книги из ГПНТБ / Толшин В.И. Основы автоматики и автоматизации энергетических установок учебник

на себя данный котлоагрегат (/<7 или К2). Сигнал от задатчика настройки .нагрузки поступает на регулятор топлива РТ, управляю­ щий работой сервомотора СМ.

Рис. 11.2. Принципиальная схема САР давления пара с главным регулятором

Основной недостаток рассматриваемой схемы заключается в отсутствии средств стабилизации нагрузки каждого котла. Вследствие этого случайные колебания, например в подаче топли­ ва в топку одного из котлов, приводят к перераспределению на­ грузок между котлами. В практике можно наблюдать случаи, когда котлы начинают работать на переменных режимах при неизменной в целом нагрузке котельной установки.

Схема с индивидуальными регуляторами (рис. 11.3). Подача топлива в каждый котел при такой схеме регулируется индиви­ дуальным регулятором РТ. Датчики индивидуальных регуляторов измеряют давление в барабанах котлов, обычно они настраи­ ваются на поддержание давления в барабане /?fi = const с задан­ ным статизмом. Давление пара перед потребителями будет также зависеть от нагрузки: чем больше нагрузка, тем больше падение давления перед потребителями, так как с ростом расхода пара потери увеличиваются и давление в паропроводе падает пропор­ ционально квадрату расхода пара.

При такой схеме внутренние возмущения в топке котла вызы­ вают относительно быстрое изменение давления в барабане и лишь незначительное отклонение от нормы давления в магистрали. Это объясняется меньшим временем запаздывания импульса от изме­ нения давлений пара, получаемого регулятором, по сравнению с предыдущей схемой.

Схема с индивидуальными регуляторами применяется в том случае, когда не предъявляется жестких требований к стабиль­ ности давления пара. Рассмотрим, каким образом происходит рас-

320

пределение нагрузки между параллельно работающими котлами. Известно,‘что экономичность котла, работающего в постоянном ре-

Рис. 11.3. Принципиальная схема САР давления пара с индивидуальным регулятором

жиме, выше, чем при работе в переменном режиме. Поэтому часть котлов из общего числа работающих на одну паровую магистраль котлоагрегатов заставляют работать в постоянном, а часть —

Рис. 11.4. Статические характеристики САР давления пара группы парал­ лельно работающих котлов

в переменном режиме. Для работы в переменном режиме выби­ рают котлы, у которых, по данным испытаний, к. п. д. мало изме­ няется с изменением нагрузки.

На рис. 11.4 представлены статические характеристики 1—5 систем регулирования давления пара группы параллельно рабо-

тающих котлов. Характеристики смещены по отношению друг к другу и имеют разный наклон. Анализируя статические харак­ теристики, можно установить следующее. Котлы с характеристи­

ристики 1—3, то котлы с характеристиками 4 и 5 при нагрузках D\—D2 работают в переменном режиме.

Рис. 11.5. Принципиальная схема САР давления лара с кор­ ректирующим регулятором

Для обеспечения постоянства давления в паровой магистрали идут на то, чтобы статическая характеристика регулирования дав­ ления пара обеспечивала не снижение давления пара в барабане котла р6 с ростом нагрузки, а даже некоторое повышение этого параметра. Однако уменьшение статизма регулирования ухудшает качество регулирования на переходных режимах.

Необходимость регулировки наклона статической характери­ стики системы регулирования давления пара приводит к необхо­ димости оборудования регуляторов давления пара устройствами жестких обратных связей. Изменяя коэффициент усиления жест­ кой обратной связи,- можно изменять' наклон статической характе­

ристики САР.

Основной недостаток схемы с индивидуальными регуляторами заключается в неравномерности поддержания давления перед по­

требителями пара.

Схема регулирования давления с корректирующим регулятором (рис. 11.5). Каждый котлоагрегат снабжен индивидуальным регу­ лятором давления. Назначение корректирующего регулятора КР

322

сводится к внесению поправок в работу индивидуальных регуля­ торов в целях поддержания постоянного давления пара в главной магистрали.

