RU204286U1 - DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER - Google Patents
DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER Download PDFInfo
- Publication number
- RU204286U1 RU204286U1 RU2021101349U RU2021101349U RU204286U1 RU 204286 U1 RU204286 U1 RU 204286U1 RU 2021101349 U RU2021101349 U RU 2021101349U RU 2021101349 U RU2021101349 U RU 2021101349U RU 204286 U1 RU204286 U1 RU 204286U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- fuel supply
- fuel
- auger
- electric motor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B35/00—Control systems for steam boilers
- F22B35/18—Applications of computers to steam boiler control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/20—Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
Устройство относится к автоматизированным угольным котлам, работающим на любом сорте угля, и может быть использовано для осуществления управления котлами со шнековой подачей топлива. Устройство включает контроллер, представляющий собой корпус с размещенными в нем печатными платами, выполняющими функции дискретных входов и выходов, аналогово-цифрового преобразователя, процессорной платы, экраном и клавиатурой. Дискретные входы предназначены для подключения к датчикам, установленным на твердотопливном котле. Силовой блок выполнен с возможностью управления приводом шнека подачи топлива в режиме «работа - реверс» в зависимости от величины частотывращения вала электродвигателя шнека подачи топлива, определяемой через измеритель частоты вращения вала. При превышении контролируемой величины частоты вращения вала электродвигателя, преобразованной в электрический сигнал, заданного порогового уровня, устройство подает управляющий сигнал на привод шнека подачи топлива. Измеритель частоты вращения вала электродвигателя может быть выполнен в виде датчиков угла поворота - энкодера или в виде цифрового датчика Холла.Решаемая задача полезной модели заключается в разработке устройства управления повышенной надежности, экономичности, долговечности бесперебойной работы мотор-редуктора котла со шнековой подачей. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.The device refers to automated coal-fired boilers operating on any kind of coal, and can be used to control boilers with a screw fuel supply. The device includes a controller, which is a housing with printed circuit boards placed in it, performing the functions of discrete inputs and outputs, an analog-to-digital converter, a processor board, a screen and a keyboard. Discrete inputs are intended for connection to sensors installed on a solid fuel boiler. The power unit is configured to control the drive of the fuel supply screw in the "work - reverse" mode, depending on the value of the shaft rotation frequency of the fuel supply screw electric motor, determined through the shaft rotation speed meter. When the controlled value of the frequency of rotation of the shaft of the electric motor, converted into an electrical signal, exceeds the predetermined threshold level, the device sends a control signal to the drive of the fuel supply screw. The frequency meter of the electric motor shaft can be made in the form of rotary angle sensors - an encoder or in the form of a digital Hall sensor. The solved task of the utility model is to develop a control device with increased reliability, efficiency, durability of uninterrupted operation of the boiler gear motor with a screw feed. 3 C.p. f-ly, 4 dwg.
Description
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может найти практическое применение при отоплении небольших зданий промышленного назначения, частных домов, включая коттеджное жилье. Устройство относится к автоматизированным угольным котлам, работающим на любом сорте угля, и может быть использовано для осуществления управления автоматическими твердотопливными котлами со шнековой подачей топлива.The utility model relates to the field of heat power engineering and can find practical application in heating small industrial buildings, private houses, including cottage housing. The device refers to automated coal boilers operating on any kind of coal, and can be used to control automatic solid fuel boilers with a screw feed.
Основной проблемой, возникающей при организации непрерывной подачи твердого топлива в камеру сгорания топки, является заклинивание шнека. Если в поступающем угле окажется кусок металла или породы, который шнек не может размолоть, и этот кусок попадет в зону подачи угля из бункера (место сопряжения корпуса шнекового конвейера с шахтой подачи угля из бункера), произойдет заклинивание шнека. В существующих конструкциях шнековых конвейеров на вал электропривода ставят предохранительную шпонку, срезаемую при заклинивании. Это неудобно для потребителя, так как для восстановления работы приходится останавливать шнековый конвейер и менять эту деталь.The main problem that arises when organizing a continuous supply of solid fuel to the combustion chamber of the furnace is jamming of the screw. If there is a piece of metal or rock in the incoming coal that the auger cannot grind, and this piece gets into the coal supply zone from the bunker (the place where the auger conveyor body mates with the coal supply shaft from the bunker), the auger will jam. In existing designs of screw conveyors, a safety key is placed on the electric drive shaft, which is cut off when it is jammed. This is inconvenient for the consumer, since in order to restore work, it is necessary to stop the screw conveyor and change this part.
