книги из ГПНТБ / Эффективное использование газового топлива Сб. ст

трических линий связи и исполнительных механизмов гидравли­ ческого и пневматического типа.

Вторым определяющим признаком классификации регуляторов является р о д или, иначе, х а р а к т е р и с т и к а их действия, то есть зависимость между изменением регулируемого параметра и перемещением регулирующего органа.

По характеристике действия автоматические регуляторы под­ разделяются на позиционные, астатические, пропЬрциональные, нзодромные.

При выборе регуляторов необходимо прежде всего сопостав­ лять свойства регулируемого объекта с динамическими и эксплуа­ тационными качествами регулятора, имея в виду при этом техни­ ко-экономические показатели применения того или иного регулятора.

О пригодности регулятора для регулирования того или иного параметра принято судить по качеству регулирования, оценивае­

вания графика регулирования, измеряя его суммой положитель­ ных и отрицательных площадей под кривой отклонения регулиру­ емого параметра за время переходного периода. Наилучшими сле­ дует считать условия регулирования, при которых измеренная площадь будет минимальна, а отрезок времени, в течение которо­ го будет завершен процесс приведения регулируемого параметра к заданной величине, будет наиболее коротким.

Однако при проектировании новых систем регулирования вос­ пользоваться описанным методом определения качества регули­ рования затруднительно. В таких случаях можно использовать лишь график регулирования, снятый с аналогичной действующей системы. Но такая замена дает лишь ориентировочную оценку критерия добротности. Решение этой задачи возможно и аналити­ ческим путем, но оно сложно и не всегда приводит к наглядным результатам.

Останавливаясь конкретно на выборе отдельных типов регу­ ляторов, необходимо заметить, что в каждом отдельном случае регулируемая установка обладает целым рядом -специфичных и присущих только ей особенностей. Имея это в виду, вопрос выбора регуляторов целесообразно рассматривать отдельно по каждому регулируемому параметру.

Наиболее сложным, пожалуй, является выбор типа регулято-. ра для регулирования теплопроизводительности установки.

Для регулирования температуры в печах чаще всего применя­ ются нзодромные и позиционные регуляторы. Из позиционных регуляторов наибольшее распространение получили двухпозиционкые.

Сущность двухпозиционного регулирования заключается в том, что регулирующий орган занимает все время одно из двух край­ них положений — «включено» или «выключено». При этом проис-

173

.ходит полное или частичное включение и выключение подачи то­ плива к горелкам.

Несомненным достоинством такого способа регулирования яв­ ляется относительная простота схемы и невысокая стоимость оборудования.

Однако позиционному регулированию присущ ряд недостат­ ков, в значительной степени ограничивающих его применение. Так, например, вследствие периодичности подачи и сжигания топлива почти невозможно поддерживать оптимальное давление в печи, что в свою очередь приводит к периодическому подсосу воздуха или выбиванию газов из печи.

Кроме того, в установках с относительно невысокой аккумули­ рующей емкостью при использовании позиционного регулирова­ ния наблюдаются значительные колебания температуры. Указан­ ные особенности дают возможность применять позиционные регу­ ляторы для регулирования температуры лишь в небольших на­ гревательных и термических печах, к тепловому режиму которых предъявляются сравнительно невысокие требования.

Особенности позиционного регулирования не позволяют приме­ нять его для регулирования теплопроизводительности котельных установок.

Наилучшие результаты в регулировании теплопроизводитель­ ности нагревательных печей и котлов дают изодромные регулято­ ры. Они наиболее полно учитывают теплотехнические особенности объекта регулирования и могут быть приспособлены для работы в самых разнообразных условиях, обеспечивая при этом высокое качество регулирования.

При автоматическом поддержании постоянства соотношения газ— воздух регулируемый объект можно считать безъемкостным. Поэтому' здесь совершенно непригодно позиционное регулирование, так как в объекте отсутствует достаточный запас энергии, необхо­ димый для сглаживания быстрых и резких колебаний протекающего по трубопроводу воздуха. Хорошие результаты в этом случае дают астатические и пропорциональные регуляторы. Однако реко­ мендуются они лишь в случаях, когда по условиям регулирования вполне допустима остаточная неравномерность, являющаяся отличительной чертой пропорционального регулирования.

Выбор автоматических регуляторов для регулирования и под­ держания постоянства давления или расхода газа и воздуха про­ изводится на основе аналогичных рассуждений.

При регулировании давления в рабочем пространстве печей, а также разрежения в топках котельных установок преимуществен­ ную роль также играет емкость на стороне потребления, которая зависит от объема регулируемого объекта и характеризуется ко­ личеством продуктов сгорания, отводимых через дымоотводящие каналы.

В данном случае емкость регулируемого объекта можно счи­ тать малой величиной, так как всякое изменение открытия регу-

174

лирующего органа будет вызывать достаточно быстрое изменение давления или разрежения. Помимо этого, малая величина регули­ руемого давления или разрежения, находящаяся в пределах 2-f-4 мм вод. ст., требует применения регуляторов с малой степенью' нечувствительности.

С такой точки зрения вполне удовлетворительные результаты дают астатические регуляторы.

