Устройство для автоматического управления термическим деаэратором Советский патент 1993 года по МПК F22D1/50 

Изобретение относится к теплоэнергетике в частности к системам водоподготовки, и может быть использовано при автоматизации технологических процессов в термических деаэраторах тепловых и атомных электростанций, а также промышленных теплосиловых установок.

Цель изобретения - повышение эффективности работы термического деаэратора,

Существенными отличиями заявляемого устройства является введение датчика расхода греющего пара, датчика температуры греющего пара, датчика расхода деаэрированной воды, первого элемента с зоной нечувствительности, второго элемента с зоной нечувствительности, блока вычисления температуры насыщения, первого элемента сравнения, датчика температуры деаэрированной воды, преобразователя температуры деаэрированной воды в давление, второго элемента сравнения и новых связей

ел

С

между дополнительно введенными элементами и остальными элементами.

Новые связи (соединение первого входа блока вычисления температуры насыщения с выходом датчика расхода деаэрируемой воды, второго входа - с выходом датчика температуры деаэрируемой воды, третьего входа - с выходом датчика расхода греющего пара, четвертого входа - с выходом датчика температуры греющего пара, пятого входа - с выходом датчика расхода деаэрированной воды, а выхода - со вторым входом второго элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом датчика температуры деаэрированной воды и со входом преобразователя температуры деаэрированной воды в давление, а выход - со входом второго элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен со вторым входом регулятора давления пара, первый вход которого соединен с выходом

00

о чэ о

ттЛ

СА

СА

первого элемента с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом датчика давления пара в деаэраторе, а второй - с выходом преобразователя температуры и деаэрированной воды в давление позволяют повысить эффективность работы деаэратора,

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства для автоматического управления термическим деаэратором.

Устройство содержит термический деаэратор 1, датчик 2 давления пара в деаэраторе, датчик 3 расхода деаэрируемой воды, датчик 4 температуры деаэрируемой воды, датчик 5 расхода греющего пара, датчик б температуры греющего пара, датчик 7 расхода деаэрированной воды, датчик 8 температуры деаэрированной воды,блок 9 вычисления температуры насыщения, первый элемент 10 сравнения, второй элемент 11 сравнения, преобразователь 12 температуры деаэрированной воды в давление, первый элемент 13 с зоной нечувствительности, второй элемент 14 с зоной нечувствительности, регулятор 15 давления пара, первый исполнительный механизм 1 б, второй исполнительный механизм 17, первый регулирующий орган 18, второй регулирующий орган 19.

Блок 9 вычисления температуры насыщения может быть построен как в аналоговом, так и в цифровом варианте. На фиг. 2 представлен возможный вариант техниче- ско й реализации указанного блока на основе аналоговой техники.

Блок 9 вычисления температуры насыщения содержит первый задатчик-20 коэффициентов, второй задатчик 21 коэффициентов, первый аналого-цифровой преобразователь 22, первое постоянное запоминающее устройство 23, первый цифро-аналоговый преобразователь 24, первый блок 25 умножения, второй блок 26 умножения, третий блок 27 умножения, сумматор 28, нелинейный элемент 29 и блок 30 деления.

Блок 9 вычисления температуры насыщения Ts(t) функционирует в соответствии со следующим уравнением теплового баланса деаэратора:

Qx(t) + Qn(t) Qg(t) + QBb,n(t), (1)

Qx(t) CP1 Tx(t) Gt(t),(2)

Qn(t)«l(t) -Gn(t),(3)

Qg(t)C P2 Ts(t)- Gg(t),(4)

Wt) i(t) GBb,n(t),(5)

0

5

0

5

0

где Qx(t) - количество тепла, внесенного в деаэратор с потоком недеазрированной воды;

Qn(t) - количество тепла, внесенного в деаэратор с потоком греющего пара;

Qg(t) - количество тепла, отведенного из деаэратора с потоком деазрированной воды;

Qebin(t)- количество тепла, отведенного из деаэратора с потоком выпара;

Gx(t) - расход недеаэрированной воды;

Gn(t) - расход греющего пара;

GgW расход деаэрированной воды; . GBbin(t) - расход выпара;

Tx(t) - температура недеаэрированной воды;

Tn(t) - температура греющего пара;

Ts(t)- температура насыщения в деаэраторе;

СР1 - теплоемкость недеаэрированной воды;

СР2 - теплоемкость деаэрированной во- ды;

i (t) - энтальпия греющего пара.