Известен автоматизированный угольный котел, содержащий бункер для твердого топлива, перпендикулярно к нему расположенное устройство подачи топлива, горелочное устройство, устройство подачи воздуха, водоохлаждаемую топку, состоящую из камеры сгорания и камеры дожигания, изнутри футерованную огнеупорным кирпичом, теплообменник, зольник, а также блок автоматизации и электропривод, причем котел дополнительно снабжен двумя гравитационными фильтрами, установленными последовательно с теплообменником в дымовой трубе, при этом теплообменник находится между фильтрами, а устройство подачи твердого топлива выполнено в виде шнекового конвейера, заключенного в цилиндрический корпус, ось которого проходит от бункера через топку котла, камеру сгорания вдоль оси горелочного устройства так, что внутренняя полутруба горелки является продолжением корпуса шнекового конвейера и имеет диаметр, равный диаметру трубы корпуса шнекового конвейера, а в камере сгорания и камере дожигания расположены огнеупорные трубки подачи вторичного воздуха (патент РФ 2451239, м.кл. F23B 40/00, опубл. 20.05.2012). В известном патенте подача топлива осуществляется при помощи шнека и проблема с заклиниванием решается при помощи периодического включения шнека в обратном направлении, т.е. шнек постоянно повторяет следующую операцию: движение вперед - чтобы подать топливо, движение назад - чтобы расклинить шнек, если заклинивание произошло. Время работы шнека в прямом направлении всегда больше времени работы в обратном, именно этим обеспечивается подача топлива именно в прямом направлении из хранилища топлива в зону горения.Known automated coal boiler containing a bunker for solid fuel, perpendicular to it located a fuel supply device, a burner device, an air supply device, a water-cooled furnace, consisting of a combustion chamber and an afterburner, internally lined with refractory bricks, a heat exchanger, an ash pan, and an automation unit and an electric drive, and the boiler is additionally equipped with two gravity filters installed in series with the heat exchanger in the chimney, while the heat exchanger is located between the filters, and the solid fuel supply device is made in the form of a screw conveyor enclosed in a cylindrical body, the axis of which runs from the bunker through the boiler furnace , the combustion chamber along the axis of the burner so that the inner half-pipe of the burner is a continuation of the screw conveyor body and has a diameter equal to the diameter of the pipe of the screw conveyor body, and refractory pipes are located in the combustion chamber and afterburner Secondary air supply unit (RF patent 2451239, m.cl. F23B 40/00, publ. 20.05.2012). In the known patent, the fuel is supplied by means of an auger, and the problem of jamming is solved by periodically turning the auger on in the opposite direction, i. E. the auger constantly repeats the following operation: forward movement - to supply fuel, backward movement - to wedge the auger, if a jam has occurred. The operating time of the auger in the forward direction is always longer than the operating time in the opposite direction, this is what ensures the supply of fuel in the forward direction from the fuel storage to the combustion zone.
Недостатком данного устройства является возможность заклинивания шнека, выход из строя мотор-редуктора из-за того, что усилие, развиваемое шнеком, никак не контролируется, система не имеет обратной связи и не знает произошло заклинивание или нет. Если инородное тело заклинило шнек сразу после начала движения шнека, шнек не будет остановлен, пока не завершит по времени цикла свою работу. Инородное тело может сломать лопасти шнека и привести к заклиниванию, которое потребует серьезного обслуживания системы.The disadvantage of this device is the possibility of jamming the auger, failure of the gear motor due to the fact that the force developed by the auger is not controlled in any way, the system has no feedback and does not know whether the jam has occurred or not. If a foreign body has jammed the auger immediately after the auger starts moving, the auger will not stop until it completes its cycle time. Foreign matter can break the auger blades and cause seizure, which will require serious system maintenance.
Наиболее близким по техническим характеристикам к заявляемому является устройство автоматического контроля и управления твердотопливным котлом (патент РФ 200548, м.кл. F23N 1/00, опубл. 28.10.2020). Устройство включает вычислитель, представляющий собой корпус с размещенными в нем печатными платами, выполняющими функции дискретных входов и выходов, аналогово-цифрового преобразователя, процессорной платы, экрана и клавиатуры. Дискретные входы предназначены для подключения к датчикам, установленным на котле. Устройство снабжено силовым блоком, выполненным с возможностью управления приводом шнека подачи топлива в режиме «работа - реверс». Силовой блок выполнен в виде силового элемента, подающего ток на обмотку прямого хода привода шнека подачи топлива и силового элемента, подающего ток на обмотку обратного хода привода шнека подачи топлива, параллельно подключенных к релейному выходу контроллера и датчика измерителя тока потребления привода шнека. В зависимости от величины потребления тока привода шнека, определяемого через измеритель тока, устройство подает управляющий сигнал на привод шнека подачи топлива в режиме «реверс» при превышении контролируемой величины потребления тока привода шнека заданного порогового уровня. Устройство обеспечивает оптимальные условия функционирования котла посредством автоматического управления подачей топлива, воздуха, обеспечения циркуляции теплоносителя с помощью насосов и поддержания температуры теплоносителя на заданном уровне при помощи заранее заданных значений параметров управления, с учетом текущих контролируемых значений параметров. The closest in technical characteristics to the claimed one is a device for automatic monitoring and control of a solid fuel boiler (RF patent 200548, MCL F23N 1/00, publ. 28.10.2020). The device includes a calculator, which is a housing with printed circuit boards placed in it, performing the functions of discrete inputs and outputs, an analog-to-digital converter, a processor board, a screen and a keyboard. Discrete inputs are intended for connection to sensors installed on the boiler. The device is equipped with a power unit designed to control the drive of the fuel supply screw in the "work - reverse" mode. The power unit is made in the form of a power element supplying current to the winding of the forward stroke of the fuel supply auger drive and a power element supplying current to the reverse winding of the fuel supply auger drive, connected in parallel to the relay output of the controller and the sensor of the current consumption meter of the auger drive. Depending on the value of the current consumption of the screw drive, determined through the current meter, the device sends a control signal to the drive of the fuel supply screw in the "reverse" mode when the controlled value of the current consumption of the screw drive exceeds the specified threshold level. The device provides optimal conditions for the operation of the boiler by automatically controlling the supply of fuel and air, ensuring the circulation of the coolant using pumps and maintaining the temperature of the coolant at a given level using preset values of control parameters, taking into account the current monitored parameter values.
