2 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОЕКТНЫХ

РЕШЕНИЙ САУ и К КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Одной из основных задач, возникающих при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией с учетом потерь. В свою очередь процессы преобразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.

Современные котлоагрегаты характеризуются повышенными скоростями протекания технологических процессов. Постепенное уменьшение относительного водяного объема котлов привело к снижению их аккумулирующей емкости и к увеличению скорости изменения давления пара [1, c. 46].

Изменение уровня воды в барабане, давления пара в котлоагрегате и температуры перегретого пара сверх допустимых пределов может вызвать серьезные аварии.

Кроме выполнения требований, обеспечивающих надежность, необходимо также поддерживать наиболее экономичную работу котлоагрегата. На экономичность в наибольшей степени сказывается режим работы топки, т.е. организация процесса горения топлива.

Требование высокой точности регулирования параметров для обеспечения надежной и экономичной работы котлоагрегата обусловливает необходимость применения быстродействующих автоматических регулирующих устройств.

Автоматическое регулирование технологического процесса котлоагрегата должно обеспечить нормальную его работу как в постоянном, так и в переходном режиме в регулируемом диапазоне нагрузок, т. е. от (40—50)% до 100% номинальной нагрузки. Для малых нагрузок и в режимах пуска котлоагрегата обычные системы стабилизации параметров не могут обеспечить требуемого качества регулирования или вообще могут оказаться неработоспособными.

В связи с этим в экономически обоснованных случаях для пусковых режимов применяют специальные пусковые системы автоматического регулирования.

В барабанных котлоагрегатах необходимо поддерживать на заданном значении как минимум пять регулируемых параметров: давление пара в котле, уровень воды в барабане, температуру перегретого пара за котлом,

к. п. д. котлоагрегата и разрежение в топочной камере [9, c. 73].

Поддержание на заданном значении давления пара в котле является показателем энергетического баланса, а поддержание уровня в барабане является показателем материального баланса котлоагрегата.

Постоянство разрежения в топочной камере характеризует материальный баланс топки, т. е. баланс между количеством дымовых газов, эвакуируемых из топки, и количеством газов, образующихся при сгорании топлива в подводимом воздухе.

Непосредственное измерение к. п. д. котлоагрегата - задача технически сложная и поэтому в практике применяют различные косвенные показатели, характеризующие экономичность технологического процесса. К таким косвенным показателям относятся: содержание кислорода или углекислого газа в дымовых газах, отношение расходов топлива и воздуха или отношение расходов пара и воздуха и др.

Регулируемые параметры - давление пара, к. п. д. котлоагрегата и разрежение в топке — тесно связаны между собой. Регулирование этих параметров производится воздействием соответственно на подачу топлива, воздуха и на эвакуацию продуктов сгорании.

Рассмотрим построение автоматических систем регулирования парового котла типа ДЕ-16-14ГМ. В котельных установках наибольшее применение для целей регулирования в 70-е годы получили регуляторы электронно-гидравлической системы «Кристалл», которыми в настоящее время и укомплектованы АСР питания, топлива, воздуха и разрежения. АСР процессов горения этого котла состоит из: регулятора нагрузки (давления) котла, при помощи которого регулируется подача топлива в топку; регулятора соотношения «топливо-воздух»; регулятора разрежения в топке котла. Регулирование уровня воды в барабане котла осуществляется с помощью АСР питания [2, c. 127].

На рисунке 2.1 [1, c. 48]представлена функциональная схема автоматического регулирования котла ДЕ-16-14ГМ, в которую входят:

Регулятор нагрузки котла состоит из датчика давления, усилителя и исполнительного гидравлического механизма. Давление в барабане котла измеряется манометром с дифференциально-трансформаторным датчиком 1а типа МЭД. Импульс от датчика поступает к электронному бесконтактному транзисторному усилителю 1б типа УТ. К усилителю подается также сигнал обратной связи от исполнительного механизма 1в. При этом реализуется П-закон регулирования. Сигнал выхода усилителя подается на обмотки электрогидравлического реле исполнительного гидравлического механизма 1в типа ГИМ-Д2И, который через систему рычагов изменяет положение регулирующей заслонки 1г на газе или регулирующего клапана 1д на мазуте. Исполнительный механизм (ИМ) данного типа имеет три датчика обратной связи, один из которых используют в качестве устройства жесткой обратной связи регулятора нагрузки, а другой - в качестве датчика для регулятора соотношения «топливо - воздух» при работе котла на мазутном топливе.

Регулятор соотношения топливо-воздух при работе на газовом топливе строят на базе усилителя 2б типа УТ по двухимпульсной схеме. Один импульс поступает от дифманометра 2а типа ДМ, контролирующего давление газа, а второй - от дифманометра 3а типа ДТ2-200, измеряющего разность давлений в воздухопроводе и атмосферного воздуха. Усилитель воздействует на ИМ 2в типа ГИМ. При работе котла на мазуте с помощью переключателя 2г регулятор переводят на трехимпульсную схему. При этом импульс от расходомера газа отключается и в схему включаются импульсы от расходомера пара 4в (дифманометр типа ДМ, работающий в комплекте с диафрагмой 4а и сосудами 4б) и от датчика обратной связи ИМ регулятора нагрузки 1в.

Рисунок 2.1 – Функциональная схема автоматического регулирования котла ДЕ-16-14ГМ

Регулятор разрежения в топке также реализуется на базе усилителя 5б типа УТ. Импульс к нему поступает от дифманометра 5а типа ДТ2-50, измеряющего разрежение в топке. Сигнал от усилителя поступает через реверсивный контактор 5в типа СКР-0-66 на сервомотор 5г серии Р. Сервомотор работает в комплекте с блоком изодромной обратной связи типа БИОС-М, импульс от

которого передается на вход усилителя УТ, что реализует ПИ-закон регулирования.

АСР питания котла (6а-6д) выполнена по одноимпульсной схеме, реализующей ПИ-закон регулирования. Эта система аналогична регулятору нагрузки котла.