В уравнении (1) учитываются основные параметры, определяющие тепловой баланс, с учетом уравнений (2-5) оно принимает вид;

С Р1 Tx(t) Gx(t) + Г (t) ; Gn(t) С Р2 Ts(t) -Gg(t) + i(t) GBbm(t). (6)

Учитывая, что величина расхода выпара 3$ GBbin(t) является незначительной, т.е. Овып(Ф (0,01 - : - 0,002) -Gx(t), уравнение (6) представим в виде:

40

С рГ Tx(t) -Gx(t)J-i(t) -Gn(t) .

С Р2 Ts(t) Gg(t) .

(7)

Из уравнения (7) определяем алгоритм вычисления температуры насыщения:

TM-C-prTx(t);fi(t) + i(t)-Gn(t) ,,

IsWСр2 -Gg(t)--- W

Блок 9 определяет температуру Ts(t) насыщения воды в соответствии с алгоритмом (8). .

Принимая во внимание, что энтальпию пара i (t) сложно вычислять по значениям расхода и температуры греющего пара, в блоке 9 она определяется в соответствии со значениями, приведенными в таблице Вука- ловича М.П. При этом блок 9 определяет энтальпию греющего пара следующим образом: выходной аналоговый сигнал Tn(t)

датчика температуры пара поступает на вход первого аналого-цифрового преобразователя 22, преобразующего сигнал Tn(t) в двоичный цифровой код, который поступает на вход первого постоянного запоминаю- щего устройства 23, где гранятся цифровые коды, соответствующие значениям энтальпий I (t) греющего пара в зависимости от значений температуры греющего пара Tn(t) в диапазоне (105-150)°С с шагом 1°С. По- стоянное запоминающее устройство 23 в зависимости от значения входного цифрового кода на выходе выдает единственный цифровой код, соответствующий значению энтальпии i (t) греющего пара. Указанный код поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 24, который преобразует цифровой код в аналоговый сигнал. При этом, на выходе преобразователя 24 имеется аналоговый сигнал Г (t), соответствую- щий температуре греющего пара,

Для предотвращения возможности получения неопределенности при выполнении операции деления, когда в делителе блока 30 деления появится нулевое значение, на выходе третьего блока 27 умножения включен нечувствительный элемент 29, позволяющий держать на его выходе минимальное заданное значение Д , когда на его вход подается сигнал с нулевым значением.

Преобразователь 12 температуры деаэ- рированной воды в давление содержит второй аналого-цифровой преобразователь 31, второе постоянное запоминающее устройство 32 и второй цифро-аналоговый преоб- разоватёль 33 (см. фиг. 2 и 3). Во втором постоянном запоминающем устройстве 32 преобразователя 12 хранятся цифровые коды, соответствующие значениям давления деаэрированной воды в зависимости от ее температуры в диапазоне (70-130)°С с шагом 1°С, согласно табличным значениям М.П.Вукаловича.

Выходной аналоговый сигнал Tg(t) датчика 8 деаэрированной воды поступает на вход преобразователя 12. При этом, второй аналого-цифровой преобразователь 31 преобразует аналоговый сигнал Tg(t) в двоичный цифровой код, который поступает на вход второго постоянного запоминающего устройства 32, Постоянное запоминающее устройство 32 в зависимости от значения1 входного цифрового кода на выходе выдает единственный цифровой код, соответствующий значению давления, под которым нахо- дится деаэрированная вода. Указанный код поступает на вход второго цифро-аналогового преобразователя 33, который преобразует цифровой код в аналоговый сигнал Pg(t). Таким образом, преобразователь 12

обеспечивает высокую точность преобразования текущего значения температуры деаэрированной воды в соответствующее значение давления, что позволяет повысить эффективность работы деаэратора.