Недостатками устройства-прототипа являются: необходимость точной настройки порогового тока, поскольку от этого зависит стабильность работы; слишком низкий пороговый ток будет приводить к ложным срабатываниям реверса, слишком высокий - к заклиниванию шнека и выходу из строя электродвигателя; ограниченная область применения при использовании с двигателями разной мощности, так как необходимо обеспечить широкий диапазон измерения тока; а также сложное подключение трехфазных электродвигателей, поскольку требуется коммутация и измерение тока по трем фазам.The disadvantages of the prototype device are: the need to fine-tune the threshold current, since the stability of the operation depends on it; too low a threshold current will lead to false positives of the reverse, too high - to jam the auger and failure of the electric motor; limited area of application when used with motors of different power, since it is necessary to provide a wide range of current measurement; as well as the complex connection of three-phase electric motors, since switching and current measurement in three phases is required.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание устройства автоматического контроля и управления твердотопливным котлом, позволяющего устранить недостатки прототипа. The problem to be solved by the claimed utility model is the creation of a device for automatic monitoring and control of a solid fuel boiler, which makes it possible to eliminate the shortcomings of the prototype.
Технические результаты, достигаемые при использовании заявляемой полезной модели:Technical results achieved when using the claimed utility model:
- расширение арсенала технических средств, предназначенных для автоматического контроля и управления твердотопливным котлом;- expansion of the arsenal of technical means intended for automatic control and management of a solid fuel boiler;
- повышение безопасной эксплуатации твердотопливных котлов при аварийной ситуации;- increasing the safe operation of solid fuel boilers in an emergency;
-повышение степени защиты от поломок электродвигателя, вызванных заклиниванием шнека;-increasing the degree of protection against breakdowns of the electric motor caused by jamming of the auger;
- повышение технологичности и снижение трудоемкости при выполнении работ по подключению электродвигателей;- increasing manufacturability and reducing labor intensity when performing work on connecting electric motors;
- повышение удобства при эксплуатации устройства.- improving the usability of the device.
Технический результат достигается тем, что в устройстве автоматического контроля и управления твердотопливным котлом, включающем контроллер, представляющий собой корпус с размещенными в нем печатными платами, выполняющими функции дискретных входов и выходов, аналогово-цифрового преобразователя, процессорной платы, экраном и клавиатурой; при этом дискретные входы предназначены для подключения к датчикам, установленным на твердотопливном котле и силовой блок, выполненный с возможностью управления приводом шнека подачи топлива в режиме «работа - реверс», в соответствии с заявляемым устройством, силовой блок выполнен с возможностью управления приводом шнека подачи топлива в зависимости от величины частоты вращения вала электродвигателя шнека подачи топлива, определяемой через измеритель частоты вращения вала, и возможности подачи управляющего сигнала на привод шнека подачи топлива в режиме «реверс» при превышении контролируемой величины частоты вращения вала электродвигателя, преобразованной в электрический сигнал, заданного порогового уровня.The technical result is achieved by the fact that in a device for automatic control and management of a solid fuel boiler, including a controller, which is a housing with printed circuit boards placed in it, performing the functions of discrete inputs and outputs, an analog-to-digital converter, a processor board, a screen and a keyboard; while discrete inputs are designed to connect to sensors installed on a solid fuel boiler and a power unit configured to control the drive of the fuel supply screw in the "work - reverse" mode, in accordance with the claimed device, the power unit is configured to control the drive of the fuel supply screw depending on the rotational speed of the electric motor of the fuel auger, determined through the shaft speed meter, and the possibility of supplying a control signal to the drive of the fuel auger in the "reverse" mode when the controlled value of the rotational speed of the electric motor shaft, converted into an electrical signal, of a predetermined threshold level.
Устройство дополняют уточняющие частные отличительные признаки, способствующие достижению заявляемого технического результатаThe device is complemented by specifying particular distinctive features that contribute to the achievement of the claimed technical result
Измеритель частоты вращения вала электродвигателя выполнен в виде датчиков угла поворота - энкодера.The meter of the frequency of rotation of the shaft of the electric motor is made in the form of sensors of the angle of rotation - an encoder.
