10 Выбор и расчет регулирующего органа

Регулирующим органом называют блок исполнительного устройства, который воздействует на расход вещества или энергии, влияющих на регулируемую величину объекта регулирования.

Регулирующие органы по принципу регулирующего воздействия на объект могут быть разделены на два основных вида: дросселирующие и дозирующие.

Регулирующие органы первого вида представляют собой переменное гидравлическое сопротивление в системе, воздействующее на расход вещества за счет изменения своего проходного сечения. Ко второму виду регулирующих органов относятся такие устройства или агрегаты и механизмы, посредством которых осуществляется заданное дозирование поступающего вещества или энергии или изменение расхода вещества за счет изменения производительности агрегатов.

Регулирующие органы, применяемые в системах автоматического регулирования, должны удовлетворять ряду требований:

1. иметь необходимый диапазон изменения расхода вещества для обеспечения нормальной работы объекта на различных нагрузках и для обеспечения хорошего качества регулирования;

2. иметь характеристику, стабильную во времени и не оказывающую отрицательного влияния на статиче­ские и динамические свойства системы автоматического регулирования. В регулирующих органах должны отсут­ствовать люфты, значительные гистерезисы характери­стик, большие запаздывания и инерционности. Статиче­ские характеристики должны иметь плавный монотон­ный или, в большинстве случаев, линейный характер;

3. удобно и надежно сочленяться с исполнительным механизмом;

4. надежно работать в условиях эксплуатации. Не­допустимы утечки регулируемой среды, отказы в рабо­те из-за загрязнений, отложений и т. д.;

5. перемещаться при сравнительно небольшом уси­лии со стороны исполнительного механизма;

6. не вызывать значительного снижения к. п. д. уста­новки.

Для регулирования расхода воздуха чаще всего на котельных установках используют осевые направляющие аппараты дутьевых вентиляторов, их расходную характеристику, как правило, аналитически не расчитывают, а определяют эксперементально, поэтому произведем расчет регулирующего органа для АСР разрежения в топке котла.

Для регулирования производительности дымососов на котельных установках нашли применение упрощенные направляющие аппараты в виде многолопастных литых чугунных заслонок (рисунок 14).

Рисунок 14 – Упрощенный направляющий аппарат дымососа

Определим расходную характеристику направляющего аппарата дымососа [1, стр.209].

Исходные данные:

1. тип дымососа – дымосос ДН - 26*2 - 0,62 двустороннего всасывания производительностью 477000 м³/ч при максимальной нагрузке по одному всасу 238500 м³/ч или примерно 66,25 м³/с;

2. разрежение создаваемое дымососом – Sд = 3028 Па;

3. разрежение в топке котла – Sт = 20 Па;

4. разрежение перед направляющим аппаратом – Sз = 2190 Па;

5. плотность уходящих газов -  = 0,8 кг/м³;

6. конструктивные характеристики направляющего аппарата – h = 1,4 м; b = 1,1 м; n = 4; dc = 0,05 м; l = 0,35 м.

При полностью открытом направляющем аппарате площадь проходного сечения:

Fmax = (h - n*dc)*b = (1,4 – 4*0,05)*1,1 = 1,32 м² (1)

Максимальный угол поворота направляющего аппарата:

max = arccos ( dc / l ) = arccos ( 0,05 / 0,35 ) = 80 ⁰ (2)

Для этого max из рисунка 15 находим эффективное проходное сечение:

F / Fmax = 1,1

Рисунок 15 – Эффективное проходное сечение многолопастных

поворотных заслонок

Препад давлений на направляющем аппарате при полном его открытии:

Pmax = Sд – Sз = 3028 – 2190 = 838 Па (3)

Максимальный расход через направляющий аппарат:

Vг. max = 1,41*(F / Fmax)* Fmax 3600 =

= 1,41*1,1*1,32 3600 = 238500 м³/ч (4)

Сопротивление газовоздушного тракта котла при максимальном расходе дымовых газов:

Sм.max = Sд – Sт - P = 3028 – 20 – 838 = 2170 Па (5)

Зададимся рядом значений Vг_i и определим сопротивление газовоздушного тракта котла для этих значений по следующей формуле:

Sм_i = Sм.max (6)

Результаты расчета по формуле (6) сведены в таблицу 1.

При значениях Sм_i определим значения P_i:

P_i = Sд – Sт - Sм_i (7)

Результаты расчета по формуле (7) сведены в таблицу 1.

Найдем для каждого значения расхода Vг_i значение (F)_i:

(F)_i = 0.707 Vг_i (8)

Результаты расчета по формуле (8) сведены в таблицу 1.

По рисунку 15 в зависимости от (F)_i / Fmax определим угол поворота заслонок _i (таблица 1).

Таблица 1 – Результаты расчета рабочей расходной характеристики

направляющего аппарата дымососа

Показатель	Vг*103, м3/ч
	23,85	47,7	71,55	95,4	119,25	143,1	166,95	190,8	214,65	238,5
Sмi, Па	21,7	86,8	195,3	347,2	542,5	781,2	1063	1389	1758	2170
Pi, Па	2986	2921	2813	2661	2466	2227	1945	1619	1250	838
(F)i	0.077	0.155	0.237	0.325	0.422	0.533	0.665	0.833	1.066	1.447
(F)i/Fmax	0.058	0.117	0.18	0.246	0.32	0.404	0.504	0.631	0.808	1.096
i, град	20	30	38	44	50	56	62	67	72	80

По заданным значениям расходов Vг_i и найденным значениям углов поворота заслонок построим расходную характеристику направляющего аппарата дымососа (рисунок 16) .

Рисунок 16 – Расходная характеристика направляющего аппарата дымососа