Устройство работает следующим образом.

Недеаэрированная вода после химво- доочистки с температурой Tx(t) и требуемым расходом Gx(t) поступает в термический деаэратор 1. Греющий пар с температурой Tn(t) и расходом Gn(t) подводится в термический деаэратор 1 с целью подогрева недеаэрирован- ной воды до температуры насыщения, при которой имеет место максимальное удаление коррозионно-активных газов из воды. Деаэрированная вода расходом Gg(t) нагретая до температуры Tg(t) отводится из деаэратора 1, а несконденсировавшийся пэр и выделившиеся из воды коррозионно-активные газы общим расходо м Свып(т.) отводятся из деаэратора 1.,

Для максимального удаления коррозионно-активных газов из воды необходимо поддерживать температуру воды в деаэраторе на линии насыщения. Учитывая, что в процессе работы деаэратора возникают различные возмущения, которые отклоняют температуру деаэрированной воды от температуры насыщения, в устройство на основе уравнения 1 теплового баланса деаэратора блоком 9 вычисляется расчетная температура насыщения Ts(t) с последующим сравнением указанной температуры с фактическим значением температуры деаэрированной воды Tg(t).

Учитывая, что процесс приближения фактического значения температуры воды Tg(t) в деаэраторе 1 к значению температуры насыщения Ts(t) носит инерционный характер и является длительным, то с целью увеличения оперативности и быстродействия управления термическим деаэратором перед .каждым входом регулятора 15 давления пара .включены элементы 13,14 с зоной нечувствительности, значение которой для каждого из этих элементов равно 0,5°С. Как только текущие значения сигналов рассогласования ei (t), Ј2 (t), поступающих на входы регулятора 15 через элементы 13,14 попадают в зону нечувствительности указанных элементов, то на их выходе сигнал отсутствует и регулятор 15 временно прекращает управление термическим деаэратором 1.

На выходе датчика 8 температуры деаэрированной воды имеется сигнал пропорци- ональный фактическому значению температуры воды на выходе из деаэратора.

Указанный сигнал на вход преобразователя 12 поступает, преобразует значение температуры Tg(t) деаэрированной воды в соответствующее значение давления Pg(t) деаэрированной воды.

Выходной сигнал Pg(t) преобразователя 12 сравнивается с выходным сигналом датчика 2 давления пара Pn(t) в первом элементе 10 сравнения. При этом, если значения указанных сигналов отличаются, то на выходе элемента 10 сравнения возникает сигнал рассогласования Јi (t), определяющийся следующим выражением:

Ј1 (t) Pn(t) - Pg(t).

(9)

Затем сигнал EI (t) через первый элемент 13с зоной нечувствительности поступает иа первый вход регулятора 15 давления пара, который выдает на своем первом выходе управляющий сигнал Vi(t), поступающий на вход первого исполнительного механизма 16. Исполнительный механизм 16 по сигналу управления Vi(t) воздействует на первый регулирующий орган 18 при этом изменяется подача расхода греющего пара, что способствует приближению давления, под которым находится деаэри- рованная вода к давлению пара в деаэраторе и уменьшению значения сигнала рассогласования Ј1 (t). Как только значение сигнала ei (t) рассогласования попадает в зону нечувствительности первого элемен- та 13 сравнения, то на выходе этого элемента сигнал отсутствует и регулятор 15 прекращает управление подачей пара, что свидетельствует о том, что температура деаэрированной воды достигла температуры насыщения.

