2.Регулирование трубчатых печей. Примеры однотрубной и комбинированной сау трубчатой печи с перевальной стенкой
В трубчатых печах прокачиваемый через змеевик продукт нагревается за счет тепла, образующегося при сжигании топливного газа. Целью регулирования– поддержание постоянства температуры продукта на выходе из печи. К основным источникам возмущений в системе управления относят:
расход топливного газа;
расход и температуру нагреваемого продукта;
расход и температуру воздуха, подаваемого для сжигания топлива;
теплотворную способность топлива;
состояние змеевика и тепловой изоляции.
Регулирование реализуется изменением количества подаваемого в печь топлива. В связи с тем, что для трубчатой печи характерны большие запаздывания (20-30 минут по каналу «расход топлива – конечная температура продукта»), чаще используется комбинированная схема САУ.
По сравнению с вертикальной конструкцией, трубчатые печи с перевальной стенкой еще более инерционны – переходной процесс в канале «расход топлива – конечная температура продукта» может иметь длительность более часа. Поэтому одноконтурные САУ для этой разновидности печей практически не используются. Основной вариант реализации САУ печами с перевальной стенкой по отклонению предусматривает дополнительны контур локальной обратной связи по температуре газов над перевальной стенкой. Этот параметр достаточно быстро реагирует на изменение режима работы печи, обусловленное изменением количества топливного газа, подаваемого на сжигание. В схеме (Error: Reference source not found) используется датчик температуры 1, сигнал с выхода которого поступает на регулятор температуры продукта на выходе из печи 2 (корректирующий регулятор). В свою очередь этот регулятор формирует воздействие на задание регулятор температуры газов над перевальной стенкой 3 (стабилизирующий регулятор), который управляет подачей топлива в печь. Стабилизирующий регулятор начинает ликвидировать влияние возмущений, влияющие на процесс сгорания топлива прежде, чем они приведут к существенному изменению температуры продукта.
При резких изменениях расхода нагреваемого продукта и наличии возмущений по расходу топливного газа используют комбинированную схему – в САУ добавляют контур компенсации с регулированием соотношения расходов продукта и топлива. В этом случае подачей топливного газа управляет регулятор соотношения расходов.
При принудительной подаче первичного воздуха его оптимальный расход, при котором температура в топке принимает максимальное значение, поддерживают посредством регулятора соотношения расходов «топливный газ – воздух». Зависимость температуры в топке от этого соотношения носит экстремальный характер, т. е. является существенно нелинейной, поэтому реализация САУ требует использования так называемого экстремального регулятора. Если при этом теплотворная способность топлива существенно изменяется, то на регулятор соотношения дополнительно направляют корректирующий сигнал от регулятора стабилизации содержания кислорода в топочных газах. Это обеспечивает полное сгорание топлива и высокое качество регулирования.
Сильным возмущением режима работы трубчатых печей со стороны подачи топливного газа является изменение его давления. Это возмущение компенсируют введение в САУ дополнительного регулятора давления, входное воздействие на который подают от регулятора температуры над перевальной стенкой. Такое решения обеспечивает более качественное регулирование расхода топливного газа, так как расход газа в большой степени зависит от его давления.
Важно отметить, что регулирование соотношения «топливный газ – воздух» требует особых мер безопасности, так как при недостатке воздуха в топке может образоваться взрывоопасная смесь. Безопасность обеспечиваю ограничением расхода топливного газа по максимально допустимому значению, соответствующему текущему значению расхода воздуха.
Билет 4