Способ автоматического регулирования температуры воды перед водогрейным котлом Советский патент 1992 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к теплоэнерге- тикеЛфомэнергетикё, в частности автоматизации водогрейных котлов в схемах с предвключенными подогревателями сете-: вой воды. Известен способ автоматического регулирования температуры воды перед водогрейным котлом в схеме с преДвключен- ным подогревателем обратной сетевой воды, греющий пар на который поступает из отбора турбины, а требуемый перепад давлений на подогревателе (расход сетевой во; ды через него) обеспечивается -установкой дроссельной шайбы на участке основной линии обратной сетевой воды, параллельном байпасной линии с подогревателем, путем- воздействия регулятора постоянной темпе-; ратуры воды перед котлом на изменение расхода воды к котлу из линии рециркуляции котла.

В указанном способе регулировайия ограничивается использование тепла пара отбора в подогревателе при температуре воды перед котлом выше заданного-предельного . значения, когда рециркуляция котла закрыта. В этом случае для поддержания постоянной температуры требуется снижать тепловую нагрузкуподогревателя до уровня, обеспечивающего температуру воды перед котлом, рабную или Ниже заданной предельной. Поддержание постоянной температуры воды перёд котлом необходимо по ч условиям надежной и экономичной работы котла. Перепад давлений на дроссельной шайбе, обеспечивающий требуемый перепад Давлений на подогревателе, а следовательно, и расход вода через него в известном способе существенно отклоняется от расчетного при изменениях общего

:

00

о

00

расхода сетевой воды, что снижает надежность и экономичность работы предвклю- ченного подогревателя сетевой воды.

Цель изобретения - повышение экономичности работы котла при температуре воды перед коглом выше заданного предельного значения и закрытой рециркуляции, котла.

Данная цель достигается тем, что в режиме увеличившегося теплопотребления подогревателя, когда температура воды перед котлом превышает заданное предельное значение, а регулирующий клапан на линии рециркуляции котла закрыт, поддержание температуры воды перед котло м осуществляется изменением расхода обратной сетевой воды (подмесом холодной воды к котлу) по дополнительной байпасной линии с выдачи сетевого насоса на вход котла. Чтобы изменение положения регулирующего клапана на дополнительной байпасной линии при регулировании температуры воды перед котлом не приводило к значительным отклонениям расхода воды через подогреватель в предлагаемом способе используется регулятор давления, поддерживающий заданное давление воды после подогревателя с автоматической коррекцией задания ему по отклонениям перепада давления воды на подогревателе, если они превышают заданные предельные значения. При этом обеспечивается поддержание заданного перепада давления воды на подогревателе, а следовательно, требуемого расхода воды через него как при неизменном общем расходе сетевой воды, так и при его изменениях.

При малых тепловых нагрузках подогревателя, когда температура воды к котлу за точкой смешения потоков ниже заданного предельного значения, поддержание постоянной температуры воды перед котлом производится с помощью регулирующего клапана на линии рециркуляции котла. По мере роста тепловых нагрузок подогревателя повышается температура воды к котлу, что вызывает прикрытие регулирующего клапана в линии рециркуляции котла.

Если температура воды перед котлом превышает заданное предельное значение регулирующий клапан в линии рециркуляции котла закрывается и с помощью аналогово- релейного преобразователя производится отключение воздействия регулятора постоянной температуры воды перед котлом от регулирующего клапана в линии рециркуляции и подключение его к регулирующему клапану в линии дополнительного байпаса.

При неизменном общем расходе сетевой воды изменение положения регулирующего клапана в линии дополнительного байпаса под действием регулятора температуры воды перед котлом приводит к отклонениям давления в точке смешения

потоков (за подогревателем), которые компенсируются регулятором давления таким образом, что обеспечивается заданный перепад давления на подогревателе и, следовательно, требуемый расход воды через

0 него.

