SU1314213A1 - Устройство дл регулировани температуры ваграночного дуть - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к регулированию температуры нагрева воздуха в ваграночном рекуператоре, оборудованном топочной камерой дл  сжигани  ваграночного газа и дополнительного топлива. Цель изобретени  уменьшение потерь тепла с гор чим воздухом, удал емым в атмосферу. Существо изоб (Л : ND

Description

13

ретени  заключаетс  в том что в установившемс  режиме температура раночного дуть  равна заданному значению . Температура труб рекуператора в этом случае может быть равна предельному задаваемому значению или меньше его. В последнем случае на выходе регул тора 18 имеет место нулевой сигнал и регулирующий орган 23 в отвод щем патрубке закрыт. Регулирующий орган 11 дополнительного топлива занимает промежз точ1 ое положение . Увеличение пост 5 плени  тепла и топку, например за счет повышени  теплоты сгорани  газа вызывает повышение температуры труб рекуператора , измер емой датчиком 19,. Сигнгш рассогласовани  с регул тора 18 посИзобретение относитс  к управлению теплообменными аппаратами,, а имен но к регулированию температуры нагрева воздуха в ваграночных рекуператорах , оборудованньк топочной камерой дл  сжигани  ваграночного газа и дополнительного топлива.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение потерь тепла с гор чим воздухом , удал емым в атмосферу.

На фиг. 1 приведена зависимость расхода воздуха через рекуператор (линии 1 и 2) и расхода воздуха через отвод щий патрубок (линии 3 и 4) от расхода ваграночного дуть  дл  двух различных значений А (А А,р j на фиг. 2 - зависимости тe fflepaтypы нагрева воздуха (tg) в рекуператоре от расхода ваграночного дуть  при функционировании устройства (ломанные линии 5 и б относ тс  соответственно к двум значени м минимального расхода воздуха через рекуператор

А, и

А„), на фиг. 3 - блок-схема

предлагаемого устройства.

Устройство содер7ю 1т последовательно соединенные датчик 7 температуры ваграночного дуть  и первый ( говый) регул тор 8, выход которого подключен к второму входу четвертого (пропорционального) регул тора 9. Выход регул тора 9 через первый исполнительный механизм 10 св зан с регу3

тупает на регул тор 20, который перемещает исполнительным механизмом 22 регулирующий орган 23 в сторону от- , крыти . Количество воздуха через рекуператор увеличиваетс , что снижает температуру труб. При изменении расхода ваграночного дуть , измер емого датчиком 17, измен етс  сигнал на входе сумматора 13 блока 12 коррекции. Сигнал через инвертор 14 поступает на. вход регул тора 9„ Выбор знака и величины кор1 ектирующего воздействи  осуществл етс  нуль-органом 16 и переключателем 15. Сигнал с выхода регул тора 9 через исполнительный механизм 10 измен ет положение регулирующего органа 11, измен   расход дополнительного топлива. 3 ил.

З

0

5

-0

лирующим органом 11 дополнительного топлива. Выход датчиков положени  исполните: 1ьного механизма 10 (не показан ) соединен с третьим входом регул тора 9, Первый вход регул тора 9 подсоединен к выходу блока 12 коррекции . Блок 12 коррекции содержит пос- ле/довательно соединенные сумматор 13J инвертор 14 и двухпозиционный пе- реключаталь 15, выход которого  вл етс  выходом блока 12 коррекгщи, при этом выход сумматора 13 дополнительно соединен с вторым коммутируемым входом переключател  15, управл ющий вход которого через нуль-орган 16 св зан с выходом сумматора 13. Два входа cyt-fMBTopa 13,  вл ющиес  входа- блока 12 коррекции, соединены с выходами датчика 17 расхода ваграночного дуть  и третьего (аналогового ) регул тора 18,, на вход которого подключен датчик 19 температуры труб рекуператора. Выход регул тора 18 подсоединен также к второму входу .второго регул тора 20, к третьему вхо- входу которого подсоединен выход датчика 21 расхода воздуха, удал емого в атмосферуJ а к первому - выход датчика 17 расхода ваграночного дуть . Выход регул тора 20 через второй исполнительный механизм 22 св зан с регулирующим органом 23, установленным в отвод щем патрубке.

Устройство реализуетс  с помощью

стандартной серийно выпускаемой ап- I

паратуры. Измерение температур гор чего дуть  и труб рекуператора может осуществл тьс  с помощью комп

мерительного преобразовател  с унифи цированным выходньм сигналом 0-5 мА, Например преобразовател  типа Ш 72 либо преобразовател  Ф7025, Дл  из- мерени  расходов могут быть применены преобразователи разности давлени  САПФИР-22ДЦ или дифманометры из ГСП с унифицированным выходным сигналом 0-5 мА, например,типа ДМ-ЭР. Управ- л ющие логические и преобразующие функции могут осуществл тьс  с помощью соответствующих блоков системы АК ЭСР, КАСКАД либо средствами микропроцессорной техники, например, сие- темы РЕМИКОНТ.

