RU9932U1 - Система автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельных установок - Google Patents

Abstract

Система автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельной установки, содержащая насосную станцию с электроприводными топливными насосами объемного типа, установленную между магистралями всасывания и напорной, в магистрали всасывания перед насосной станцией установлен фильтр грубой очистки, в напорной магистрали последовательно установлены теплообменник и фильтр тонкой очистки топлива, контур регулирования давления топлива в напорной магистрали, в состав которого входят датчик давления, соединенный с напорной магистралью и регулятор, который, в свою очередь, соединен с задающим устройством и исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом, установленным между напорной магистралью и рециркуляционной магистралью, которая соединена с топливной емкостью, топливодозирующую часть системы автоматического регулирования котельной установки, в которую входят запорный вентиль, регулирующий орган системы автоматического регулирования котельной установки и регулирующий орган аварийной системы отсечки топлива по погасанию пламени, последовательно установленные в магистрали подвода топлива к котельной установке, причем магистраль подвода топлива к котельной установке одним концом связана с напорной магистралью, а другим - с форсункой, датчик давления топлива перед форсункой, связанный с регулятором топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, который, в свою очередь, связан с исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом, отличающаяся тем, что датчик давления топлива п

Description

давления жидкого топлива в иапориой магистрали

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельных установок.

Известны системы автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива в напорной магистрали котельных установок, состоящие из насосной станции, в которую входят топливные насосы объемного типа, например, электроприводные шестеренные, которые соединены с блоком электропитания, выходы насосов соединены с напорной магистралью, а входы насосов - с магистралью всасывания топлива, соединенной с топливными емкостями или топливными магистралями, предельные клапана, установленные в магистралях слива каждого насоса, которые соединяют выходы со входами насосов, ограничитель предельного давления, связанный, с одной стороны, с напорной магистралью, а с другой стороны - с блоком электропитания электродвигателей., теплообменник и фильтр тонкой очистки топлива, последовательно установленные в напорной магистрали после насосов, контура автоматического регулирювания постоянного давления топлива в напорной магистрали, в который входит датчик давления топлива в напорной магистрали, задатчик давления и исполнительный механизм, соединенные с регулятором, исполнительный

Система автоматического регулирования

котельиых установок

механизм, кинематически связан с регулирующим органом, который соединяет напорную магистраль и магистраль слива, подсоединенную к всасывающей магистрали, топливорегулирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, в которую входит магистраль подачи топлива в котельную установку, с одной стороны связанную с напорной магистралью, а с другой стороны - форсункой котельной установки, запорный вентиль, регулирующий орган системы автоматического регулирования котельной установки и регулирующий орган аварийной системы отсечки топлива, установленные последовательно в магистрали подачи топлива перед форсункой, датчик давления топлива перед форсункой, с одной стороны, связанный с магистралью подачи топлива в котельную установку, а с другой стороны - с регулятором, который в свою очередь соединен с задатчиком и исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом системы автоматического регулирования котельной установки (см. «Справочник по автоматизации котельных «, Л.М. Файерщтейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. Под общей редакцией к.т.н. Л.М. Файерщтейна, издание третье. Москва. Энергоатомиздат, 1985 г., стр. 22...25).

Недостатком данных систем является то, что при обеспечивании постоянного давления топлива в напорной магистрали независимо от нагрузки на котельную установку, производящую пар или горячую воду, происходит перерасход энергоресурсов (электроэнергии) и нерациональная выработка ресурса насоса (или насосов) и электродвигателей, т.к. расход сжигаемого топлива меняется в щироком диапазоне в зависимости от нагрузки на котельную установку (выработка пара или горячей воды).

Давление топлива перед форсункой определяет расход топлива через форсунку :

К у I--- - проливочная характеристика форсунки, задается изготовителем

/ форсунок;

где BO - расход через форсунку, для конкретного топлива; АР Q - перепал на форсунке.

РФ - давление топлива перед форсункой;

топ. разрежение в топке котельной установки, которое поддерживается постоянным контуром автоматического регулирования разрежения в топке котельной установки.