При изменении общего расхода сетевой воды (давление воды на выдаче сетевого насоса в соответствии с его характеристикой) изменяется перепад давлений воды на

5 подогревателе, Если при этом отклонение его от требуемого превышает заданную величину, срабатывает аналогово-релейный преобразователь, управляющий блоком интегрирования, выходной сигнал которого

0 является заданием регулятору давления.

Изменение задания регулятору давления производится до момента компенсации отклонения перепада давлений от требуемого с заданной точностью и отпускания

5 аналогово-релейного преобразователя. После восстановления перепада давлений на подогревателе регулятор давления поддерживает новое значение давления воды в основной линии к котлу (за подогревателем).

0 Отклонения расхода воды через котел и линию перепуска сетевой воды компенсируются при этом регулятором постоянного расхода воды через котел, воздействующим на регулирующий клапан в основной линии

5 сетевой воды за котлом, и регулятором температуры прямой сетевой воды, управляющим регулирующим клапаном на линии Перепуска сетевой воды. . На чертеже дана схема реализации

0 предлагаемого способа автоматического регулирования температуры воды перед водогрейным котлом.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - водогрейный котел; 2 - сетевой

5 насос; 3 - подогреватель сетевой воды; 4 - рециркуляционный насос; 5 - регулирующий клапан в линии рециркуляции; 6 - регулирующий клапан на участке основной линии обратной сетевой воды параллель0 ном байпасной линии с подогревателем; 7 - датчик давления воды за подогревателем; 8 - регулятор давления; 9 - блок интегрирования (задатчик регулятора давления); 10 - аналогово-релейный преобразователь по

5 перепаду давления воды на подогревателе; 11 - регулирующий клапан на линии дополнительного байпаса; 12 -датчик температуры воды перед котлом; 13 - регулятор постоянной температуры воды перед котлом; 14-аналогово-релейный преобразователь по температуре воды перед котлом; 15 - измерительная диафрагма по расходу воды через котел; 16 - регулирующий клапан на основной линии воды за котлом; 17 - датчик расхода воды врез котел; 18 - регулятор постоянного расхода воды через котел; 19 - датчик температуры воды за котлом; 20 - регулятор тепловой нагрузки котла; 21 - регулирующий клапан на подаче топлива в котел; 22 - датчик температуры прямой сетевой воды; 23 - регулятор температуры прямой сетевой воды; 24 - регулирующий клапан на линии перепуска сетевой воды; 25 - греющий пар из отбора турбины; 26 - отвод конденсата греющего пара; 27 - элемент ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ; 28 - датчик перепада давления сетевой воды на подогревателе; 29 - задатчик регулятора тепловой нагрузки котла; 30 - задатчик регулятора температуры прямой сетевой воды.

Датчик 12 температуры воды перед котлом 1 подключен ко входу регулятора 13 постоянной температуры воды перед котлом и ко входу аналогово-релейного преобразователя 14, на другой вход которого подключен сигнал задания по температуре воды перед котлом. Выход регулятора 13 связан через аналогово-релейный преобразователь 14 с регулирующим клапаном 5 в линии рециркуляции котла или с регулирующим клапаном 11 на дополнительной бай- пасной линии.

Датчик 7 давления воды за подогревателем подключен к первому инвертирующему входу регулятора давления, связанному с регулирующим клапаном 6 на участке основной линии обратной сетевой воды, параллельной байпасной линии с подогревателем. На второй вход регулятора давления 8 подключен выходной сигнал блокйиинтегрирования 9, на вход которого в свою очередь подключены выходные логические сигналы аналогово-релейного преобразователя 10. К входу последнего подключен выходной сигнал элемента 27 ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, вход которого связан с датчиком 28 перепада давления воды на подогревателе сетевой воды 3. На другой вход преобразователя 10 подключен сигнал задания по перепаду давле- ния на подогревателе. Регулятор 18 постоянного расхода воды через котел связан с датчиком 17 расхода воды по перепаду давления на измерительной диафрагме 15 в линии за котлом и с регулирующим клапаном 16 в линии воды за котлом.