Измеритель частоты вращения вала выполнен в виде цифрового датчика Холла.The shaft speed meter is designed as a digital Hall sensor.
Силовой блок включает реле, подающие ток на обмотку прямого хода привода шнека подачи топлива и на обмотку обратного хода привода шнека подачи топлива, параллельно подключенных к дискретным выходам контроллера и к двигателю мотор-редуктора привода шнека.The power unit includes relays that supply current to the forward winding of the fuel supply auger drive and to the reverse winding of the fuel supply auger drive, connected in parallel to the discrete outputs of the controller and to the motor of the auger drive gear motor.
На фиг. 1 представлена схема заявленного устройства. Устройство автоматического контроля и управления твердотопливным котлом с функцией реверса шнека включает в себя:FIG. 1 shows a diagram of the claimed device. The device for automatic control and management of a solid fuel boiler with a screw reversing function includes:
1а - устройство реализующее логику работу контроллера котла (может быть реализовано в виде интегральной микросхемы микроконтроллера, программируемый логический контроллер (ПЛК) или промышленного компьютера);1a - a device that implements the logic of the boiler controller (can be implemented in the form of an integrated microcircuit of a microcontroller, a programmable logic controller (PLC) or an industrial computer);
1 - силовой элемент - реле подающее ток на обмотку прямого хода электродвигателя шнека подачи топлива;1 - power element - relay supplying current to the winding of the forward stroke of the electric motor of the fuel supply auger;
2 - силовой элемент - реле подающее ток на обмотку обратного хода электродвигателя шнека подачи топлива;2 - power element - relay supplying current to the reverse winding of the electric motor of the fuel supply auger;
3 - измеритель частоты вращения вала электродвигателя шнека подачи топлива;3 - measuring the frequency of rotation of the electric motor shaft of the auger fuel supply;
4 - электродвигатель шнека подачи топлива;4 - electric motor of the fuel supply auger;
5 - цифровая шина связи с модулями, расширяющими функционал контроллера;5 - digital bus for communication with modules that extend the functionality of the controller;
6 - датчик крышки бункера;6 - bunker cover sensor;
7 - датчики температуры воздуха отапливаемого помещения;7 - air temperature sensors of the heated room;
8 - датчик температуры теплоносителя в контуре теплых полов;8 - coolant temperature sensor in the underfloor heating circuit;
9 - датчик температуры теплоносителя в контуре общего назначения;9 - coolant temperature sensor in the general-purpose circuit;
10 - датчик температуры уходящих дымовых газов;10 - temperature sensor of outgoing flue gases;
11 - датчик уличной температуры;11 - outdoor temperature sensor;
12 - датчик температуры трубы шнека;12 - auger tube temperature sensor;
13 - датчик температуры контура горячего водоснабжения;13 - hot water supply circuit temperature sensor;
14 - датчик температуры котла центрального отопления;14 - central heating boiler temperature sensor;
15 - экран и система ввода информации в контроллер;15 - screen and system for entering information into the controller;
16 - модуль связи с сетью интернет;16 - module for communication with the Internet;
17 - силовой элемент, управляющий трех-четырёхходовым клапаном;17 - power element that controls a three-four-way valve;
18 - трех-четырехходовой клапан;18 - three-four-way valve;
19 - силовой элемент, управляющий ворошителем топлива в бункере;19 - power element that controls the fuel turner in the bunker;
20 - электродвигатель ворошителя;20 - electric motor of the agitator;
21 - силовой элемент, управляющий системой золоудаления котла;21 - power element controlling the boiler ash removal system;
22 - электродвигатель шнека золоудаления;22 - electric motor of the ash removal auger;
23 - насос контура центрального отопления;23 - central heating circuit pump;
24 - силовой элемент, управляющий насосом центрального отопления; 24 - power element that controls the central heating pump;
25 - насос контура горячего водоснабжения;25 - hot water supply circuit pump;
26 - силовой элемент, управляющий насосом контура горячего водоснабжения; 26 - power element that controls the pump of the hot water supply circuit;
27 - насос контура теплых полов;27 - underfloor heating circuit pump;
28 - силовой элемент, управляющий контуром теплых полов;28 - power element that controls the floor heating circuit;
29 - насос контура общего назначения;29 - general purpose circuit pump;
30 - силовой элемент, управляющий насосом контура общего назначения;30 - power element that controls the pump of the general-purpose circuit;
31 - звуковой излучатель для информирования пользователя посредством звуковой информации;31 - sound emitter for informing the user by means of sound information;
32 - дутьевой вентилятор для подачи воздуха в камеру сгорания;32 - blower fan for supplying air to the combustion chamber;
33 - термостат разрывающий подачу тока на вентилятор при превышении критической температуры термостата;33 - thermostat interrupting the supply of current to the fan when the critical temperature of the thermostat is exceeded;
34 - силовой элемент, управляющий плавно оборотами вентилятора;34 - power element that smoothly controls the fan speed;
35 - концевой датчик, позволяющий контроллеру управлять котлами с помповой подачей топлива (тип котлов с помповой подачей топлива вместо шнековой);35 - end sensor allowing the controller to control boilers with pump fuel supply (type of boilers with pump fuel supply instead of screw);
36 - оптический датчик, сообщающий о наличии пламени в горелке;36 - optical sensor indicating the presence of a flame in the burner;
37 - лямбда-датчик, участвующий в анализе концентрации кислорода в дымовых газах, нужен для того, чтобы судить об избытке кислорода в зоне горения, т.е. качестве сжигания твердого топлива;37 - the lambda sensor, which is involved in the analysis of the oxygen concentration in the flue gases, is needed in order to judge the excess of oxygen in the combustion zone, i.e. the quality of solid fuel combustion;
38 - канал автоподжега используется для того, чтобы производить розжиг топлива без участия человека, в случае затухания котла или при первом его розжиге.38 - the auto-ignition channel is used to ignite the fuel without human intervention, in the event of the boiler fading out or when it is first fired up.
