Система температурной коррекции соотношения вода - топливо прямоточного котла Советский патент 1991 года по МПК F22G5/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах автоматического регулирования энергоблоков.

При возмущениях, приводящих к перераспределению конвективного и радиационного тепла в топке котла без изменения суммарного тепловыделения, соотношение вода -топливо должно оставаться неизменным. Такая задача возникает при воздушных возмущениях, Температурный корректор соотношения вода - топливо не должен на них реагировать.

Известна система температурой коррекции соотношения вода - топливо прямоточного котла.

Однако эта система не всегда гарантирует диапазон регулирования клапана первого по ходу среды регулируемого впрыска вследствие наличия неконтролируемых поверхностей нагрева между местом установки датчика температуры и впрыском.

Это приводит к ненужному изменению соотношения вода - топливо при воздушных возмущениях, приводящих к перераспределению конвективного и радиационного тепла без изменения суммарного тепловыделения.

Известна также система температурной коррекции соотношения вода - топливо прямоточного котла,

Однако и эта система имеет недостаток, состоящий в плохом качестве регулирования при воздушных возмущениях, приводящих к перераспределению конвективного и радиационного тепла без изменения суммарного тепловыделения. В этом случае сигнал по температуре пара в промежуточном сечении тракта котла вследствие изменения количества радиационного тепла дает ложную реакцию и корректор формирует сигнал изменения соотношения вода - топливо, что не требуется. В результате существенно ухудшается качество поддержания температуры пара по тракту котла.

Целью изобретения является повышение качества поддержания температуры пара по тракту котла путем компенсации влияния воздушных возмущений на температуру пара в промежуточном сечении тракта котла,

В систему температурной коррекции соотношения вода - топливо прямоточного котла, включающую в себя температурный корректор соотношения вода - топливо, к входам которого подключены датчик и за- датчик сигнала, характеризующего положение регулирующего клапана первого по ходу среды регулируемого впрыска, а также дифференциатор, к входу которого подключен датчик сигнала, характеризующего энтальпию пара в промежуточнс-м сечении тракта котла, дополнительно введен динамический преобразователь, к входу которого подключен датчик сигнала, характеризующего избыток воздуха. В качестве сигнала, характеризующего избыток воздуха, может быть использован или непосредственно сигнал по содержанию кислорода (02) в уходящих газах, иди небаланс между заданным и фактическим значением 02 или комбинированный сигнал, характеризующий наряду с Оа хим- и мехнедожог, В результате дополнительного введения динамического преобразователя, к входу которого подключен датчик сигнала, характеризующего избыток воздуха, а выход подключен к входу дифференциатора происходит повышение качества поддержания температуры пара по тракту котла, вследствие компенсации влияния воздушного возмущения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы.

Система содержит температурный корректор 1 соотношения вода - топливо, к входам которого подключен датчик 2 и за- датчик 3 сигнала, характеризующего положение регулирующего клапана первого по

ходу среды регулируемого впрыска, а также

дифференциатор 4, к входу которого подключен датчик 5 сигнала, характеризующего энтальпию пара в промежуточном сечении тракта котла.-Система содержит также динамический преобразователь б, к входу которого подключен датчик 7 сигнала, характеризующего избыток воздуха.

Система работает следующим образом. В нормальном режиме работы котла

при обычных эксплуатационных возмущениях регулятор (не показан) первого по ходу среды регулируемого впрыска, стремясь поддержать температуру на выходе котла (если на котле, как в последнее время часто

бывает имеется только один выходной впрыск) или за одной из ступеней пароперегревателя (в противном случае), изменяет положение клапанов впрыска. Это ведет к изменению величины сигнала датчика 2, ха. рактеризующего положение клапана. Тем- пературный корректор 1, стремясь устранить отклонение этого сигнала от его заданного значения, формирует сигнал изменения соотношения вода - топливо, что

позволяет изменить уровень температуры пара перед впрыском и тем самым, восстановить заданное значение положения клапана.

Например,если регулятор впрыска переместил клапан в сторону Меньше, т.е.

уменьшил расход воды на впрыск, то корректор температуры изменяет соотношение вода-топливо таким образом, чтобы повысить уровень температуры пара перед впрыском. Реагируя на это увеличение температуры, регулятор впрыска увеличивает расход воды на впрыск, возвращая клапан впрыска в исходное положение. В связи с большой инерционностью канала соотношение вода - топливо - температура среды перед впрыском действие корректора по отношению сигнала датчика 2 является относительно медленным, что однако вполне приемлемо в нормальном режиме работы блока при обычных эксплуатационных возмущениях.