Регулятор тепловой нагрузки котла 20 связан с датчиком 19 температуры воды за котлом, задатчиком 29 и с регулирующим

клапаном 21 в линии подачи топлива в ко тел. Датчик температуры прямой сетевой воды 22 подключен ко входу регулятора 23 температуры прямой сетевой воды, связан- 5 ному с регулирующим к-апаном 24 в линии перепуска сетевой воды, а также с задатчиком 30.

Способ осуществляется следующим образом.

10 В установившемся режиме работы подогревателя, котла и сети их тепловые нагрузки, а также температура прямой и обратной сетевой воды за точкой смешения и перед котлом постоянны. Давление за по15 догревателем постоянно и равно заданному. Регулятор 13 постоянной температуры воды перед котлом, подключенный через аналогово-релейный преобразователь 14 к регулирующему клапану 5 в линии рецирку0 ляции, сбалансирован регулятор 8 давления воды в балансе, регулирующий клапан 11 в линии дополнительного байпаса закрыт.

После возмущения увеличением температуры воды за подогревателем, вызванно5 го увеличением его тепловой нагрузки, температуры воды к котлу за точкой смешения повышается. Это вызывает по сигналу от датчика 12 включение регулятора 13 в сторону компенсации возмущения - при0 крытия клапана 5. Уменьшение подачи воды из контура рециркуляции приводит к понижению давления воды перед котлом, что вызывает по сигналу от датчика 7 воздействие регулятора давления 8 на клапан 6 в сторону

5 компенсации возмущения - открытия клапана.

Быстродействие регулятора давления 8 таково, что отклонения расхода воды через котел, вызванные изменением давления во0 ды перед котлом при изменении рециркуляции котла, незначительны и не вызывают включения регулятора постоянного расхода 18.

Одновременно повышается температу5 pa воды за котлом, что по сигналу от датчика температуры 19 вызывает воздействие регулятора тепловой нагрузки котла 20 на клапан подачи топлива 21 в сторону закрытия. Повышение температуры воды за котлом че0 рез промежуток времени, вызванный запаздыванием изменения указанной

температуры при возмущении топливом,

прекращается, а повышение температуры

прямой сетевой воды по сигналу от датчика

5 2 компенсируется регулятором температуры 23, воздействием на клапан 24 в сторону открытия. Отклонения давления воды к котлу и расхода воды через котел, вызванные открытием клапана 24, компенсируются регуляторами 8 и 18 аналогично описанному

ранее. Температура воды перед котлом из- за уменьшения доли более нагретой воды к котлу понижается, температура воды за котлом также снижается до заданной. В установившемся режиме температура воды за котлом должна быть скорректирована на меньше в соответствии с тепловым балансом подогревателя с котлом и сети.

Увеличение тепловой нагрузки подогревателя сетевой воды 3 при установившемся режиме работы котла 1 приводит к росту температуры воды к котлу за точкой смешения и прикрытию клапана 5 в линии рециркуляции котла от регулятора 13, а при достижении ею заданного предельного значения - к срабатыванию аналогово-релей- ного преобразователя 14, Отключению выхода регулятора 13 от регулирующего клапана 5 и подключение его к регулирующему клапану 11 в линии дополнительного байпаса.

В установившемся режиме увеличившейся тепловой нагрузке подогревателя сетевой воды соответствует значение еЖГёр§туры воды перед котлом, близкое к заданному предельному значению, положение регулирующего клапана 5 в линии рециркуляции котла близкое к полному закрытию, а регулирующего клапана 11 в линии дополнительного байпаса - промежуточное.