Таким образом, потребный расход сжигаемого топлива определяет давление перед форсункой, далее перюпад на регулирующем органе, которые в сумме составляют давление топлива в напорной магистрали. Постоянство давления топлива в напорной магистрали и переменное давление топлива перед форсункой приводят к перегрузке топливных насосов и к переменному пе|эепаду на регулирующем органе системы автоматического регулирования котельной установки. Для работы системы автоматического регулирования котельной установки, необходимо, чтобы коэффициент усиления регулирующего органа был бы постоянным или изменялся в незначительном диапазоне, постоянство этого коэффициента определяется в основном перепадом давления на регулирующем органе.

Известны системы автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива, состоящие из насосной станции, в которую входят топливные насосы объемного типа, например, щестеренные, связанные с электродвигателями, которые, в свою очер)едь, соединены с блоком электропитания, выходы топливных насосов соединены с напорной

магистралью, а входы насосов - с магистралью всасывания, которая в свою очередь соединена с емкостью топлива, между емкостью и насосом в магистрали всасывания установлен фильтр грубой очистки топлива, выходы и входы каждого насоса соединены магистр)алью слива топлива, в которой установлен клапан предельного давления топлива в напорной магистрали, ограничитель предельного давления топлива в напорной магистрали, связанный , с одной стороны, с напорной магистралью, с другой стороны - с блоком электропитания, теплообменник и фильтр тонкой очистки топлива, последовательно установлены в напорной магистрали, контура автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива в напорной магистрали, в которой входит датчик давления топлива, связанный с одной стороны, с напорной магистралью, а, с другой стороны, с регулятором, который в свою очередь связан с задатчиком и исполнительным механизмом, кинематически соединенным с регулирующим органом, соединенным с одной стороны с напорной магистралью, а, с другой стороны - с ре-циркуляционной магистралью, которая, в свою очередь, соединена с емкостью топлива, топливорегулирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, в которую входит магистраль подачи топлива в котельную установку, связанную одним концом с напорной магистралью, а другим концом - с форсункой котельной установки, запорный вентиль и регулируюишй орган системы автоматического регулирования котельной установки, последовательно установлены в магистрали подачи топлива в котельную установку, рециркуляционная магистраль соединена с магистралью подачи топлива в котельную установку до форсунки магистралью слива топлива, при чем в магистрали слива топлива перед форсункой последовательно установлены вентиль и обратный клапан, пропускающий топливо только в рециркуляционную магистраль, регулирующий орган аварийной системы отсечки топлива по

погасанию пламени, установленный перед форсункой в магистрали подачи топлива в котельную установку (см. «Производственные и отопительные котельные , Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я. Берзиньш. Издание второе. Москва, Энергоатомиздат, 1984 г., стр. 165...171).

Недостатком данных систем является перерасход энергоресурсов (электроэнергии) и нерациональная выработка ресурса насосов, электродвигателей, которое обусловлено чрезмерной нагрузкой на топливные насосы при режимах работы котельной установки меньше чем 100 %.

Наиболее близкой по технической сущности и получаемому результату к предлагаемой полезной модели является система автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива в напорной магистрали котельной установки состоящая из насосной станции, в которую входят топливные насосы объемного типа, например, электроприводные шестеренные, которые соединены с блоком электропитания, выходы насосов соединены с напорной магистралью, а входы насосов - с магистралью всасывания топлива, соединенной с топливными емкостями или топливными магистралями, предельные клапана, установленные в магистралях слива каждого насоса, которые соединяют выходы со входами насосов, ограничитель предельного давления, связанный, с одной стороны, с напорной магистралью, а с другой стороны - с блоком электропитания электродвигателя, теплообменник и фильтр тонкой очистки топлива, последовательно установленные в напорной магистрали после насосов, контура автоматического регулирования постоянного давления топлива в напорной магистрали, в который входит датчик давления топлива в напорной магистрали, задатчик давления и исполнительный механизм, соединенные с регулятором, исполнительный механизм кинематически связан с

