма 17.

Устройство реализуется с помощью стандартной серийной аппаратуры. Управляющие и преобразующие функции могут осуществляться с помощью соответствующих блоков систем АКЭСР, КАСКАД или средств микропроцессорной техники, например регулирующего контроллера РЕМИКОНТ либо программируемого регулятора ПРОТАР.

В качестве аналоговых регуляторов 2 и 12 могут использоваться, например, регуляторы РВА, Р12 и т. п. или алгоблоки РЕМИКОНТа с РАС- или РАД-законом регулирования. Регуляторы 3, 9, 16 могут быть реализованы с помощью импульсных регул яторов РБИ или алгоблоком РЕМИКОНТа с РИС-законом регулирования. Дифференциатор 14 может быть реализован с помощью блока динамических преобразо- ваний БДП системы АКЭСР либо с помощью соответствующего алгоблока РЕМИКОНТа с помещенным в него алгоритмом динамических преобразований ДИФ. В качестве сумматора 7 может быть использован вход- ной сумматор регулятора РБИ. Стандарт- ные датчики положения с токовым выходом О-5 мА типа БСПТ установлены в соответствующих исполнительных механизмах.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства при возникновении характерного возмущения температуры дутья - скачкообразного изменения расхода ваграночного дутья.

В установивщемся режиме температура ваграночного дутья равна заданному значению. Возьмем случай, когда сжигается номинальное количество колощникового газа с низким или средним значением теплоты сгорания. При этом трубы рекуператора интенсивно охлаждаются воздухом и темпе- ратура труб не превыщает предельного значения. 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. Регулирующий орган 19 полностью закрыт.

В момент скачкообразного уменьшения расхода дутья на выходе дифференциатора 14 появляется сигнал, поступающий на третий вход сумматора 7. Выходной сигнал сумматора 7 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.

Постоянная времени экспоненты, по которой дифференциатор 14 через сумматор 7 уменьшает в последующем задание регулятору 9, составляет 10-12 мин. 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 уменьщения сигнала рассогласования.

В процессе регулирования температуры дутья расход дополнительного топлива плавно уменьшается до установивщегося состояния. В установившемся состоянии регулирующий орган 1 1 горячего воздуха, удаляемого в атмосферу, полностью закрывается.

При увеличении расхода дутья, когда в предо ествуюадем этому состоянии регулирующий орган 1 1 полностью закрыт, на выходе сумматора 7 возникает сигнал, уменьшающийся во времени по экспоненциальному закону. Этот сигнал поступает на вход регулятора 2 температуры дутья. Если параметры дифференциатора выбрать в соответствии с уставками регулятора и отношением коэффициентов передачи объекта при изменении расхода дутья и дополнительного топлива, то выполняются условия инвариантности температуры дутья от увеличения расхода дутья. Расход дополнительного топлива при этом изменяется скачком.

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

При этом на входе регулятора 12 возникает сигнал рассогласования, в результате чего появляется аналоговь1Й сигнал и на его выходе, который поступает на входы усилителя 7 и регулятора 9. Последний с помощью исполнительного механизма 0 начинает перемещать регулирующий орган 11 в сторону открытия. Количество воздуха, проходящего 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 процессе работы регулятора 9 может возникнуть отклонение температуры дутья от заданного значения, что сопровождается появлением сигнала рассогласования на входе аналогового регулятора 2. Изменение выходного сигнала регулятора 2 приводит к возникновению сигнала рассогласования на входе пропорционального регулятора 3.

Последний с помощью исполнительного механизма 4 - измекяет положение регулирующего органа в сторону уменьшения сигнала рассогласования на входе регулятора 2. Таким образом, поддерживается заданная температура дутья и одновременно ограничивается температура труб рекуператора.

Рассмотрим случай форсированной работы вагранки, когда расход дутья равен номинальному значению или выще его. В этом случае при повышении содержания СО в колошниковом газе до 20% и при его полном дожигании в топке рекуператора интенсивность теплообмена настолько возрастает, что для поддержания постоянной температуры дутья необходимость подачи дополни- тетьного топлива отпадает, т. е. при функционировании устройства регулятор 2 полностью закрывает топливный регул.чрующий орган 6.