В качестве аналоговых регул торов 8 и 18 могут использоватьс , например , регул торы РБА, Р12 и т.п. Регул тор 20 в зависимости от типа исполнительного механизма (электрический , пневматический) может быть импульсным типа РВИ либо аналоговым РБА. В качестве пропорционального регул тора 9 может быть применен также импульсньм регул тор типа РВИ с обратной св зью по положению регулирующего органа. Блок 12 коррекции легко реализуетс , например, с помощью одного многофункционального блока БСГ системы АКЭСР, имеющей в своем составе два сумматора входных сигналов Нуль-орган с гистерезисом и контактным выходом, которьш выполн ет функцию двухпозиционного переключател  8. Второй сумматор в БСГ можно использовать в качестве и нвертора.

Зависимости (фиг. 2) построены на основании экспериментальных и расчетных материалов. На основании анализа этих зависимостей можно сделать вывод , что дл  компенсации возмущений, вызванных изменением расхода вагра- ночного дуть , требуетс  корректирующее звено со сложной передаточной функцией. В точке излома зависимос- тей коэффициент передачи передаточной функции звена должен измен тьс  как по абсолютному значению, так и по знаку воздействий.

Передаточна  функци  корректирующего звена должна имет вид

W..(P) sign(V -А)

.NWa.5.iPl

82

Wo. (Р)

W(P) W(P)

передаточные функции по температуре дуть , . при измененирГТоответ- ственно расхода ваграночного дуть  и расхода дополнительного топлива, например природного газа

(Р) е

-Р1К

.е.

()

-PL.

:s о

Т, Р

К.,

+ 1

T.,P

+ 1

25

0 5 20

35

где Т, T,j - посто нные времени объекта (Т :i Т 101л

12 мин), ,t - запаздывани  (1: Ti

1,2-1,5 мин).

Выходной сигнал корректирующего звена должен подключатьс  не к входу регул тора температуры (как в известном решении), ,а к входу регул тора, измен ющего расход природного газа.

В св зи с тем, что величины запаздываний и посто нных времени объекта по двум приведенным каналам отличаютс  несущественно, передаточную функцию корректирующего звена можно представить в виде

W(P)sign(Vg

-A)()K,

где К „ и К

об

02

К

коэффициенты передачи объекта при изменении соответственно расхода дуть  и газа, причем положительное корректирующее воздействие при условии Vgg-А О, а отрицательное - при У„2 -А 0,

к 6

коэффициент передачи корректирующего зйе- на.

В -момент перехода статической характеристики через точку перелома должно измен тьс  также и численное значение коэффициента передачи.

Таким образом, передаточна  функци  корректирующего звена, обеспечивающа  инвариантность температуры | ваграночного дуть  от изменений его расхода, аппроксимируетс  усилительвал тем самым изменение его выходной вепичины. При этом возникает сигнал рассогласовани  на входе пропорцио- | нального регул тора 9, который с пос мощью исполнительного механизма -20 перемещает реггулирующий орган 11 дополнительного топлива на величину, пропорциональную рассогласованию. Изменение вьпсодной величины регул 10 тора 8, а следовательно и перемещение регулирующего органа 11 происходит до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласовани  на входе регул тора

8,т.е. при равенстве текущей и за- t5 данной температуры дуть . Параметры

настроек регул торов 8 и 18 устанавливают с учетом динамических свойств регулируемых параметров. При этом регул тор 18 как более быстродействую20 |1та:й эффективно компенсирует все возмущени , вызванные изменением теплоты сгорани  ваграночного газа, чем способствует стабилизации температуры ваграночного дуть . .

2.5 Рассмотрим peaKijjiro системы на второе характерное возмущение-изменение расхода ваграночного дуть . При изменении расхода дуть , например, в меньшую сторону измен етс  сигнал на

30 входе блока 12 коррекции (входе сумматора 13). Выходна  величина сумматора 13, пропорциональна  корректирующему воздействию, непосредственно или через инвертор 14 поступает

35 вход пропорционального регул тора

9.Выбор знака и величины корректирующего воздействи  (установление нахождени  объекта на правой или левой ветви статической характеристики)

40 осуществл етс  с помощью нуль-органа 16 и двухпозиционного переключа- теш  15. Выходное реле нуль-органа 16 срабатывает,, например при Vga-A /O и находитс  в обесточенном состо нии вызыва  тем самым снижение температу- 45 при V„f - А 0. На входе регул тора

в

ным звеном с измен юп ;имс  коэффигщен- том усилени  по знаку и величине в зависимости от теплового состо ни  труб рекуператора.

Устройство функционирует следующим образом.

В установившемс  режиме (статика) температура ваграночного дуть  равна заданному значению (tg tg°)j температура труб рекуператора в этом случае может быть равна предельному задаваемому значению или меньше его. В последнем случае выходна  величина регул тора 18 равна О, а это означает , что регулирующий орган 23 в отвод щем патрубке закрыт. Регулирующий орган 11 дополнительного топлива занимает некоторое промежуточ ное положение. Пусть в этом состо нии в топку поступает ваграночньш газ с низкой теплотой сгорани .

