SU1008163A1 - Устройство дл управлени тепловым режимом стекловаренной ванной печи - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО дл  УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ВАННОЙ ПЕЧИ, содержащее датчики температуры , расходов топлива и воздуха , задатчики температуры и коэффициента избытка воздуха, регул торы расхода топлива и соотношени  топливо-воздух, корректирующий регул тор температуры, корректор задани  расхода топлива и исполнительные механизмы , св занные с регулирующими органами подачи топлива и воздуха, причем задатчик и датчик температуры подключены к соответствующим вхЪдам корректирующего регул тора температуры, датчкк расхода топлива подключен к одним входам регул торов расхода топлива и соотношени  топливо-воздух , к другому входу которого подключен датчик расхода воздуха, задатчик коэфф лциента избытка воз-, духа соединен с соответствующим входом регул тора соотношени  топливо-воздух , выход которого соедийен с исполнительным механизмом подачи воздуха, а выход регул тора рас.хрда топлива соединен с исполнительным механизмом подачи топлива, о тличающеес  тем, что, с целью экономии теплоэнергетических затрат , оно снабжено дифференциатором, блоком коррекции коэффициента избытка воздуха, корректором задани  коэффициента избытка воздуха,задатчиком цикш ла коррекции и элементом задержки,причем датчик температуры через дифферен циатор соединен с одним входом блока коррекций коэффициента избытка воз-, духа, другой вход которого соединен с одним выходом задатчика цикла коррекции , другой выход которого соединен с входом элемента задержки, один О выход которого соединен с корректором задани  расхода топлива, другой выход 00 а элемента задержки соединен с соответствующим входом блока коррекции коэффициента избытка воздуха, выход кото00 рого через корректор задани  коэф- ,фициента избытка воздуха соединен с задатчиком коэффициента избытка воздуха .