Контроллер 1а представляет собой корпус с размещенными в нем печатными платами, выполняющими функции дискретных входов и выходов, аналогово-цифрового преобразователя, процессорной платы, экрана и клавиатуры (на фиг. не отмечены). Дискретные входы предназначены для подключения к датчикам, установленным на котле, а дискретные выходы для подключения силовых элементов.The controller 1a is a housing with printed circuit boards placed in it, which perform the functions of discrete inputs and outputs, an analog-to-digital converter, a processor board, a screen and a keyboard (not marked in the figure). Discrete inputs are intended for connection to sensors installed on the boiler, and discrete outputs are for connecting power elements.
Силовой блок включает реле 1 и 2, которые управляют электродвигателем шнека подачи топлива. Если замыкается реле 1, то шнек вращается в прямом направлении, если - реле 2, то шнек вращается в обратном направлении. За прямую подачу топлива принято направление вращение шнека, когда топливо в шнековом конвейере движется по направлению от бункера к горелке, за обратную - когда топливо движется от горелки к бункеру.The power unit includes
Реле 1 и реле 2 никогда не могут работать одновременно, т.к. это вызовет, перегрев обмоток и очень быстрый выход из строя электродвигателя, даже используемого без нагрузки.
Устройство управления котлом работает следующим способом: шнек подачи топлива порционно подает топливо в область горения, дутьевой вентилятор 32 нагнетает воздух, таким образом обеспечивается сжигание твердого топлива. В процессе горения образуется тепловая энергия, которая расходуется на нагрев теплоносителя. Температура теплоносителя задается пользователем, текущая температура измеряется датчиком 14 текущей температуры котла центрального отопления. Также устройство обеспечивает управление насосами для перемешивания теплоносителя. Силовой элемент 17 управляет трех-четырехходовым клапаном 18, управляет заслонкой, в открытом на 100% положении на выходе клапана горячая вода, в положении 0% - полностью холодная, при разном положении заслонки клапана можно добиться любой промежуточной температуры в этом смысл трех или четырех ходового клапана - подмес теплоносителя из разных контуров. Клапан 18 выполнен в виде электронного смесительного клапана.The boiler control device operates in the following way: the fuel supply screw supplies fuel in portions to the combustion area, the
Для того чтобы обеспечить безопасность от возгорания в бункере используется датчик 12 температуры трубы шнека, который непрерывно измеряет температуру трубы шнека и предотвращает распространение пламени из горелки в бункер.In order to ensure safety against fire in the hopper, a screw
Устройство способно управлять бойлером косвенного нагрева при помощи насоса и датчика температуры бойлера косвенного нагрева. Контур горячего водоснабжения: насос 25, силовой элемент 26 и датчик 13 измеряющий текущее значение температуры контура, позволяют готовить в бойлере косвенного нагрева воду нужной температуры для хозяйственных нужд.The device is capable of controlling an indirect heating boiler using a pump and an indirect heating boiler temperature sensor. The hot water supply circuit: pump 25,
Для подключения водяных теплых полов используют два контура - контур №1 и №2, каждый контур состоит из насоса 23, 25, который перемещает по замкнутому и изолированному от главного контура котла теплоноситель и датчика температуры 8, 9 теплоносителя этого контура, который позволяет системе измерять температуру в каждом контуре отдельно от других контуров и поддерживать нужную пользователю температуру.To connect water heated floors, two circuits are used - circuit No. 1 and No. 2, each circuit consists of a
Запуск устройства управления твердотопливным котлом осуществляется в ручном режиме предварительным разжиганием сухого топлива, ожиданием обширного воспламенения и затем включением автоматического режима работы с заранее настроенными силы наддува вентилятора.The start of the solid fuel boiler control device is carried out in manual mode by preliminary firing up dry fuel, waiting for an extensive ignition and then turning on the automatic mode of operation with preset fan blowing forces.