регулирующим органом, который соединяет напорную и всасывающую магистрали, топливорегулирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, в которую входит магистраль подачи топлива в котельную установку, с одной стороны связанная с напорной магистралью, а с другой стороны - с форсункой котельной установки, запорный вентиль, регулирующий орган системы автоматического регулирования котельной установки и регулирующий орган аварийной системы отсечки топлива, установленные последовательно в магистрали подачи топлива перед форсункой, датчик давления топлива перед форсункой, с одной стороны, связанный с магистралью подачи топлива в котельную установку, а с другой стороны - с регулятором, который, в свою очередь, соединен с задатчиком и исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом системы автоматического регулирювания котельной установки (см. «Справочник по автоматизаш{и котельных «, Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. Под общей редакцией к.т.н. Л.М. Файерщтейна, Издание третье. Москва. Энергоатомиздат, 1985 г., стр. 22...25).

Для обеспечения рациональной эксплуатации данной системы требуется постоянная регулировка величины давления топлива задающим устройством регулятора контура автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива в напорной магистрали и введение дополнительных устройств в регулятор топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, с целью компенсации изменения коэффициента усиления регулирующего органа этой системы, для обеспечения статической и динамической точности регулируемых па заметров котельной установки (например, давления пара). Это достигнуть сложно , т.к. требуется не только существенная доработка топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной

установки , но и постоянный контрюль оператора , производящего перестройку регулятора задающим устройством контура автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива в напорной магистр али котельной установки.

Настоящая полезная модель предназначена для решения задач энергосбережения, рационального использования ресурса насосов, электродвигателей, повышения безопасности эксплуатациии топливного оборудования, упрощения топливорегулируюшей части системы автоматического регулирования котельных установок.

Поставленные задачи решаются тем, что в системе автоматического регулирования давления в напорной магистрали, содержащей насосную станцию с электроприводными топливными насосами объемного типа, установленную между магистралями всасывания и напорной, в магистрали всасывания перед насосной станцией установлен фильтр грубой очистки, в напорной магистрали последовательно установлены теплообменник и фильтр тонкой очистки топлива, контур регулирования давления топлива в напорной магистрали, в состав которого входят датчик давления, соединенный с напорной магистралью и регулятором, который, в свою очередь, соединен с задающим устройством и исполнительным механизмом, кинематически связаннБ1м с регулирующим органом, установленным между напорной магистралью и рециркуляционной магистралью, которая соединена с топливной емкостью, топливодозирующую часть системы автоматического регулирования котельной установки, в которую входят запорный вентиль, регулирующий орган системы автоматического регулирования котельной установки и регулирующий орган аварийной системы отсечки топлива по погасанию пламени, последовательно установленные в магистрали подвода топлива к котельной установки, при чем магистраль подвода топлива одним концом связана с напорной магистралью, а другим - с форсункой, датчик давления

топлива перед форсункой, связанный с регулятором топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, который, в свою очередь, связан с исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом, датчик давления топлива перед форсункой дополнительно связан с регулятором контура регулирования давления топлива в напорной магистрали, а задающее устройство контура регулирования давления топлива в напорной магистрали выполнено в виде задатчика перепада давления на регулирующем органе топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной установки.

На чертеже представлена принципиальная схема системы автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельной установки на примере одной котельной установки.

Заявляемая система содержит насосную станцию 1, в которую входит магистраль 2 всасывания, фильтр фубой очистки 3, топливный насос 4 объемного типа (например, один шестеренный насос) при чем фильтр 3 и насос 4 последовательно установлены в магистрали 2, выход насоса 4 соединен с напорной магистралью 5, теплообменник 6 и фильтр 7 тонкой очистки топлива, последовательно установленные в магистрали 5, магистраль 8 перепуска топлива за насосом, соединяющая напорную магистраль 5 и магистраль 2 перед входом в насос 4, предельный клапан 9, установленный в магистрали 8, датчик 10 предельного давления топлива в магистрали 5, с одной стороны, связанный с магистралью 5, а с другой стороны - с блоком 11 электропитания электродвигателя 12, контур 13 регулирования давления топлива в напорной магистрали 5, состоящий из датчика 14 давления топлива, связанного с регулятором 15, который соединен с датчиком 16 давления топлива в