Description

11 Изобретение относитс  к производству стекла и предназначено дл  стекловаренных ванных печей с газопламенным нагревом стекломассы и может быть использовано как в реген рйтивных так и в рекуперативных пе чах. Известно устройство дл  управлени  тепловым режимом стекловаренной ванной печи, содержащее, термопару, регул торы расхода топлива и воздух с исполнительными механизмами, датч ки расхода топлива и воздуха, задатчики и корректоры 11 1Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  управлени  тепловым режимом стекловаренной ванной печи, содержащее датчики температуры, расходов топлива и воз духа, задатчики температуры и коэффициента избытка воздуха, регул торы расхода топлива и соотношени  топлива-воздух, корректирующий регу л тор температуры, корректор задани расхода топлива и исполнительные ме ханизмы, св занные с регулирующими органами подачи топлива и воздуха, причен задатчик и датчик температуры подключены к соответствующим вхо дам корректирующего регул тора температуры , датчик расхода топлива подключен к одним входам регул торо расхода топлива и соотношени  топли во-воздух, к другому входу которого подключен датчик.расхода воздуха, задатчик коэффициента избытка возду ха соединен с соотвествующим входом регул тора соотношени  топливо-возд выход которого соединен с исполнительным механизмом подачи воздуха, выхрд регул тора расхода топлива со динен с исполнительным механизмом подачи топлива С 21. Недостатком этих устройств  вл етс  значительный расход топлива, поскольку при использовании устройства информаци  о температуре пламенного пространства не  вл етс  достаточной дл  управлени  режимом горени , так как одну и ту же темпе ратуру можно достичь при различных отношени х топливо-воздух. Дополнительна  информаци  о составе продуктов сгорани  также не  в л етс  достаточной дл  обеспечени  оптимальных условий режима горени  ввиду невозможности отбора представительной пробы газов непосредственно из печи, непосто нства под32 сосов и потерь воздуха, выделени  газов при плавлении шихты и т.д. Цель изобретени  - экономи  теплоэнергетических затрат. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  тепловым режимом стекловаренной в&нной печи, содержащее датчики температуры , расходов топлива и воздуха, задатчики температуры и коэффициента избытка воздуха, регул торы расхода топлива и соотношени  топливо-воздух , корректирующий регул тор температуры , корректор задани  расхода топлива и исполнительные механизмы, св занные с регулирующими органами топлива и воздуха, причем задатчик и датчик температуры .подключены к соответствующим входам корректирующего регул  гора температуры, датчик расхода топлива подключен к . входам регул торов расхода топлива и соотношени  топливо-воздух, к другому входу которого подключен датчик расхода воздуха, задатчик коэффициента избытка воздуха соединен с соответствующим входом регул тора соотношени  топливо-воздух, выход которого соединен с исполнительным механизмом подачи воздуха, а выход регул тора расхода топлива соединен с исполнительным механизмом подачи топлива, снабжено дифференциатором, блоком коррекции коэффициента избытка воздуха, корректором задани  коэффициента избытка воздуха, задатчиком цикла коррекции и элементом задержки, причем датчик температуры через дифференциатор соединен с одним входом блока коррекции коэффициента избытка-воздуха, другой вход которого соединен с одним выходом задатчика цикла коррекции, другой выход которого соединен с входом элемента задержки, один выход которого соединен с корректором задани  расхода топлива, другой выход элемента задержки соедонен с соответствующим входом блока коррекции коэффициента избытка воздуха, выход которого через .корректор задани  коэффици-. ента избытка воздуха соединен с задатчиком коэффициента избытка воздуха. На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема блока коррекции коэффициента избытка воздуха; на фиг. 3 - временна  диаграмма работы элементов системы; на фиг. - зависимость температуры пла менного пространства от коэффициента избытка воздуха. Устройство дл  управлени  тепловым режимом содержит датчик 1, регул тор 2, и задатчик 3 расхода топлива , исполнительный механизм k, регулирующий орган (заслонку) 5, установленный в трубопроводе топлива, датчик 6 расхода воздуха, регул тор 7 соотношени  топливо-воздух, задатчик 8 коэффициента избытка воздуха, исполнительный механизм 9, регулирующий орган (заслонку) 10, установленный в трубопроводе воздуха, датчи 11 и задатчик 12 температуры пламенного пространства печи, корректирующий регул тор 13, корректор 1 задани  расхода топлива, дифференциатор 15, блок 16 коррекции коэффициента избытка воздуха, корректор 17 коэффициента избытка воздуха, задатчик 18 цикла коррекции и элемент 19 задержки. Блок 16 коррекции содержит электронные ключи 20 и 21, пороговые элементы 22 и 23, схемы 2Ц и 25 совпадени , логический элемент ИЛИ 2б, инвертор 27, схемы 28 и 29 пам ти и выходные электронные ключи 30 и 31. На фиг. 3 позиции 32-40 - сигналы элементов устройства , на фиг. позиции k}-kk - точки кривой зависимости температуры от коэффициента избытка воздуха. Устройство работает следующим образом . Рас.ход топлива, поступающего в горелки, измер етс  датчиком 1. Информаци  о текущем расходе топлива поступает на вход регул тора 2, где сравниваетс  с сигналом задатчика 3. При отклонении текущего расхода топлива от заданного значени  регул тор 2 при помощи исполнительного механизма 4 перемещает регулирующую заслонку 5, измен  тем самым текущий расход топлива в сторону восстановлени  равновеси . Одновременно сигнал, пропорциональны текущему расходу топлива, поступает на один из входов регул тора 7 соотношени  топливо-воздух. На другие входы регул тора 7 поступают выходные сигналы датчика 6 расхода воздух и задатчика 8 коэффициента избытка во духа.Регул тор 7 управл ет при помощ

исполнительного механизма 9 положением регулирующей заслонки 10. При этом расход воздухз устанавливаетс  регу1