Результаты регулирования могут быть значительно улучшены применением астатических регуляторов с постоянной или пропор­ циональной скоростью перемещения регулирующего органа-

На характер и качество процесса регулирования существен­ ное влияние оказывает также характеристика регулирующих органов (заслонок, клапанов и т. д.). Чем более, прямолинейна характеристика заслонки и чем больший угол поворота заслонки дает эффективное изменение расхода газа или жидкости, тем луч­ ше характеристика заслонки.

Перепад давления на заслонке зависит от сопротивления тру­ бопровода, на котором располагается заслонка; расходная харак­ теристика заслонки будет определяться в таком случае отношени­ ем ее сопротивления к сопротивлению всей системы трубопровода.

Для более эффективного действия заслонки необходимо, чтобы сопротивление системы трубопроводов не превышало сопротивле­ ния заслонки.

При сжигании газообразного топлива надо учитывать его взрывоопасность, а иногда и токсичность.

Практика работы установок на газовом топливе показывает, что большая часть аварий возникает при их растопке в результа­ те неправильных действий обслуживающего персонала.

В связи с этим особенно важным является включение в схему автоматики горения специальных автоматических устройств, обес­ печивающих независимо от участия человека определенную по­ следовательность операций при растопке. Благодаря действию этих устройств газ к основным горелкам должен подаваться только пос­ ле предварительной вентиляции топочного объема и при наличии в нем источника огня для зажигания факела.

Всякий раз при возникновении ненормальностей в работе ос­ новного и вспомогательного оборудования (погасание факела,, отключение дымососа или вентилятора, падение давления газа), которые могут привести к аварии, подача газа к горелкам должна прекращаться. Эта задача частично решается применением сигна­

автоматика безопасности на промышленных печах обычно огра­ ничивается наличием в системах их автоматизации сигнализато­ ров падения давления* которые в отдельных случаях действуют

175-

ния, регулятор посылает соответствующую команду через электро­ гидрореле 13 сервомотору 14, который, .воздействуя на направляю­ щий аппарат дымососа 15, восстанавливает заданное значение разрежения в топке.

Рассмотрим теперь действие автоматики безопасности, основным исполнительным прибором которой является клапан-отсекатель 16; он прекращает подачу газа к горелкам всякий раз, когда возни­ кает опасное положение, служащее причиной аварии.

При падении давления в газовой сети клапан опускается под действием собственного веса и полностью прекращает подачу газа к горелкам.

В любой другой момент времени, когда ничто не грозит нормаль­ ной работе котла, клапан находится в открытом положении, так как мембрана клапана приподнимается от действия на нее давления газа.

Надмембранное пространство клапана через дроссель 17 со­ общается с атмосферой.

При погасании запальника 18 остынет горячий спай термопа­ ры 19, в результате чего электромагнитый клапан 20 перепустит газ в надмембранное пространство клапана-отсекателя. Давле­ ние газа по обе стороны мембраны станет одинаковым и клапан под действием собственного веса прикроется, прекратив тем са­ мым подачу газа к горелкам. Включить горелки в работу можно лишь после того, как будет зажжен запальник.

При падении давления воздуха сработает соленоидный кла­ пан 21, который перепустит газ в надмембранное пространство клапана-отсекателя. Цепь катушки соленоидного клапана может быть замкнута и в случае падения разрежения, снижения давления газа перед горелками, а также при чрезмерном понижении давле­

Приведенная схема автоматического регулирования промыш­ ленного котла не является единственной, однако может служить примером рационального использования средств автоматики для регулирования теплового режима установки.

В заключение следует отметить следующее. При желании автоматизировать ту или иную установку, будь то печь, котел и т. д., всегда следует исходить из экономической целесообразности применения выбранных приборов и схемы регулирования.

применение самых совершенных и дорогих приборов там, где мо­ жно обойтись более простыми и дешевыми.

178

Надежная и эффективная работа устройств автоматики при условии правильного их выбора во многом будет зависеть и от грамотной их эксплуатации, от квалификации обслуживающего персонала

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Автоматизация отопительных котельных. Сб. докладов. Гостоптехиздат,,

1961.

2.Автоматизация отопительных котельных. Сб. докладов, вып. 2. Гостоптехиздат, 1961.

12*

аппарата на автоматическом управлении от реле времени 13 и точно дозирует анализируемую пробу газа. Реле позволяет полностью поддерживать заданный режим работы хроматермо-графа. Для работы газоанализатора на ручном управлении предусматривает­

подается к потенциометру 11. По окончании анализа нагреватель­ ная спираль выключается и включается вентилятор 8 для охлаж­ дения колонки. По охлаждении колонки цикл повторяется. Количе­ ство пиков, зафиксированных на диаграммной ленте, соответству­ ет количеству компонентов исходного газаКачественный состав определяется по месту расположения пиков (время выхода).

Количественный состав газа в объемных и весовых процентах определяют по площади пиков, по высоте пиков и по внутреннему стандарту. Площади всех пиков суммируются и вычисляется сос­ тав газа. При эфом возможны отклонения от действительного со­ держания до +10% .

Для более точного определения анализируемого газа необхо дима калибровка прибора. Ее производят каждый раз, когда ■меняется состав анализируемого газа.

Для калибровки прибора необходимо получить несколько (4—5) хроматограмм газовых смесей известного состава при раз­ личных объемах пробы. Состав калибровочной смеси должен быть близок к среднему составу анализируемого газа. Один из компо­ нентов смеси принимается за компонент сравнения. Это один

182