магистрали 17, связанной с магистралью 5, с одной стороны, а с другой стороны, с форсункой 18, при чем датчик 16 связан с магистралью 17 перед форсункой 18, задающее устройство, выполнено в виде задатчика 19 перепада давления на дозирующем сечении регулирующего органа топливорегулирующей части системы автоматического регулирования котельной установки и исполнительного механизма 20, который кинематически связан с регулирующим органом 21, который, в свою очередь, соединен с напорной магистралью 5 и с рециркулящюнной магистралью 22. Топливорегулирующая часть 23 системы автоматического регулирования котельной установки состоит из запорного вентиля 24, регулирующего органа 25 и регулирующего органа 26 аварийной системы отсечки топлива по погасанию пламени в топке, последовательно установленных в магистрали 17 до форсунки 18, исполнительного механизма 27, связанного, с одной стороны, с регулятором 28, а с другой стороны - регулирующим органом 25, задатчика 29, связанного с регулятором 28, который связан с датчиком 16.

Система автоматического регулирования давления топлива в напорной магистрали котельной установки работает следующим образом.

Топливо по магистрали 2 из емкости поступает в насосную станцию 1, в которой , проходя че|эез фильтр 3 грубой очистки поступает на вход в топливный насос 4, который приводится во вращение электродвигателем 12, насос 4 осуществляет подачу топлива в напорную магистраль 5. Контроль ограничения давления в напорной магистрали 5 осуществляет датчик 10 предельного давления топлива, который выдает электрический сигнал, при превыщении давления в магистрали 5, в блок 11 питания, который прекращает подачу электроэнергии электродвигателю 12. В случае отказа датчика 10, вступает в работу предохранительный клапан 9, который осуществляет перепуск топлива из магистрали 5 в

магистраль 2, т.е. на вход в насос 4 по магистрали 8. В теплообменнике 6 и фильтре 7 тонкой очистки топливо нагревается и фильтруется для подачи с необходимыми качественными параметрами в котельную установку.

Из напорной магистр)али 5 по магистрали 17 топливо через запорный вентиль 24, регулирующий орган 25 тош1ивор)егулирующей части 23 системы автоматического регулирования котельной установки и регулирующий орган 26 аварийной системы отсечки топливо по погасанию пламени подается на форсунку 18 котельной установки. При работе запорный вентиль 24 и регулирующий орган 26 при прохождении через них топлива практически не дросселируют давление, т.к. полностью открыты. В магистрали 17 перед форсункой 18 датчик 16 измеряет давление и подает сигнал в регулятор 28 и регулятор 15. В регуляторе 15 сигнал, характеризующий давление топлива перед форсункой 18, сравнивается с сигналом от датчика 14 давления топлива в напорной магистрали 5, разница этих сигналов сравнивается с сигналом от задающего устройства 19 и по рассогласованию формирует сигнал регулятором 15, который приводит в действие исполнительный механизм 20, который, в свою очередь, изменяет положение регулирующего органа 21, тем самым изменяя его проходное сечение, через которое осуществляется перепуск излишков топлива в рециркуляционную магистраль 22, в результате осуществляется изменение давления в напорной магистрали 5 для поддержания постоянного перепада на регулирующем органе 25. Таким образом:

Рм Рф + АРр.о. + 5Р„„р.,

Р„ - давление топлива в напорной магистрали 5;

РФ - давление топлива перед форсункой 18;

АРрц const - перепад давления топлива на регулирующем органе 25, которое

устанавливается задающим устройством 19;

5Р.ц„р - общее сопротивление магистрали 17, которым можно пренебречь.

Поддержание постоянного перепада на регулирующем органе 25 обеспечивает стабилизацию коэффициента усиления этого органа, что положительно влияет на процесс регулирования расхода топлива для сжигания в топке котельной установки, с целью обеспечения цели регули|Х)вания - поддержания регулируемых параметров котельной установки с требуемой статической и динамической точностью.

Теоретическая (индикаторная) мощность NT на привод топливного насоса 4 объемного типа представляется;

NT QT AP q-n АР, где

АР РМ - РВХ перепад на насосе 4;

Р - давление топлива в напорной магистрали 5;

Р ц, - давление топлива в магистрали 2 всасывания;

QJ- теоретическая подача насоса 4;

Чип- рабочий объем и частота вращения насоса 4.

