15. Математическая модель парового котла. Сар…

Как объект автоматизации котел может быть представлен моделью рисунка 33. Уравнения динамики, связывающие входные и выходные элементы имеют достаточно сложный вид. Например, с целью оценки влияния основных факторов на изменение уровня φ₁и давления в барабане φ₂без учета саморегулирования, влияния расхода топлива и давления пара в паровом коллекторе полные уравнения динамики:

(53)

(54)

Громоздкость расчетов постоянных времени и коэффициентов приводит к тому, что авторы уравнений рекомендуют определять некоторые из коэффициентов экспериментально [18].

Рисунок 33 – Модель парового котла: φ₁– уровень в барабане котла; φ₂– давление в котле; μ₁– расход питательной воды; μ₂– расход топлива; λ – нагрузка котла

Экспериментальные исследования, проведенные на котле ЛМЗ 26/13, что средние значения постоянных равны: T₁₁= 91c;T₁₂= 3500c;T₂₁= 91c;a= 2,37;T₂₂= 330c;T₃₁= 91c;T₃₂= 301c. Для других типов котлов эти значения можно рассчитать по формулам, приведенным в [18].

Системы автоматического управления котельными подразделяются на системы общекотельной автоматики, системы управления котлоагрегатами и выполняют следующие основные операции:

• технологическую защиту, предотвращающую аварии;

• технологическую блокировку, исключающую выполнение неправильных операций;

• автоматический контроль работы котлов;

• технологическую сигнализацию, извещающую персонал о ходе выполнения технологических процессов;

• дистанционное управление котлом (пуск и останов котлов);

• автоматическое регулирование.

Основными видами АСР котельных установокдля котлов являются регулирование процессов горения и питания; для деаэраторов – регулирование уровня воды и давления пара.

Автоматическое регулирование процессов горения предусматривается для всех котлов, работающих на жидком или газообразном топливе. При применении твердого топлива АСР процессов горения предусматривают в случаях механизированных топочных устройств. Необходимость АСР на резервном топливе должна быть определена в ходе технико-экономического обоснования, выполненного с учетом расчетного времени работы котла на резервном топливе. Для аварийного топлива АСР не предусматривают.

Регуляторы питания рекомендуют устанавливать на всех паровых котлах. Для котлов паропроизводительностью более 0,55 кг/с (2 т/ч) установка регуляторов питания обязательна. Для котельных установок, работающих на жидком топливе, необходимо предусматривать АСР температуры и давления топлива. Котлы с температурой перегрева пара 100 ^оС и выше должны быть снабжены АСР температуры перегретого пара.

Рассмотрим построение АСР на примере парового котла типа ДКВР.

Регулятор нагрузки котла(рис. 34а) состоит из датчика давления типа МЭД (1а), регулирующего прибора (1б) и исполнительного механизма, регулирующего подачу топлива в топку (реализуется П-закон).

Регулятор соотношения топливо-воздух (рис. 34б) при работе на газовом топливе строят на базе регулирующего прибора 2в по двухимпульсной схеме. Один импульс поступает от дифманометра 2а типа ДМ, контролирующего давление газа, а второй – от дифманометра 2б типа ДТ2-200, измеряющего разность давлений в воздухопроводе и атмосферного воздуха. При работе котла на мазуте с помощью переключателя регулирующий прибор 2в переводят на трехимпульсную схему. При этом импульс от расходомера газа отключается и в схему включаются импульсы от расходомера пара.

а)

б)

Рисунок 34 – Схемы АСР парового котла типа ДКВР: а – регулятор нагрузки котла; б – регулятор соотношения топливо-воздух

АСР питания котла (рис. 35а) аналогична регулятору нагрузки котла и состоит из датчика уровня воды в котлоагрегате типа ДМ (дифманометр 3а), регулирующего прибора 3б, реализующего П-закон регулирования и исполнительного механизма, обеспечивающего непрерывную подачу воды в котел.

АСР разряжения в топке(рис. 35б). Импульс к регулирующему прибору 4б поступает от дифманометра 4а типа ДТ2-50, измеряющего разряжение в топке. Регулирующий прибор подает сигнал на заслонку управляющую сервомотором. При полностью закрытой заслонке и недостаточном разряжении в топке включается дополнительно вытяжной вентилятор. Регулирующий прибор реализует ПИ-закон регулирования.

а)

б)

Рисунок 35 – Схемы АСР парового котла типа ДКВР: а – АСР питания котла; б – АСР разряжения