При больших возмущениях (изменении нагрузки, топливных возмущениях и т.д.), приводящих к значительному изменению температурного режима по тракту котла до первого регулируемого, впрыска, действие корректора только по отклонению сигнала датчика 2 будет явно неэффективным. В этих режимах требуемое качество регулирования обеспечивает использование сигнала датчика 5, характеризующего энтальпию пара в промежуточном сечении тракта котла (обычно за СРЧ или за ВРЧ). Этот сигнал имеет значительно более благоприятные динамические характеристики, что не только обеспечивает своевременную реакцию на изменение соотношения вода - топливо, но и позволяет реализовать в опережающем контуре качественные значения параметров настройки: большое значение коэффициента усиления (произведение коэффициентов усиления дифференциатора 4 и корректора 1) и малое значение времени интегрирования корректора Ти.

Однако быстрая реакция системы на отклонение сигнала датчика 5 могла бы играть и отрицательную роль. Если бы, как в прототипе в системе отсутствовала компенсация отклонения сигнала датчика 5 при измене- кии избытка воздуха, то при воздушных возмущениях, приводящих к перераспределению конвективного и радиационного тепла без изменения суммарного тепловыделения, отклонение сигнала датчика 5 приводило бы к включению в работу корректора и изменению соотношения вода - топливо, что не требуется вообще или требуется в значительно меньших размерах и может быть осуществлено достаточно медленно под влиянием отклонения сигнала датчика 2. Ввод через динамический преобразователь 6 сигнала датчика 7, характеризующего избыток воздуха, обеспечивает равенство нулю суммарного сигнала на входе в дифференциатор 4 и исключает ложную работу корректора 1 при воздушных возмущениях. Передаточная функция динамического преобразователя 6 определяется формулой

(Я

где Ws(p} и W(p) - передаточные функции

сигналов соответственно датчиков 5 и 7 при возмущении расходом воздуха.

Для реализации We{p) должно быть использовано интегродифференцирующее звено. Например, если произошло увеличение расхода воздуха, то сигнал датчика 5 характеризующий энтальпию среды в топочных поверхностях нагрева, уменьшается. Сигнал датчика 7, характеризующий избыток воздуха, наоборот, увеличивается. А так

как динамический преобразователь 6 настроен согласно выражению (1), то сумма сигналов на входе дифференциатора 4 равна нулю.

Реализация системы может быть осущестелена на любых типах современной аналоговой (КАСКАД-2, АКЭСР-2) или цифровой (Ремиконт, ПРОТАР) аппаратуры. Для реализации динамического преобразователя 6, представляющего собой интегродифференцирующее звено, например, при использовании аппаратуры Ремиконт должен быть использован алгоритмический блок динамического преобразователя (ДИН) №21.

Изобретение может найти применение .в энергетике, в первую очередь, в системах автоматического регулирования энергоблоков с газомазутными котлами.

Экономическая эффективность от внедрения изобретения, например, для газомазутных энергоблоков 300 Мвт может быть оценена следующим образом.

По данным промышленных испытаний в базовом объекте-прототипе при иэменениях нагрузки, сопровождаемых сильными воздушными возмущениями, вследствие реакции сигналов датчика 5 и вызванной ей ложной работой температурного корректора 1 осуществляется нарушение соотношения вода - топливо, что приводит к отклонению температурного режима. При этом среднеквадратичное отклонение температуры в промежуточном сечении тракта котла, например, за ВРЧ, составляет 22° С.

Согласно изобретению ложная реакция корректора исключается и среднеквадратичное отклонение уменьшается до 1,7° С. Экономический эффект при этом определя

ется удлинением срока службы металла по-жение регулирующего клапана первого по

верхностей нагрева, увеличением долго-ходу рабочей среды регулируемого впрыска,

вечности работы блока (так как улучшениеи выход дифференциатора, к входу которого

качества поддержания температуры в про-подключен датчик сигнала, характеризуюмежуточном сечении улучшает и качество5 щего энтальпию пара в промежуточном сестабилизации выходной температуры) ичении тракта котла, от л ича ющаяся тем,

меньшим износом регулирующих органовчто, с целью повышения точности поддерпитания и топлива.жания температуры пара в тракте котла, она

Формула изобретениядополнительно содержит динамический

Система температурной коррекции со-10 преобразователь и датчик сигнала, характеотношения вода - топлива прямоточногоризующего избыток воздуха в топке котла,

котла, содержащая температурный коррек-подключенный через динамический преобтор, к входам которого подключен датчик иразователь к входу дифференциатора, задатчик сигнала, характеризующего поло15

Изобретение позволяет повысить точность поддержания температуры рабочей среды в пароводяном тракте прямоточного котла за счет использования динамически преобразованного сигнала от Датчика 7, характеризующего избыток воздуха в топке котла, подключенного к входу дифференциатора 4, выходом соединенного с температурным корректором 1 соотношения вода - топливо. 1 ил. -S Ё с о ел о 00 .