равлени  произведенного изменени  задани  температура в печи будет или повышатьс  или понижатьс  3  тором / пропорционально произведеию выходных сигналов датчика 1 расода .топлива .1 задатчика В коэффициента избытка воздуха. Температура пламенного пространства печи измер тс  датчиком 11, в качестве которого может быть использована термопара. Сигнал З, пропорциональный температуре пламенного пространства печи, с выхода датчика 1 поступает на вход корректирующего регул тора 13 где сравниваетс  с сигналом -задатчика 12 температуры. При отклонении температуры от заданного значени  корректирующий регул тор 13 при г помоЩи корректора Ш задани  измен ет уставку задани  задатчика 3 расхода топлива. При этом регул тор 2 измен ет расход топлива в печи до достижени  заданного значени  температуры пламенного пространства. Одновременно сигнал 3 с выхода датчика 11 температуры поступает на вход дифференциатора 15. Выходной сигнал 35 дифференциатора 15, пропорциональный производной темпе- ратуре, поступает в блок 16 коррекции коэффициента V13быткa воздуха, который при помощи корректора 17 по сигналам задатчика 18 цикла коррекции осуществл ет периодическую коррекцию коэффициента избытка воздуха, мен   тем самым соотношение топливовоздух . При этом направление изменени  (увеличение или уменьшение коэффициента Ь1) .определ етс  в . ке 16 коррекции на каждый последующий цикл в зависимости от знака прог изводной температуры в момент непосредственно После произведенной коррекции коэффициента избытка воздуха. По сигналам 32 задатчика 18 цикла коррекции, поступающим с заданным пе-. риодом, через электронные ключи 30 и 31 на входы корректора 17, последний осуществл ет скачкообразное изменение уставки задани  коэффициента избытка воздуха. Выходной сигнал О задатчика 8 при этом также скачкообразно измен етс  на определенную ве личину. Так как зависимость температуры пламенного пространства от коэффициента избытка воздуха имеет экстремальный характер (фИг. ), то в зависимости от начального значени  Y коэффициента избытка воздуха и напТак , если первоначальное значение коэффициента oi меньше оптимального, соответствующего максимальной температуре (точки 41 и k2) ,го увеличение коэффициента оС вызывает повышение температуры, а уменьшение понижение . Аналогично , если первоначальное значение коэффициента о больше опти мального (точка 4), то увеличение его влечет за собой понижение, а уменьшение - повышение температуры„ Дл  исключени  воздействи  корректирующего регул тора 13 температуры на расход топлива во врем  определени  знака производной элемент 1У задержки формирует сигнал 33, блокирующий корректор . 1 if задани  на врем , заведомо превышающее длительность выхода температуры печи на новое установившеес  значение. В рассматриваемый начальный момен времени система находитс  в точке , т .е . коэффициент избытка воздуха значительно меньше оптимального (точка В результате произведенной первой кор рекции коэффициент .oL увеличилс  на величину д oL (сигнал А0)и система перешЛа.. в точку 2, Выходной сигнал . 3i3 дифференциатора 1 i в блоке 16 кор рекции поступает через электронные ключи 20 и 21 на входы пороговых эле ментов 22 и 23. Один из пороговых эл ментов (22) настроен на определенный уровень положительного сигнала, а другой - на определенный уровень отрицательного сигнала дифференциатора 15- 20 и 21 пропускают сигнал дифференциатора в интервал времени, задаваемый элементом 19 задержки (сигнал 33), осуществл   тем самым выделени  участка кривой изменени  температуры, вызванного скачкообразным изменением коэффициента оС, а не последующего участка, вызванного воз действием корректирующего регул тора 13 на расход топлива по оконча- НИИ действи  сигнала 33 блокировки. Так как производна  температура поло жительна, то срабатывает пороговый элемент 22 и сигнал 36 поступает на один из входов схемы 2k совпадени , на втором входе которой присутствует единичный сигнал 38 схе мы 28 пам ти. С выхода схемы 2k совпадени  единичный сигнал поступает на вход логического элемента ИЛИ 26, который формирует единичный выходной сигнал при наличии на его входах хот  бы одного единичного сигнала. Зтот сигнал поступает в схему 28 пам ти и после сброса оп ть устанавливает ее в единичный уровень (сигнал 38), что соответствует положительному значению приращени  ЛсСв следующем цикле. По истечении заданного промежутка времени задатчик 18 цикла коррек ции формирует разрешающий сигнал 32, поступающий на выходнь1е электронные ключи 30 и 31. При этом единичный сигнал поступает с выхода схемы 28 на вход корректора 1 задани , осуществл ющего изменение коэффициента oL в сторону увеличени . |ри этом в соответствии с фиг. 4 ( переход из точки k2 в точку k}} температу- ра начинает возрастать (сигнал 3)i что вызывает по вление положительного сигнала 33 на выходе дифференциатора 15. Через определенное врем , завис щее от инерционных свойств печи , температура выходит на новое установившеес  значение. После окончани  блокирующего сигнала 33 корректирующий регул тор 13, воздейству  на задатчик 3 расхода топлива, возвращает температуру в печи к прежнему установившемус  значению, определ емому уставкой задани  задатчика 12 температуры . Так как и приращение коэффифиента oL было положительным (сигнал 39 имеет единичный уровень) и производна  температуры также положительна (единичный уровень сигнала 36) срабатывает схема 2k совпадени и на выходе логического элемента ИЛИ 2б, оп ть по вл етс  сигнал единичного уровн , поступающий на вход схемы 28 пам ти.. Тем самым блок 16 коррекции задает положительное значение приращени  коэффициента последующем Цикле. При следующем срабатывании задатчика 18 цикла корректор 17 задани  : вновь увеличивает значение коэффициента избытка воздуха на величину Д с/ I осуществл й переход системы из точки 3 в точку kk. При этом температура понижаетс  (сигнал 3),а производна  ее отрицательна (сигнал35 ). Срабатывает пороговый элемент 23, подава  единичный сигнал на один из входов схемы 25 совпадени . Однако -на втором входе схемы 25 присутствует нулевой уровень сигнала 39 схемы 29 пам ти. Аналогично на входах схемы 2k совпадени  присутствует только один единичный сигнал - г выхода схемы 28 пак)чти. Поэтому нл входах,и выходах логического элемент ИЛИ 2б формируютс  сигЛналы нулевого уровн , а на выходе инвертора 27 сигнал единичного уровн , поступающий на вход схемы 29 пам ти. Таким образом, блок 16 коррекции задает от рицательное значение приращени  коэф фициента АоСв последующем цикле (сигнал 39) , что в следующем цикле вызовет переход системы из точки k обратно в точку kj. В случае если выходной сигнал диф ференциатора меньше установленного порога срабатывани  пороговых элементов (объект находитс  в районе максимума температуры и производна  температуры близка к нулю), сигнал единичного уровн  формируетс  на в ходе инвертора 27 и блок коррекции подготавливает систему к уменьшению коэффициента избытка воздуха в след ющем цикле. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает выход печи на ог|тим льный режим горени  топлива, поиск и поддержание оптимального значени  коэффициента избытка воз1 3 духа с небольшими периодическими отклонени ми от оптимальнЪго значени . В зависимости от состава топлива, его калорийности и других факторов, вли ющих на режим горени , система уп-. равлени  в каждый момент времени с заданной периодичностью определ ет оптимальное значение коэффициента избытка воздуха, В св зи с тем, что поиск оптимального значени  избытка воздуха вносит дополнительные возмущени  в объект регулировани , целесообразно устанавливать периодичность коррекции на чаше 1-2 раза в час. Изменение длительности цикла и величины .приращени  коэффициента осуществл етс  путем перестройки задатчика 18 цикла к коррекции (частоты срабатывани  и длительности импуЛьса). Использование предлагаемого устройства позвол ет добитьс  снижени  удельного расхода топлива при работе печи на природном газе на 4-6 % за счет поддержани  оптимального режима горени . Потенциальный эффект от широкого внедрени  устройства составит 800 тыс. руб.