После возмущения, например, увеличением температуры виды за подогревателем повышается температура воды к котлу за точкой смешения потоков. Это приводит к сигналу отдатчика температуры воды перед котлом 12 к включению регулятора 13 в сторону компенсации возмущения - открытия клапана 11 (увеличения подачи холодной воды на подмес к котлу) При этом изменяется характеристика сети, что приводит к повышению давления воды перед котлом и по сигналу от датчика 7 вызывает включение регулятора давления 8 в сторону прикрытия клапана б в основной линии. Одновременно увеличивается расход воды через котел, что компенсируется по сигналу от датчика расхода 17 воздействием регулятора 18 на регулирующий клапан 16 в сторону закрытия, и растет расход воды через линию перепуска, что приводит к понижейию температуры прямой сетевой воды и вызывает по сигналу от датчика температуры 22 включение регулятора 23 в сторону компенсации возмущения - прикрытия клапана 24.

В установившемся режиме после окончания переходных процессов восстанавливаются исходные значения расходов воды через котел, подогреватель сетевой воды, стабилизируется температура воды к котлу, за котлом в сеть на новом уровне, превышающем задание, что требует корректировки задания регулятору 20 в сторону понижения температуры за котлом до уровня, обеспечивающего баланс тепловых нагрузок подогревателя с котлом и сети

Регулирование перепада давлений на подогревателе при значительных изменениях расхода сетевой воды производится следующим образом.

0 В установившемся режиме при неизменном давлении воды к котлу и перепаде давлений на подогревателе после увеличения общего расхода сетевой воды понижается давление на выдаче сетевого насоса и

5 соответственно перепад давлений на подогревателе. Это приводит к появлению сигнала отклонения перепада на выходе датчика по перепаду давлений 28. Если при этом отклонение указанного сигнала на меньше,

0 превышает величину, равную половине зоны нечувствительности элемента 27, то происходит срабатывание аналогово-релейного преобразователя 10 и путем разрешения Интегрирования в сторону уменьшения по

5 выходному логическому сигналу преобразователя 10 изменяется выходной сигнал интегратора 9, который является заданием регулятору давления 8. Регуляторе, воздействуя на регулирующий клапан б в сторону

0 закрытия, понижает давление воды к котлу до момента, когда сигнал по отклонению перепада давления от датчика 28 через элемент 27 уменьшается до величины, равной половине зоны нечувствительности по пере5 паду. При этом отпускает аналогово-релей- ный преобразователь 10 и прекращается изменение задания регулятору 8

В статике после окончания переходных процессов устанавливается пониженное

0 давление воды в основной линии к котлу, т. е. сохраняется с требуемой точностью заданный перепад на подогревателе и постоянный расход воды через него Изменившийся при этом расход воды через котел в сторону пони5 жения восстанавливается регулятором 18 постоянного расхода котла, а снижение расхода воды через линию перепуска компенсируется в установившемся режиме регулятором 23 (путем открытия клапана 24

0 по сигналу от датчика температуры 22),

Регулирование температуры воды перед котлом при возмущениях изменением температуры обратной сетевой воды производится следующим образом

5 В установившемся режиме работы оборудования при неизменной температуре прямой сетевой воды, перед и за котлом после возмущения повышением температуры обратной сетевой воды происходит повышение температуры води к котлу и

повышение температуры прямой сетевой во- ды .При этом посигналу от датчика температуры 22 регулятор температуры 23 воздействует на клапан 24 в сторону открытия, а регулятор 13 температуры воды перед котлом по сиг- налу от датчика 12 воздействует на клапан 11 в сторону закрытия. Уменьшение расхода воды через котел, связанное с открытием клапана 24 в линии перепуска сетевой воды по сигналу от датчика 17, компенсируется воздействием регулятора постоянного расхода 18 на клапан 16 в сторону открытия.

Отклонение давления воды к котлу; вызванные прикрытием регулирующих клапанов 24 и 11 под действием регуляторов температуры, направлены в противоположные стороны и могут компенсироваться. Если суммарные отклонения давления воды к котлу превышают зону нечувствительности регулятора давления 8, то по сигналу от дат- чика 7 регулятор 8 воздействует на регулирующий клапан 6 в сторону компенсации возмущения.

