11.3 Автоматическое регулирование расхода и давления газа и жидкости

В системах автоматики металлургических печей широко распространены узлы автоматической стабилизации расхода и давления газа и жидкости. Необходимость в автоматической стабилизации расхода возникает, например, при регулировании тепловой нагрузки мартеновской печи, регулировании расхода дутья на доменных печах и т.д. Стабилизация давле­ний газообразного топлива, кислорода, воздуха обеспечивает номинальную работу горелочных устройств. Без поддержания заданного давления газообразной среды невозможно точное измерение ее расхода, так как автоматические расходомеры рассчитаны на работу с определенным давлением измеряемого газа. Газы и жидкости подаются по трубопроводам, поэтому трубопроводы являются объектами регулирования.

На рисунках 11.3, 11.4 показаны АСР расхода и давления газа. Схемы аналогичны по структуре. Объектом регулирования в схеме регулирования расхода является участок трубопровода между сужающим устройством (поз. 3—1) и регулирующим органом 2. Измерение расхода производится методом переменного перепада давле­ния. Для создания перепада давления газа используется сужающее устройство (ди­афрагма), работающее в комплекте с первичным преобразователем типа "Сап­фир-22". Перепад давления, пропорциональный расходу газа, измеряется и преоб­разовывается в токовый унифицированный сигнал преобразователем "Сапфир-22" (поз. 3—2). Этот сигнал поступает на автоматический регулятор (поз. 3—4), где сравнивается с сигналом задания, вырабатываемым задатчиком (поз. 3-3). Регу­лирующее воздействие, вырабатываемое регулятором, через блок управления типа БУ-21 (поз. 3-5) и пускатель типа ПБР-2М (поз. 3-6) управляет исполнительным механизмом типа МЭО (поз. 3-7), который изменяет величину проходного сечения регулирующего клапана 2. Величина расхода будет определяться степенью дрос­селирования потока, зависящего от степени открытия регулирующего клапана.

1- трубопровод; 2 – регулирующий орган Рисунок 11. 3 - АСР давления газа	1 – трубопровод; 2 – регулирующий орган Рисунок 11.4 - АСР расхода газа

Динамические свойства объекта и системы регулирования давления газа в це­лом аналогичны рассмотренным в АСР расходе. Различие схем определяется лишь .составом аппаратуры. Давление через отборное устройство поступает на манометр (поз. 4-1), где преобразовывается в пропорциональный электрический сигнал. Регулирующее воздействие регулятора (поз. 4-3) поступает через блок управления (поз. 4-4) и пускатель (поз. 4-5) на исполнительный механизм (поз. 4-6), кото­рый перемещает регулирующий орган 2. Положение регулирующего органа можно определить с помощью дистанционного указателя положения типа ДУП-М (поз. 3-8 и 4-7).

В контурах регулирования расхода и давления применяют электрическую, пнев­матическую и гидравлическую аппаратуру.

11.4 Автоматическое регулирование соотношения "топливо - воздух"

Автоматическое регулирование соотношения расходов топлива и воздуха (кислорода) обеспечивает выполнение необходимых условий сжига­ния топлива. Эти условия в общем виде можно сформулировать сле­дующим образом: топливо должно сжигаться экономично; при сжи­гании топлива необходимо, чтобы в печи сохранились наилучшие условия теплообмена факела с металлом и кладкой; сжигание топлива должно быть организовано таким образом, чтобы в печи поддерживалась газо­вая атмосфера необходимого состава.

В зависимости от типа печи АСР решает одну из указанных задач или их совокупность.

Численно соотношение "топливо-воздух" определяется так назы­ваемым коэффициентом расхода воздуха, обычно обозначаемым буквой а. Коэффициент расхода воздуха по формуле 1:

а = В_в/В^о_в = В_в/V^о_в В_т, (11.1)

где Вв — действительный расход воздуха; В^о_в — теоретический расход воздуха, необходимый для полного сжигания топлива; V^о_в — теорети­ческое количество воздуха, необходимое для полного сжигания единицы топлива; Bт — расход топлива.

При отоплении печи топливом нескольких видов, например, природ­ным газом и мазутом, и при использовании для формирования факела и сжигания этих топлив вентиляторного воздуха, сжатого воздуха и кисло­рода числитель и знаменатель выражения (11.1) представляют собой соот­ветственно суммы расходов кислородоносителей и топлив.

Схема автоматической системы стабилизации коэффициента расхода воздуха по­казана на рисунке 11.5. Расходы топлива (газа) и воздуха измеряются диафрагмами (поз. 5-1 и 6-1), перепады давлений с которых поступают на первичные преобра­зователи типа "Сапфир-22" (поз. 5-2 и 6-2). С выхода преобразователей сигналы, пропорциональные действительному расходу топлива и воздуха, подаются на вто­ричные регистрирующие и показывающие приборы (поз. 5-3 и 6-3) и на электри­ческий регулятор (поз. 6-5). Задание на регулирование устанавливается дистан­ционным задатчиком (поз. 6-4). С выхода регулятора управляющий сигнал через блок управления (поз. 6-6) и пускатель реверсивный (поз. 6—7) поступает на исполнительный механизм (поз. 6-8), вал которого сочленен с регулирующим кла­паном 3 на воздухопроводе.

Значение коэффициента расхода определяется соотношением расходов топли­ва и воздуха, т.е. величин сигналов, поступающих на регулятор с первичных преобразователей типа "Сапфир-22". При отклонении этого соотношения от заданного значения, соответствующего заданному коэффициенту расхода воздуха, регулятор через исполнительный механизм и регулирующий клапан изменяет расход воздуха. При занижении коэффициента расхода воздуха регулятор увеличивает расход воз­духа, а при завышении— уменьшает.

1 – печь; 2, 3 – регулирующие органы

Рисунок 11.5 - АСР соотношения «топливо –воздух»

С помощью блока управления (поз. 6— 6) осуществляется переход с автомати­ческого управления на дистанционное ручное управление исполнительным механизмом. В системе предусмотрен дистанционный указатель положения (поз, б-9) вала исполнительного механизма и регулирующего клапана 3.

В тех случаях, когда печи отапливаются топливом двух видов, структура схем регулирования горения остается прежней. Сигналы первичных преобразователей топлива складываются и подаются на соответствующий вход регулятора, на другой вход подается сигнал, пропорциональный расходу воздуха. Регулятор управляет расходом воздуха, обеспечивая качественное сжигание топлива.