В автоматическом режим запуск системы осуществляется при помощи канала 38 автоподжега, который нагревает сухое топливо до температуры воспламенения, затем процесс горения стабилизируется, и устройство переходит к автоматической подаче топлива и воздуха дутьевым вентилятором 32.In the automatic mode, the system is started using the auto-
После того, как топливо на горелке стало стабильно генерировать тепловую энергию температура водяной рубашки котла начинает расти, включается циркуляционный насос, обеспечивая циркуляцию теплоносителя.After the fuel on the burner has started to generate heat energy steadily, the temperature of the boiler water jacket begins to rise, the circulation pump is turned on, ensuring the circulation of the coolant.
Режим подачи топлива в топку шнеком подбирается таким образом, чтобы уровень топлива на горелке был постоянным и обеспечивалось равномерное обширное горение всего слоя топлива. Для этого производят настройку времени коэффициентов алгоритма регулирующего подачу воздуха и коэффициентов регулирующего подачу топлива. Устройство управления самостоятельно принимает решение об изменении количества подачи топлива и мощности надува ориентируясь на датчик температуры 10 уходящих дымовых газов, датчик температуры теплоносителя 13, 14 и лямбда-датчик 37 уходящих газов для того, чтобы поддерживать заданную температуру и при этом расходовать минимальное количество топлива.The mode of fuel supply to the furnace by the auger is selected in such a way that the fuel level on the burner is constant and uniform extensive combustion of the entire fuel layer is ensured. To do this, adjust the time of the coefficients of the algorithm for regulating the air supply and the coefficients for regulating the fuel supply. The control device independently decides to change the amount of fuel supply and the blowing power being guided by the flue
При превышении температуры, измеряемой датчиком температуры 12 трубы шнека в трубе шнека срабатывает система пожарной защиты и находящееся в трубе топливо аварийно выталкивается в зону горения, затем останавливаются вентилятор и электродвигатель шнека подачи топлива.When the temperature measured by the
Для улучшения эксплуатационных свойств, предотвращения аварийных ситуаций, в устройстве предусмотрен реверс шнека подачи топлива и управление его движением, в зависимости от частоты импульсов с измерителя частоты 3, который измеряет частоту вращения вала электродвигателя шнека подачи топлива. Часто заклинивание шнека происходят с ретортными горелками, т.е. такими в которых требуется еще большее усилия от электродвигателя чтобы провернуть реторту дополнительно вместе со шнеком. Также, часто заклинивания происходят из-за сложных условий эксплуатации, нарушения технологии изготовления чугунной реторты, попадания инородных предметов (камней, гвоздей и др.) в топливо.To improve the operational properties, prevent accidents, the device provides for the reverse of the fuel supply screw and control of its movement, depending on the frequency of pulses from the
Измеритель частоты 3 представляет собой датчик преобразующий частоту вращения вала в электрический сигнал, который представляет собой серию чередующихся импульсов прямоугольной формы, где «0» - принимается за отсутствие потенциала, а «1» - за потенциал равный напряжению питания датчика. Частота электрических импульсов зависит от частоты вращения вала, чем выше частота вращения, тем выше частота импульсов и наоборот (фиг. 4).The
Измеритель частоты 3 может быть выполнен, как с использованием заводских датчиков, например, выпускающихся серийно - датчиков угла поворота (энкодер), так и изготовленных по индивидуальной конструкции (фиг. 2, 3).The
В системе измеритель частоты 3 может быть установлен либо на вал электродвигателя, либо на вал шнека подачи топлива. Поскольку вал электродвигателя связан с валом шнека подачи топлива при помощи редуктора, место установки значения не имеет. В независимости от места установки измерителя частоты, устройство может однозначно определить, вращается шнек или нет.In the system, the
Устройство не требует никакой предварительной настройки для работы с разными электродвигателями, главным критерием детектирования заклинивания является снижение частоты импульсов с измерителя частоты до 0. Если система зафиксировала падение частоты до 0, значит вал не вращается и необходимо остановить прямую подачу топлива, после чего включить обратную подачу топлива (реверс) на несколько секунд, чтобы попытаться расклинить шнек и предотвратить выход из стоя электродвигателя. К тому же обратное вращение шнека, заставляет твердое топливо, находящееся в шнеке, изменять свое положение, что может позволить избавиться от заклинивания при следующей прямой подачи.The device does not require any preliminary adjustment to work with different electric motors, the main criterion for detecting jamming is to reduce the pulse frequency from the frequency meter to 0. If the system detects a drop in frequency to 0, then the shaft does not rotate and it is necessary to stop the direct fuel supply, and then turn on the reverse feed. fuel (reverse) for a few seconds to try to wedge the auger and prevent the electric motor from coming out of a standing position. In addition, the reverse rotation of the auger causes the solid fuel in the auger to change its position, which can get rid of jamming during the next forward feed.