При увеличении нагрузки, когда давление в магистрали начи­ нает падать, корректирующий регулятор, получая сигнал об умень­ шении давления пара, выдает его на индивидуальные регуляторы. Последние воздействуют на подачу топлива и приводят в соот­ ветствие тепловой режим котла с давлением в главной магистрали.

Регулирование коэффициента избытка воздуха в топке

Для экономичного сжигания топлива подачу воздуха необ­ ходимо регулировать в строгом соответствии с количеством топ­ лива, поступающего в топку. Коэффициент избытка воздуха дол­

импульса — по расходу топлива и расходу воздуха — и вырабаты­ вает сигнал, управляющий подачей воздуха так, чтобы соот­ ношение между топливом и воздухом поддерживалось постоян­ ным.

Расход воздуха может быть измерен с достаточной точностью по перепаду давлений на прямолинейном участке воздушного тракта (обычно на воздухоподогревателе или на входе в топку). Измерение расхода топлива сопряжено с большими трудностями, обусловленными неоднородностью механического состава топлив (особенно твердых).

Так как наиболее точное измерение расхода топлива возможно при работе котла на газе, то схема топливо — воздух рекомендует­ ся при работе котла иа газе и не рекомендуется при работе котла

на мазуте и на твердом топливе. Расход газа может быть измерен с помощью расходомера, состоящего из диафрагмы и дифманометра. Вместе с тем может быть использован другой способ — определение расхода топлива по положению штока ГИМ’а, регули­

При нарушениях баланса между подачей тепла и потреблением пара давление в барабане изменяется. Скорость этого изменения пропорциональна величине небаланса. Поэтому сумма импульсов по расходу пара и по скорости изменения давления в барабане достаточно полно характеризует подачу тепла с топливом в топку. Можно считать, что

где Q — подача тепла в топку; D — расход пара в статике;

k— величина, характеризующая количество тепла, поглощаемого или выделяемого пароводяной эмульсией при

переходном режиме.

Схема тепло — воздух значительно точнее обеспечивает эконо­ мичность процесса горения и применима для большинства прак­

тических случаев.

В' котлах ДКВР, где используется система «Кристалл» и кото­

324

взаимосвязанных процесса: регулирование топлива (давления пара), регулирование коэффициента избытка воздуха и регули­ рование разрежения в топке.

325

На рис. 11.10 приведена одна из схем регулирования процесса горения парового котла. Эта схема рассчитана на строгую стаби­ лизацию топочного процесса котлов. Она предусматривает уста­ новку на каждом из котлов регуляторов: топлива РТ, воздуха РВ, разрежения РР и общего для всей котельной корректирующего регулятора КР.

Газы

Рис. 11.10. Принципиальная схема регулирования процесса горения котла

При изменении давления пара регулятор воздуха РВ получает прямой импульс от КР и через сервомотор СМ воздействует на подачу воздуха в топку. Изменение расхода воздуха приводит к изменению перепада давления на воздухоподогревателе и вос­ принимается РВ как обратный импульс.

Регулятор топлива РТ крюме сигнала от корректирующего регу­ лятора КР получает сигнал по паровой нагрузке котла и ско­ рости изменения давления пара в барабане с помощью диф­ ференциатора D. Регулятор разрежения РР работает по разреже­ нию в топке и получает дополнительный опережающий импульс от регулятора воздуха РВ.

При «внутренних» возмущениях (нарушениях равномерной подачи топлива), не связанных с командой от корректирующего регулятора, в первую очередь происходит изменение давления пара в барабане котла. Поэтому вступает в действие дифферен-

326

циатор D и приводит подачу тепла (топлива) к заданному значе­ нию без изменения нагрузки других котлов.