В статике после окончания переходных процессор восстанавливаются исходные значения параметров.

Если при повышении температуры обратной сетевой воды, связанном с уменьшением нагрузки теплосети, увеличивается температура воды до и за котлом, то по сигналу от датчика 19 регулятор тепловой нагрузки 20 уменьшает с помощью клапана 21 подачу топлива в котел. При этом повы- шение температуры воды за котлом через промежуток времени, вызванный запазды- ванием изменения указанной температуры при возмущении топливом, замедляется, прекращается и пока температура воды перед котлом превышает заданную, температура воды за котлом также выше заданного значения. Увеличение температуры прямой сетевой воды вследствие повышения температуры воды за котлом приводит к включениям регулятора 23 и перемещениям клапана 24 в сторону открытия. Отклонения расхода воды через котзл и давления воды к котлу компенсируются при этом аналогично описанному ранее. Температура воды перед котлом в результате уменьшения доли более нагретой воды начинает понижаться, температура воды за котлом также снижается и в определенный момент вызывает включение регулятора 20 тепловой нагрузки котла на увеличение подачи топлива. В установившемся режиме температуры перед котлом, за котлом в сеть стабилизируются на новом уровне, превышающем задание, что требует корректировки задания регулятору 20 на Меньше в соответствии с балансом подогревателя с котлом и сети.

Изменение задания по температуре воды за котлом регулятору 20 тепловой нагрузки котла производится с помощью задатчика 29, а задание по температуре прямой сетевой воды устанавливается задатчиком 30

Понижение температуры обратной сетевой воды вызванное увеличением нагрузки теплосети, приводит к уменьшению температуры воды перед котлом и компенсируется воздействием регулятора 13 на клапан 11 в сторону закрытия или (при снижении температуры воды перед котлом ниже предельно заданного значения) на клапа н 5 в линии рециркуляции котла в сторону открытия. Регулирование температуры воды перед котлом при понижении температуры воды за котлом осуществляется аналогично описанному, но с противоположным знаком.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ автоматического регулирования позволяет повысить экономичность совместной работы водогрейного котла и подогревателя сетевой воды, а также повысить точность поддержания расхода сетевой воды через подогреватель.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования температуры воды перед водогрейным котлом с линией рециркуляции подогретой воды и предвключенным подогревателем обратной сетевой воды, установленным на байпасной линии обратной сетевой воды, путем измерения температуры воды на входе в котел и по ее отклонению от заданного значения изменения подачи воды по линии рециркуляции установленным на последней регулирующим клапаном, отличающий- с я тем, что, с целью повышения экономичности работы котла при значении температуры воды перед котлом выше заданного предельного значения и закрытом регулирующем клапане на линии рециркуляции, температуру воды перед котлом регулируют подачей обратной сетевой воды с выхода сетевого насоса на вход в котел и дополнительно измеряют давление обратной сетевой воды до и после предвключенного подогревателя, определяют перепад последних и до момента достижения его величины заданного предельного значения поддерживают заданное значение давления после предвключенного подогревателя, а с момента достижения заданного предельного значения перепада давлений поддерживают заданный перепад давлений изменением дросселирования участка линии обратной сетевой воды,параллельного байпасной линии с установленным на ней подогревателем.

Использование: автоматическое регулирования температуры воды перед водогрейным котлом 1 с предвключенным подогревателем сетевой воды. Сущность изобретения: регулирования температуры воды перед котлом 1 при ее значении выше заданной величины и отключенной рециркуляции производят изменением подачи обратной сетевой воды по дополнительной линии перепуска сетевой воды с выхода сетевого насоса 2 на вход котла 1 и поддерживают заданное значение перепада давлений до и после предвключенного подогревателя 3 изменением дросселирования участка линии обратной сетевой воды, параллельно байпасной линии с установленным на ней подогревателем 3, 1 ил.