На фиг. 2 изображена схема оптического измерителя частоты, где 39 - диск, непрозрачный для ИК излучения, 40 - вал, передающий вращение на диск, 41 - ИК излучатель, 42 - ИК приемник, 43 - прозрачное для ИК излучения окно в диске. Излучатель 41 и приемник 42 крепятся неподвижно на одной оси. Диск 39 неподвижно закреплен на валу 40, при этом вал может свободно вращаться вокруг своей оси. Вал 40 соединятся с валом электродвигателя, либо с валом шнека подачи топлива при помощи переходной муфты.FIG. 2 shows a diagram of an optical frequency meter, where 39 is a disk opaque to IR radiation, 40 is a shaft transmitting rotation to a disk, 41 is an IR emitter, 42 is an IR receiver, 43 is a window in a disk transparent for IR radiation. The emitter 41 and the
Оптический измеритель частоты работает следующим образом: излучатель 41 работает постоянно, приемник 42 регистрирует излучение излучателя, если излучение есть, приемник выдают логическую «1» равную напряжению питания приемника, если излучения нет, приемник выдают логический «0» равный нулевому потенциалу. Вращение от электродвигателя, либо от шнека передается через переходную муфту и вал 40 на диск 39. Вращаясь, диск периодически перекрывает световой поток от излучателя 41 к приемнику 42, таким образом, приемник регистрирует изменение светового потока. Приемник генерирует на выходе сигнал прямоугольной формы (меандр). Частота сигнала прямо пропорциональна частоте вращения вала 40.The optical frequency meter works as follows: the emitter 41 works constantly, the
На фиг. 3 изображена схема измерителя частоты на основе цифрового датчика Холла, где 44 - диск, выполненный из ферромагнитного материала, 45 - вал, передающий вращение на диск, 46 - датчик Холла, 47 - воздушный зазор между датчиком Холла и диском, 48 - углубление в диске. Датчик Холла 46 крепится неподвижно, при этом между краем датчика Холла и диском обеспечивается воздушный зазор 47. Диск 44 неподвижно закреплен на валу 45, при этом вал может свободно вращаться вокруг своей оси. Вал 45 соединятся с валом электродвигателя, либо с валом шнека подачи топлива при помощи переходной муфты.FIG. 3 shows a diagram of a frequency meter based on a digital Hall sensor, where 44 is a disc made of ferromagnetic material, 45 is a shaft transmitting rotation to the disc, 46 is a Hall sensor, 47 is an air gap between the Hall sensor and the disc, 48 is a recess in the disc. ... The
Измеритель частоты на основе цифрового датчика Холла работает следующим образом: вращение от электродвигателя, либо от шнека передается через переходную муфту и вал 45 на диск 44, датчик Холла работает постоянно и при вращении диска 44 регистрирует чередование выступов и впадин. Каждая смена «выступ-впадина» заставляет датчик Холла переключить свое логическое состояние. Таким образом, при вращении диска, датчик Холла генерирует на выходе сигнал прямоугольной формы (меандр). Частота сигнала прямо пропорциональна частоте вращения вала 45.The frequency meter based on a digital Hall sensor works as follows: rotation from the electric motor or from the auger is transmitted through the adapter and
На фиг. 4 изображены графики, где 49 - скорость вращения вала f1(t), 50 - сигнал с измерителя частоты вращения вала f2(t). На графиках можно выделить три участка. Участок 51 - характеризуется постоянной скоростью вращения вала и постоянной частотой сигнала; участок 52 - снижением скорости вращения вала и понижением частоты сигнала; участок 53 - заблокированным валом и нулевой частотой сигнала.FIG. 4 shows graphs, where 49 is the shaft rotation speed f 1 (t), 50 is the signal from the shaft rotation frequency meter f 2 (t). Three areas can be distinguished on the graphs. Section 51 - is characterized by a constant shaft rotation speed and a constant signal frequency;
Алгоритм детектирования заклинивания шнека:Auger jam detection algorithm:
1. Включаем подачу тока через реле 1 (прямой ход) на электродвигатель шнека подачи топлива.1. We turn on the supply of current through relay 1 (direct stroke) to the electric motor of the fuel auger.
2. Производим расчет среднего значения частоты вращения вала по результатам 3-х измерений.2. We calculate the average value of the shaft rotation frequency based on the results of 3 measurements.
3. Сравниваем среднее значение частоты с пороговым значением X: если средняя частота больше X, значит вращение происходит; если значение меньше, либо равно X, значит вращение вала прекратилось, обнаружено заклинивание шнека, необходимо перейти в режим реверса (пункт 4).3. Compare the average frequency value with the threshold value X: if the average frequency is greater than X, then the rotation is taking place; if the value is less than or equal to X, then the rotation of the shaft has stopped, the auger jammed has been detected, it is necessary to switch to the reverse mode (point 4).
4. Если заклинивание детектировано, то отключаем подачу тока через реле 1, включаем подачу тока через реле 2 (обратный ход) на несколько секунд.4. If jamming is detected, then turn off the supply of current through
5. Повторяем пункты 1-3.5. We repeat steps 1-3.
6. Если заклинивание детектируется 3 раза подряд, устройство останавливает подачу топлива, переводит котел в режим «стоп», включает сигнализацию об ошибке.6. If jamming is detected 3 times in a row, the device stops the fuel supply, puts the boiler into the “stop” mode, turns on the error signaling.