При «внешних» возмущениях (изменении расхода пара) изме­ няется давление в главной магистрали и корректирующий регуля­ тор КР приводит в действие регуляторы топлива и воздуха. Регу­ лятор воздуха в этом случае работает по схеме: заданная нагруз­ ка — воздух. Одновременная работа регуляторов топлива РТ и воздуха РВ обеспечивает стабильность коэффициента избытка воз­ духа а.

§ 11.3. Автоматическое регулирование питания

Основная причина, вызывающая колебания уровня при работе

ствует на подачу питательной воды в котел, перемещая питатель­ ный клапан в зависимости от величины и знака отклонения уровня от заданного значения.

Одноимпульсные регуляторы с жесткой обратной связью обес­ печивают статическое регулирование, поддерживая более низкий

явление набухания (см. гл. 2) практически не сказывается на ра­ боте котла.

327

Для котлов ДКВР характерно явление набухания. Отсутствие самовыравнивания, наличие значительного запаздывания вслед­ ствие явления набухания приводят к тому, что для котлов этого типа применяют регуляторы уровня с изодромной обратной связью.

лирующего органа по импульсам от уровня воды и расхода пара. Такой регулятор работает с большим опережением, чем одноимпульсный, так как сигнал от расхода пара действует раньше, чем сигнал от изменения уровня. Если расход пара увеличивается, ре­ гулятор под действием импульса от расхода пара открывает пита­ тельный клапан, увеличивая подачу воды в котел.

Двухимпульсный регулятор позволяет обеспечить астатическое регулирование. Действительно, условно представим, что с уве­

регулятора, образующие статическую характеристику двухимпульсного регулятора (линия 2). Следовательно, статическая ха­ рактеристика двухимпульсного регулятора может иметь любой наклон, например равный нулю.

Практически характеристика имеет нелинейный вид (кривая 3 на рис. 11.13),. Это объясняется тем, что датчик расхода выдает

328

сигнал, пропорциональный перепаду давления на шайбе, который связан с расходом нелинейной зависимостью.

Недостатком двухимпульсных регуляторов питания является то, что они только изменяют расход воды, не измеряя его. При параллельной работе котлов давление питательной воды может изменяться с отключением или подключением одного из котлов. Поэтому одному и тому же положению клапана может соответ­ ствовать различный расход воды.

Для обеспечения постоянства уровня воды в заданных преде­ лах .применяют т р е х и м п у л ь с н ы е регуляторы питания. Схема трехимпульсного регулятора питания приведена на рис. 11.14.

Регулятор РП получает импульсы по уровню воды в барабане и по расходам пара и питательной воды. В механизме регулятора эти импульсы суммируются, усиливаются сервомотором СМ и пере­ даются регулирующему клапану, изменяющему подачу воды. При изменении паровой нагрузки с соответствующим увеличением нагрузки топки уровень воды в барабане повышается. Восприни­ мая импульс от паромера, регулятор увеличивает подачу воды в барабан котла, устраняя разность между расходом воды и пара несмотря на то, что уровень воды поднимается. В момент достиже­ ния равенства импульсов от паро- и водомера действие регулятора прекращается. Дальнейшая работа регулятора протекает по сигна­ лу от измерителя уровня. Повышение уровня вызовет уменьшениеподачи воды в котел по импульсу регулятора уровня. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не начнется снижение уровня,, благодаря чему наступит стабилизация процесса.

Трехимпульсный регулятор устанавливает заданное соотноше­ ние между расходами пара и воды при определенном значении уровня. Импульс по уровню воды необходим для ликвидации от­ клонений, возникающих в процессе регулирования и корректи­ ровки, несоответствия между расходами пара и воды.

Из-за сложности двухимпульсные и, особенно, трехимпульсные регуляторы применяются относительно редко.

§ 11.4. Регуляторы и регулирующие органы. Система «Кристалл»

В настоящее время получили распространив несколько систем автоматического регулирования котельных агрегатов, основные из них перечислены в табл. 11.1.

329-