3.2.3. Регулювання відносної витрати палива до витрати повітря

Якщо склад палива не змінюється, то для підтримки оптимальних умов горіння витрата повітря повинна перебувати у певному відношенні до витрати палива. Якщо ж склад палива і його теплотворна здатність непостійні, витрата повітря повинен перебувати у певному відношенні до потрібного потоку тепла. Система регулювання, показана на рис. 3.8 допускає два способи регулювання витрати повітря. Є сигнал, який показує повну необхідну кількість тепла, а також вихідний сигнал підсумовуючого пристрою, який складає два значення витрат двох палив. Якщо кількість повітря, необхідна для отримання одиничної кількості тепла, для обох палив по суті однакова, то можна користуватися сигналом по повній необхідній кількості тепла. Якщо ж ці величини різні, то можна проградуювати підсумовуючий пристрій в одиницях кількості повітря, необхідної для спалювання палива.

У разі коли теплота згоряння або витрата палива може змінюватися довільним, заздалегідь невідомим чином, як це часто буває при спалюванні вугілля, деревини або відходів, витрата повітря повинна перебувати в певному відношенні до кількості тепла, що виділяється при горінні палива. Для котельної установки тепловиділення характеризується витратою і швидкістю зростання тиску водяної пари. Обчислювальна процедура - така ж, як і в системі, представленої на рис. 3.7, при вторинному градуюванні вимірювального пристрою для визначення витрати вугілля, У стаціонарному режимі виділення тепла, витрата вугілля і сигнал про повну необхідну кількість тепла ідентичні, тому для задання витрати повітря можна скористатися будь-якою з цих трьох величин. Найбільш швидка реакція на зміну потрібної кількості тепла буде досягнута при заданні витрати повітря саме по повній необхідній кількості тепла. Найкраща реакція на невимірювану зміну витрати вугілля або теплотворної здатності досягається при заданні витрати повітря за обчисленнями тепловиділення. Якщо для задання витрати повітря вибрати більший з цих двох сигналів, то в будь-якому випадку буде забезпечений надлишок повітря.

Необхідне збільшення відносної витрати палива до витрати повітря при малих навантаженнях можна отримати шляхом спеціальної обробки сигналу витрати повітря. Витрату повітря зазвичай вимірюють пристрої, які використовують напір, наприклад мірними діафрагмами або трубками Піто, Щоб отримати лінійний сигнал, пропорційний витраті, необхідно здобути

квадратний корінь із перепаду тиску. Можна застосувати таке градуювання функціонального перетворювача, квадратний корінь, що він буде показувати витрата повітря, менший дійсно виміряного при малих навантаженнях. Тоді регулятор витрати повітря збільшить витрати і забезпечить необхідне відношення витрат палива і повітря. На рис. 3.9 наведена типова крива бажаного вмісту кисню в димовому газі в залежності від навантаження. Точки цієї кривої використовувалися при переградуювання функціонального перетворювача, квадратний корінь, для топкової камери, що працює на нафті. Результати розрахунків наведено в табл.3.3.

Оскільки витрати палива і повітря задані так, що вони відповідають необхідній кількості тепла, вихідному сигналу функціонального перетворювача, квадратний корінь дорівнює тепловому навантаженню, зазначеному в першій графі. Перепад тиску на витратомірі, необхідний для отримання надлишку повітря, що відповідає кожному значенню навантаження, вказаний в останній графі.

Рис. 3.9. Вміст кисню в димовому газі, відповідне повному згорянню, залежно

від теплового навантаження.

З табл. 3.3 видно, що невелика помилка в сигналах про витрату повітря або про витрату палива може зробити істотний вплив на вміст кисню в димовому газі. Щоб підтримувати оптимальне значення надлишку повітря, відношення витрат палива і повітря необхідно автоматично настроювати за допомогою

регулятора, що впливає на виміряну кількість кисню в димовому газі. Оскільки правильне відношення витрат повітря і палива можна задавати досить у вузьких межах, діапазон регулювання можна обмежити.

На рис. 3.10. наведена схема системи регулювання витрати повітря зі зворотним зв'язком по вмісту кисню. Номінальне значення для регулятора вмісту кисню в димовому газі необхідно задавати відповідно до рис. 3.9 в залежності від витрати водяної пари.

Існують різні типи аналізаторів кисню в димовому газі. Відбір проб складний через високу температуру, вплив корозії і присутність золи і сажі. При вимірюванні вмісту кисню в димових газах по місцю ймовірність впливу збурюючих факторів буде меншою. Але існує небезпека пошкодження приладу, і вимірювальну систему необхідно захищати. У разі непоміченого пошкодження вимірювального пристрою встановлені межі вихідного сигналу регулятора кисню дозволяють зберігати завдання витрати повітря та палива в розумних межах.

Таблиця 3.3

Поправка до витрати повітря для визначення процентного вмісту кисню

в димовому газі, відповідного кривої на рис. 3.9

Зонд введений безпосередньо в канал димового газу створює електричну напругу яка змінюється пропорційно логарифму вмісту кисню [2]. Так як чутливість сигналу до вмісту кисню змінюється зворотно пропорційно вмісту кисню, можна очікувати, що підсилення сигналу в контурі регулювання кисню змінюється зі зміною навантаження. При мінімальному навантаженні потрібний вміст кисню може бути в три рази більший, ніж при повному навантаженні, тому чутливість аналізатора складе всього одну третину його чутливості при повному навантаженні. Але запізнення сигналу регулювання вмісту кисню у відповідь на зміну витрати повітря більше при малому навантаженні, ніж при великому. Це збільшення запізнення викликає зростання посилення інтегрального регулятора в контурі регулювання вмісту кисню, що в підсумку компенсує зменшення

посилення логарифмічного сигналу. Отже, логарифмічний аналізатор є достатньо точним для цих умов приладом. Крім того, функція, зображена на рис. 3.9, виглядає менш крутою, якщо уявити її на нелінійній шкалі О2.

Рис. 3.10. Регулювання співвідношення витрати паливо-повітря з корекцією за вмістом кисню в димових газах

Можна здійснити регулювання співвідношення витрат палива і повітря, контролюючи вихід CO в інтервалі значень концентрації 0,01-0,02%. Дослідження полягають у тому, що через присмокти повітря або погано підібраного пальника може бути виміряний досить високий рівень вмісту О2, хоча повного згоряння і не було досягнуто. З іншого боку, на зміну концентрації CO присмокти повітря не впливає, і вона є справжнім показником повноти згоряння.