Для повышения эффективности работы деаэратора и максимального удаления кор- розионно-активных газов из воды в устройстве введен корректирующий контур, принцип работы которого заключается в том, что выходной сигнал Tg(t) датчика температуры деаэрированной воды сравнивается с выходным сигналом блока 9 вычисления температуры насыщения, Если рассчетное значение температуры насыщения води отличается от фактического значения Tg(t) температуры деаэрированной воды, то на выходе второго элемента 11 сравнения возникает сигнал рассогласования Ј2 (t), определяющийся соотношением:

Ј2(t) Ts(T)-Tg(t),

(10)

и поступающий на второй вход регулятора 15 давления пара через второй элемент 14с

зоной нечувствительности. Регулятор 15 давления пара по сигналу Ј2 (t) формирует сигнал управления V2(t), который с его второго выхода поступает на вход исполнительного механизма 17. Исполнительный механизм 17 воздействует на второй регулирующий орган 19 и при этом изменяется расход выпара, что способствует приближению фактического значения температуры деаэрированной воды к рассчетному значению температуры насыщения, Это также приводит к максимальному удалению коррозионно-ак- тивных газов из воды и повышению эффективности работы деаэратора. .

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет с высокой точностью поддерживать температуру деаэрированной воды на линии насыщения вне-зависимости от изменения давления пара в деаэраторе или

изменения остальных параметров, определяющих, работу деаэратора (Gx(t), Tx(t), Gn(t), Tn(t)). При этом, максимально удаляются коррозионно-активные газы из обрабатываемой воды и значительно повышается эффективность работы деаэратора.

Формула изобретения . 1. Устройство для автоматического управления термическим деаэратором, содержащее датчик температуры деаэрированной воды и первый регулирующий орган с исполнительным механизмом, установленный на трубопроводе подвода греющего пара, отличают ее с я тем, что, с целью повышения

точности, оно содержит датчик температуры деаэрируемой воды, датчик давления пара в деаэраторе, датчик расхода деаэрируемой воды, регулятор давления пара, второй регулирующий орган с исполнительным механизмом, установленный на трубопроводе отвода выпара датчика расхода греющего. пара, датчик расхода деаэрированной воды, датчик-температуры греющего пара, первый элемент с зоной нечувствительности, второй элемент с зоной нечувствительности, блок вычисления температуры насыщения, первый вход которого соединен с выходом датчика расхода деаэрируемой воды, второй вход с выходом датчика температуры деаэрируемой воды, третий вход-с выходом датчика расхода греющего пара, четвертый вход - с выходом датчика температуры греющего пара, а пятый вход - с выходом датчика расхода деаэрированной воды, первый и второй элементы сравнения, преобразователь температуры деаэрированной воды в давление, вход которого соединен с выходом датчика температуры деаэрированной воды, связган- ного с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен

с выходом блока вычисления температуры насыщения, а выход второго элемента сравнения соединен с входом второго элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первым входом регулятора давления пара, выходы которого связаны с первым и вторым исполнительными механизмами, первый вход первого, элемента сравнения связан с выходом датчика давления пара в деаэраторе, а его второй вход - с выходом преобразователя температуры деа- эрированной воды в давление, а выход - с входом первого элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с вторым входом регулятора давления пара..

2. Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок вычисления температуры насыщения содержит последовательно соединенные первый задэтчик коэффициентов и первый блок умножения, второй вход

которого соединен с выходом датчика температуры деаэрируемой воды, а третий вход - с выходом расхода деаэрируемой воды, последовательно соединенные аналрго-цифровой преобразователь, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, а второй вход - с

выходом второго блока умножения, последовательно соединенные второй задатчик коэффициентов и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода деаэрированной воды, а

выход - с входом нелинейного элемента, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с вторым входом второго элемента сравнения,

Использование: теплоэнергетика и может быть использовано при автоматизации технологических процессов в термических деаэраторах тепловых и атомных электростанций. Сущность изобретения: устройство содержит регулятор давления, выходы которого подключены к исполнительным механизмам регулирующих органов. Входы регулятора давления связаны через первый и второй элементы с зоной нечувствительности с выходами первого и второго элементов сравнения. Входы первого и второго элементов сравнения связаны соответственно с выходами преобразователя и блока вычисления температуры на- сыщения, входы которых соединены с датчиками параметров, характеризующих процесс деаэрации. 1 з.п. и ф-лы, 3 ил.

9 и 1.4

Vai. Ј

0W3