Система автоматического регулирования качества горения в топке котлоагрегата Советский патент 1980 года по МПК F23N1/00 

Изобретение относится к области регулирования качества сжигания топлива и может найти применение преимущественно при поддержании оптимального режима горения в топках котлоагрегатов тепловых электростанций. Известны системы автоматического регулировании качества горения в топке котлоагрегата, содержащие регулятор с Датчиками неполноты сгорания топлива, установленными в нескольких точках сечения газохода, и испошттельныйорганЩ В известной системе предусмотрены два датчика неполноты сгорания, установленные на правой и левой сторонах газохода и подключе1щые непосредственно ко входу регулирующего прибора. Таким обра зом, на вход регулятора подается усредненный сигнал. Система настраивается при отсутствии перекосов, т. е. когда уровни сигналов датчиков близки друг другу и усредненный сигнал характеризует величину сигнала каждого датчика. При работе САР в этом случае уровни неполноты сгорания топлива в местах расположения датчиков близки по величине и соответствуют заданной уставке регулятора. Однако в случае ухудщения качества сжигания топлива по одной из сторон топочной камеры, например из-за коксования отдельных форсунок или ухудщения в них распыла топлива, возникает перекос в уровнях неполноты сгорания топлива по щирине топки. При этом сигнал одного из датчиков недожога может существенно отличаться от сигнала другого. В этом случае известная САР установит избыток воздуха, при котором суммарный сигнал датчиков останется неизменным, и уменьщение сигнала одного датчика буде1 скомпенсировано сигналом другого датчика. Увеличение неполноты сгорания гфиводит к ускорению заноса поверхностей нагрева сажистыми частицами, а следовательно, к резкому увеличению скорости коррозии, увеличению аэродинамического сопротивле-. ния и перекосу параметров газовоздушного тракта по ширине котла. Отложения сажистых частиц являются очагом пожара на котлоагрегате и не допустимы по условиям его эксплуатации. Следует также учесть, что изменение крутизны характеристики суммарного сигнала датчиков при появлении перекосов приводит к ухудшению динамических свойств известной сист.емы. Целью изобретения является повьпиение точности и быстродействия регулирования. Это-достигается тем, что в систему введен выделитель максимального сигнала, включенный между выходами датчиков неполноты сгорания и входом регулятора. На фиг, 1 изображена структурная схема системы; а на фиг. 2 - графики зависимости выходных сигналов датчиков неполноты сгорания от коэффициента из.бытка воздуха, которые для удобства рас смотрения аппроксимированы прямыми линиями. Система содержит датчики 1 неполноты сгорания, соединенные через выделитель 2 максимального сигнала с регуля тором 3, который воздействует на исполнительный орган 4. Работа системы автоматического регулирования происходит следующим образом. Сигналы с датчиков неполноты сгорания поступают на выделитель 2 максимального сигнала. Выделенный максималь ный сигнал подается на регулятор 3, который в соответствии со своим знаком регулирования выдает сигнал на исполнителысый орган 4. Если регулятор 3 выполнен корректирующим, то исполнительным органом 4 является подчиненный регулятор. В случае прямого регулирования качества горения по недожогу, исполнительным органом 4 является соответству щий регулирующий клапан. Статические характеристики поясняют работу САР на котлоагрегате, оснащенном двумя датчиками неполноты сгорания с левой и правой стороны котла. Характеристика 5 изображает зависимости сигнала каждого из датчиков недожога от избытка воздуха при нормальном горении во всем объеме топочной камеры и отсутствии перекосов. Оба сигнала в этом случае близки один к другому и один из них (больщий) поступает на регулирующий прибор. В случае, если задание регулятору будет соответствовать величине недожога на уровне О,1% по любой стороне котлоагрегата, данная система будет поддерживать режим в точке 6 на характеристике 5. Отметим, что известная система, в которой суммируются сигналы датчиков, поддерживает в этом случае заданный режим в точке 7 на характеристике 8, которая соответствует сумме характеристик отдельных датчиков. Обе системы в случае отсутствия перекосов поддерживают один и тот же режим и не имеют какихлибо преимуществ друг перед другом. При ухудше1ши горения по одной из сторон топочной камеры, например при износе или коксовании форсунок, уровень недожога по этой стороне становится больще при той же величине избытка воздуха, т. е. характеристика одного из датчиков сместится в область больщих избытков воздуха (линия 9), а характеристика 5 другого остается неизменной. Благодаря наличию выделителя 2 максимального сигнала регулятор 3 при сохранении задания на том же уровне будет поддерживать режим в точке 1О на характеристике 9, имеющей ту же крутизну, что и прежняя характеристика 5. При этом по стороне с плохим качеством сжигания топлива будет поддерживаться заданное значение недожога в примере (на фиг. 2 0,1%), а на другой стороне недожог будет меяьще (в данном примере он ра- вен нулю). Известная система без выделителя максимального сигнала в этой ситуации будет удерживать режим в точке 11 на суммарной характеристике 12. Этот режим характеризуется вдвое больщим уровнем недожога по стороне с ухудщенным горением, чем при отсутствии перекоса. Кроме того, изменение крутизны характеристики объекта 12 приведет к ухудшению динамических свойств известной системы, в первую очередь быстродействия. С целью упрощения конструкции изобретения предусмотрено выполнение выделителя максимального сигнала в виде параллельно соединеннь1х нелинейных выходных цепей измерителей величины пульсаций оптической плотности дымовых газов. Таким образом, данная система регулирования исключает повыщение уровня уноса в отдельных участках топочной камеры при возникновении неравномерности условий сжигания топлива по щирине топки. Это предотвращает повышенный занос поверхностей нагрева продуктами неполного сгорания и, следовательно, позволяет снизить потери энергии «а преодоление сопротивления газоходов, сократить число промывок газоводов от продуктов сгорания и уменьшить вероятность пожара от загорания отложений. Кроме того, устраняется изменение крутизны характеристики объекта и сохраняется оптимальное быстродействие системы при заданной степени устойчивос ти. Формула изобретения 1. Система автоматического регулиро вания качества горения в топке котлоагрегата, содержащая регулятор с датчиками неполноты сгорания топлива, устано ленными в нескольких точках сечения газ хода, и исполнительный орган, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования и быстр действия, в систему введен выделитель 75 6 максимального, сигнала, включоимый мож-ду выходами датчиков неполноты сгоралим и входом регулятора. 2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчики неполноты сгорания выполнены в виде измерителей величины пульсаций оптической плотности дымовых газов. 3.Система по пп. 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, выделитель максимального сигнала выполнен в виде параллельно соединенных нелинейных выходных цепей измерителей величины пульсаций оптической плотности дымовых газов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Рак М. В. Автоматическая коррекция воздушного режима мазутных котлов по сигналу от опт11ческой плотности уходящих газов. ЮО ОРГРЭС, Львов, 1971, с. 26.