Ре/улирование температуры дутья автоматически начинает осуществляться путем перемещения регулирующего органа в обводном трубопроводе ваграночного газа. Отвод части колошникового газа мимо труб теплообменника приводит к снижению температуры дымовых газов и коэффициента теплопередачи рекуператора, в результате чего температура дутья понижается. Регулятор 16 перемещает регулирующий орган 19 до тех пор, пока температура дутья не станет равной заданному значению. При снижении содер;кания СО в колошниковом газе или при уменьшении его расхода происходят обратные действия. Регулятор 16 начинает закрывать регулирующий орган 19. При достижении полного закрытия регули- руюш.его органа 19 автоматически включается в работу регулятор 3 и начинает откры- вать регулирующий орган 6, поддерживая на неизменном уровне температуру ваграночного дутья.

Автоматическое переключение регуляторов 3 и 16 при граничных положениях регулирующих органов 6 и 19 осуществляется следующим образом. Допустим, выходная величина аналогового регулятора 2 изменяется в пределах - 100%-0-100% (такой диапазон изменений выходной величины, например, имеет место у аналоговых регу- ляторов РЕМИКОНТа). Тогда при настройке диапазона изменения выходного сигнала

5

.. s

0 .,

датчика 5 положения от О до -100%, а диапазона изменения выходного сигнала датчика 18 положения от О до 100% с помощью пропорциональных регуляторов 3 и 16 осуществляются необходи.мые перемещения регулирующих органов 6 и 19. При этом один из регулирующих органов находится в полностью закрыто.м положении, а другой занимает промежуточное положение.

Если выходной сигнал аналогового регулятора изменяется в диапазоне О--100%, то для преобразования его в двухполярный сигнал 50%--0-50% используется опорное напряжение -50%. Источники опорного напряжения обычно имеются во всех совре- .менных регуляторах, например, в регулирую- t Uix блоках РБИ, которые могут применять- гл в устройстве (регуляторы 3 и 16). При масштабирован.| н выходных сигналов датчиков 5 и 18 соответственно О-(-50)% и О-50% достигается необходимая логиче- кая последовательность перемещений регулирующих органов 6 и 9.

Высокое качество регулирования температуры дутья с помощью устройства в широком .диапазоне производительности ваг- раккй приводит к улучшению технико-экономических показателей ваграночного произ- зодства - снижению расхода дополнительного топлива и удельного расход кокса, увеличению срока службы кирпичной ;-ладки к труб рекуператора.

изобретения

Устройство для регулирования температуры ваграночного дутья по авт. св. jNl 1406437, отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулирования температуры дутья при форсированных режимах работы вагранки, оно снабжено пятым регулятором, третьим исполн;;тельным механизмом с датчиком положения выходного вала и регулирующим органом в обводном трубопроводе колошникового газа, причем первый вход пятого регулятора соединен с выходом первого регулятора, второй вход соединен с датчиком положения выходного вала третьего исполнительного механизма, а его выход - с входом этого исполнительного механизма, соединенного с регулирующим органом в обводном трубопроводе колошникового газа.

Изобретение относится к управлению теплообменными аппаратами, а именно к регулированию температуры ваграночного дутья (ТВД) в рекуператорах с топочной камерой для сжигания колошникового газа (КГ) и дополнительного топлива. Цель - обеспечение регулирование ТВД при форсированных режимах работы вагранки. Для этого устройство снабжено дополнительным регулятором и исполнительным механизмом с датчиком положения выходного вала, связанным с регулирующим органом в отводном трубопроводе КГ. Регулятор формирует команду на открытие регулирующего органа в обводном трубопроводе КГ при исчерпании ресурса регулирования ТВД посредством изменения расхода природного газа в топку рекуператора. Все это обеспечивает эффективную работу устройства при форсированных режимах работы вагранки. 1 ил.