Использование предлагаемого устройства положительно скажется на эксплуатационных характеристиках и долговечности работы котла т.к. повышается автономность работы котла, механическим частям не приходится работать при перегрузках, электродвигатель не работает в режиме заклинивания ротора.The use of the proposed device will have a positive effect on the operational characteristics and durability of the boiler because the autonomy of the boiler is increased, the mechanical parts do not have to work during overloads, the electric motor does not work in the rotor jamming mode.
Практическая реализация.Practical implementation.
Разработаны и испытаны устройства для управления твердотопливными котлами со шнековой подачей. В таблице приведены основные технические характеристики устройства управления.Devices for control of solid fuel boilers with auger feed have been developed and tested. The table shows the main technical characteristics of the control device.
Основные технические характеристики контроллера твердотопливных котловTable
Main technical characteristics of the controller for solid fuel boilers
Решаемая задача полезной модели заключается в разработке устройства управления автоматическим котлом повышенной надежности, экономичности, долговечности, бесперебойной работы автоматического котла со шнековой подачей и увеличение времени безостановочной работы для ретортных горелок, которые были произведены с нарушением технологии литья.The problem of the utility model is to develop a control device for an automatic boiler of increased reliability, efficiency, durability, uninterrupted operation of an automatic boiler with a screw feed and an increase in the time of non-stop operation for retort burners that were produced in violation of the casting technology.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021101349U RU204286U1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021101349U RU204286U1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU204286U1 true RU204286U1 (en) | 2021-05-18 |
Family
ID=75920719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021101349U RU204286U1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU204286U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003240220A (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-27 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Liquid waste incinerating method using industrial combustion equipment, and mixture liquid |
RU67681U1 (en) * | 2007-05-25 | 2007-10-27 | Закрытое акционерное общество "Новокузнецкое шахтостоймонтажное управление №6" | BOILER PLANT AUTOMATION SYSTEM |
RU2680778C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-02-26 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕПЛОМЕХ" | System of automatic regulation of combustion process in boiler for burning solid fuel in fluidized bed |
US20190072330A1 (en) * | 2013-09-13 | 2019-03-07 | Biomass Controls, Llc | Controller with Clinker Agitator Control for Biofuel-Fired Furnace |
RU200548U1 (en) * | 2019-12-03 | 2020-10-28 | Артур Геворкиевич Туманян | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER |
-
2021
- 2021-01-22 RU RU2021101349U patent/RU204286U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003240220A (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-27 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Liquid waste incinerating method using industrial combustion equipment, and mixture liquid |
RU67681U1 (en) * | 2007-05-25 | 2007-10-27 | Закрытое акционерное общество "Новокузнецкое шахтостоймонтажное управление №6" | BOILER PLANT AUTOMATION SYSTEM |
US20190072330A1 (en) * | 2013-09-13 | 2019-03-07 | Biomass Controls, Llc | Controller with Clinker Agitator Control for Biofuel-Fired Furnace |
RU2680778C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-02-26 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕПЛОМЕХ" | System of automatic regulation of combustion process in boiler for burning solid fuel in fluidized bed |
RU200548U1 (en) * | 2019-12-03 | 2020-10-28 | Артур Геворкиевич Туманян | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2815827C (en) | Intelligently-controlled catalytic converter for biofuel-fired boiler | |
JP6927127B2 (en) | Waste incinerator method | |
JP2006046866A (en) | Water heater and antifreezing method for the same | |
US5957064A (en) | Method and apparatus for operating a multiple hearth furnace | |
RU204286U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER | |
CN102869923A (en) | Method and device for controlling atmospheric boiler with air tight combustion chamber | |
RU2488037C1 (en) | Water-heating boiler | |
RU200548U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND CONTROL OF SOLID FUEL BOILER | |
EP0154361B1 (en) | Gas burner | |
KR20130126116A (en) | The boiler having temperature controlling system using temperature sensor and control method thereof | |
KR101392205B1 (en) | Automatic solid fuel burner | |
RU115050U1 (en) | WATER BOILER | |
US4881472A (en) | Ignition system and control means for pelletized-fuel furnace | |
JP4886802B2 (en) | Combustion equipment, combustion control method thereof, exhaust system and combustion system | |
WO2007055125A1 (en) | Secondary combustion method and unit in incineration system | |
CN212320388U (en) | Roller kiln safety in production protection system | |
JP6624451B2 (en) | Waste treatment furnace equipment | |
KR102106495B1 (en) | Induction range hood system | |
KR100245419B1 (en) | Method for preventing overheating of a gas boiler | |
CN111998669A (en) | Roller kiln safety in production protection system | |
CN104913507B (en) | A kind of intelligence control system of biological particles water heater for heating | |
CN220829092U (en) | Surface cooler of adjustable cooling flue | |
RU2117227C1 (en) | Device for automatic regulation and control of temperature of heat-transfer agent of grain drier with thermal generator working on solid fuel | |
JPH0217775B2 (en) | ||
KR0169056B1 (en) | Hot water temperature keeping method for gas-boiler in case of adverse wind |