f6

19

Г1

28

29

-H J/

сриг.1

Jf JJ J

36

J7

J

(pu. П f. f

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ВАННОЙ ПЕЧИ, содержащее датчики температуры, расходов топлива и воздуха, задатчики температуры и коэффициента избытка воздуха, регуляторы расхода топлива и соотношения топливо-воздух, корректирующий регулятор “температуры, корректор задания расхода топлива и исполнительные механизмы , связанные с регулирующими органами подачи топлива и воздуха, причем задатчик и датчик температуры подключены к соответствующим входам корректирующего регулятора температуры, датчик расхода топлива подключен к одним входам регуляторов расхода топлива и соотношения топ ливо-воздух, к другому входу которого подключен датчик расхода воздуха, задатчик коэффициента избытка воздуха соединен с соответствующим входом регулятора соотношения топливо-воздух, выход которого соединен с исполнительным механизмом подачи воздуха, а выход регулятора расхода топлива соединен с исполнительным механизмом подачи топлива, о тличающееся тем, что, с целью экономии теплоэнергетических затрат, оно снабжено дифференциатором, блоком коррекции коэффициента избытка воздуха, корректором задания коэффициента избытка воздуха,задатчиком цик- g ла коррекции и элементом задержки,причем датчик температуры через дифференциатор соединен с одним входом блока коррекций коэффициента избытка воз-, духа, другой вход которого соединен с одним выходом задатчика цикла коррекции, другой выход которого соединен с входом элемента задержки, один выход которого соединен с корректором задания расхода топлива, другой выход элемента задержки соединен с соответствующим входом блока коррекции коэффициента избытка воздуха, выход которого через корректор задания коэффициента избытка воздуха соединен с задатчиком коэффициента избытка воздуха.

   £91806 Г” ПБ >

   1 1008163 2