Рассмотрим реакцию системы на по- теплоты сгорани  ваграночного газа. Предполагаетс , что вагра- ночньп газ полностью дожигаетс  в топочной камере в результате функционировани  соответствующей систем) управлени . Увеличение поступлени  тепла в топку приводит к позраста- нию теплосодержани  продуктов горени  на выходе из нее, что вызывает также повышение температуры труб рекуператора . На входе аналогового регул тора 18 возникает сигнал рассогласовани  и выходной сигнал на выходе э гого регул тора начинает увеличиватьс . При этом по вл етс  сигнал рассогласовани  на входе регул тора 20, которьй с помощью исполнительного механизма 22 начинает перемещать регулирующий орган 23 в сторону открыти . Количество воздуха, проход щее через рекуператор, ув гличиваетс 

ры труб рекуператора. Регул тор 20 перемещает регулируюпщй орган 23 до тех порр пока не устранит сигнал рассогласовани  на входе регул тора 18. В св зи с большой инерционностью (Т 10-12 мин) и запаздьшаннем Ci 1,2-1,5 мин) TeivmepaTypa ваграночного дуть  в результате функц1 они- ровани  регул торов 18 и 20 может вообще не отклонитьс  от задани  или это отклонение будет незначительньм. При возникновении этого отклоне 1и  по вл етс  сигнал рассогласовани  на входе аналогового регул тора 8, вызы .9 суммируютс  сигналы в соответствии с выражением

СЕ

50

-А)+К

бых

-кл

при условии, что Va, -А J О И

НЕ -к

Кб

U ()+KE,-K,V,,

55 условии, что V - А О,

где E,j, - выходной сигнал аналогового регул тора 8,

К , К - коэффициенты пропорздиональ- ности.

в

.9 суммируютс  сигналы в соответствии с выражением

СЕ

0

-А)+К

бых

-кл

при условии, что Va, -А J О И

НЕ -к

Кб

U ()+KE,-K,V,,

55 условии, что V - А О,

где E,j, - выходной сигнал аналогового регул тора 8,

К , К - коэффициенты пропорздиональ- ности.

7 1

Различные значени  коэффициентов пропорциональности К „и К объ сн ютК в Кр

с  различием наклона статической характеристики до и после ее перелома (фиг. 2).

Включение параметра А в уравнение статики обеспечивает безударное прохождение точки перелома статической характеристики объекта регулировани  Из анализа уравнени  статики  сен физический смысл компенсации возмущений , вызванных изменением расхода ваграночного дуть . При любых изменени х расхода дуть  пропорциональный регул тор 9 практически мгновенно измен ет расход дополнительного топлива в топочную камеру, в результате чего температура дуть  сохран етс  практически неизменной.

Таким образом, введение блока кор- рекции в состав устройства обеспечивает инвариантность регулируемой температуры ваграночного дуть  от изменений его расхода.

Высокое качество регулировани  тем пературы дуть  с помощью устройства приводит к улучшению технико-экономических показателей ваграночного производства , а именно снижению расхода дополнительного топлива, сниже- нию удельного расхода кокса, увеличению срока службы труб рекуператора и др.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регулировани  температуры ваграночного дуть  преимущественно в рекуператоре -с топочной камерой дл  сжигани  колошникового

   138

   газа и дополнительного топлива, содержащее последовательно соединённы датчик температуры дуть  и первьш регул тор, первый исполнительный механизм , соединенный с регулирующим органом на трубопроводе дополнительного топлива, последовательно соединенные датчик расхода ваграночного дуть , второй регул тор, второй ис- полнительньй механизм, регулирующий орган в отвод щем патрубке, соедин ющем трубопровод гор чего дуть  с атмосферой, отличающеес  тем,что, с целью уменьшени  потерь тепла с гор чим воздухом, удал емым в атмосферу, оно снабжено датчиком температуры труб рекуператора, третьим и четвертым регул торагш, датчиком расхода гор чего воздуха, удал емого в атмосферу, блоком коррекции , датчиком положени  исполнительного механизма, причем датчик температуры труб рекуператора соединен с третьим регул тором, выход которого подсоединен к второму входу второго регул тора, датчик расхода гор чего воздуха, удал емого в атмосферv подсоединен к третьему входу второго регул тора, два входа блока коррекции соединены с выходами третьего регул тора и датчика расхода ваграночного дуть , выход блока коррекции соединен с первым входом четвертого регул тора, причем второй вход четвертого регул тора соединен с выходом первого регул тора, его выход соединен с первым исполнительным механизмом , а выход датчика положени  этого механизма соединен с третьим входом четвертого регул тора.

   Фи2.1

   Расход вогроное/ного ff /rftj) (Y, %/ Фиг г

   Составитель А.Абросимов Редактор Н.Швьщка  Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

   Заказ 2203/43 Тираж 544Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

   Производственно-полиграфическое прс дпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4