Теоретический (индикаторный) момент Mj на валу для привода насоса 4 можно выразить:

iTl -р ,

k I - коэффициент размерности (в зависимости от системы измерения, в которой

производятся расчеты).

Крутящий момент, создаваемый давлением топлива, направлен в насосе в сторону, противоположную вращению его вала, т.е. он является реактивным моментом. Этот момент преодолевается приводом насоса - электродвигателем 12.

Для обеспечения теоретической (индикаторной) мощности насоса, требуется электрическая мощность, потребляемая электродвигателем 12 , которая равна:

P NT k2 1 и,

k 2 - коэффициент для конкретного двигателя, учитывающий кцд и т.д.;

I - ток;

и - напряжение. Тогда получаем;

АР QT

k 2 I и, сделав преобразования, получаем 27c-n k,

NT AP.QT

271-п 2K-n-kj

АР От-ko I и,

RQ kj k, 271 п const.

Для конкретного типа топливного насоса Qp q-n - постоянная величина, электродвигатель подбирается по мощности и частоте вращения для топливного насоса. Значит видна явная зависимость:

I и f(AP) Г,(Рм - Р„) - Г,(Рф + АРр.о. - Р,, ),

те I и Г2(Рф), т.к. АРрд const и Pg, const.

Таким образом, в зависимости от потребляемого расхода топлива на выработкутеплоносителя с необходимыми параметрами будет расходоваться разная электрическая мощность, что является экономией энергоресурюов, переменное давление в напорной магистрали 5 ведет к экономному расходованию ресурса оборудования, в частности топливных насосов и электродвигателей.

Предлагаемая система автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельной установки позволяет, в отличие от известных систем автоматического регулирования постоянного давления жидкого топлива в напорной магистрали котельной установки, экономить затраты энергоресурсов, рационально использовать ресурс оборудования и обеспечить более высокую динамическ ю и статическую точность регулируемых параметров котельной установки.

Предлагаемая система автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельных установок позволяет не только экономить энергоресурсы

(электроэнергию) и ресурс оборудования, но и повысить надежность работы всей котельной установки в целом, обеспечить более высокую динамическую и статическую точность регулируемых параметров за счет того, что предлагаемая система обеспечивает поддержание постоянного перепада давления на регулирующем органе топливорегулирующей системы автоматического регулирования котельной установки.

Генеральный директор

ТОО ИЦ «Тензор / Г1(( в-И. Мирошников

Г.683и1абр.О-9Я

Claims (1)

1. Система автоматического регулирования давления жидкого топлива в напорной магистрали котельной установки, содержащая насосную станцию с электроприводными топливными насосами объемного типа, установленную между магистралями всасывания и напорной, в магистрали всасывания перед насосной станцией установлен фильтр грубой очистки, в напорной магистрали последовательно установлены теплообменник и фильтр тонкой очистки топлива, контур регулирования давления топлива в напорной магистрали, в состав которого входят датчик давления, соединенный с напорной магистралью и регулятор, который, в свою очередь, соединен с задающим устройством и исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом, установленным между напорной магистралью и рециркуляционной магистралью, которая соединена с топливной емкостью, топливодозирующую часть системы автоматического регулирования котельной установки, в которую входят запорный вентиль, регулирующий орган системы автоматического регулирования котельной установки и регулирующий орган аварийной системы отсечки топлива по погасанию пламени, последовательно установленные в магистрали подвода топлива к котельной установке, причем магистраль подвода топлива к котельной установке одним концом связана с напорной магистралью, а другим - с форсункой, датчик давления топлива перед форсункой, связанный с регулятором топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной установки, который, в свою очередь, связан с исполнительным механизмом, кинематически связанным с регулирующим органом, отличающаяся тем, что датчик давления топлива перед форсункой дополнительно связан с регулятором контура регулирования давления топлива в напорной магистрали, а задающее устройство контура регулирования давления топлива в напорной магистрали выполнено в виде задатчика перепада давления на регулирующем органе топливодозирующей части системы автоматического регулирования котельной установки.