UA131379U

UA131379U - METHOD OF AUTOMATIC CONTROL OF THE GAS-AIR RELATIONSHIP WITH THE CORRECTION OF THE OUTPUT GAS

Info

Publication number: UA131379U
Application number: UAU201808032U
Authority: UA
Inventors: Яків Васильович Данченков; Богдан Ігорович Тарас
Original assignee: Національний Університет Водного Господарства Та Природокористування
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Спосіб автоматичного керування співвідношенням газ-повітря з корекцією по калорійності вихідних газів включає вимірювання сигналів по витраті палива і повітря, що подаються на задавач, в якому в процесі експлуатації за допомогою датчика, встановленого в газовому тракті димоходу, безперервно вимірюють вміст окису вуглецю в димових газах і спільно із задавачем формують сигнали на управляючий блок у вигляді частотного перетворювача для плавного керування електродвигуном димососа і (або) вентилятора, постійно підтримуючи вміст окису вуглецю в димових газах в кількості 0,1-0,2 %. Додатково безперервно вимірюють калорійність газового палива за допомогою калориметра, який встановлюють на вході в топку, і одночасно за допомогою іншого калориметра вимірюють калорійність вихідних (димових) газів, сигнали з яких надходять на контролер - слідкуючий регулятор неперервної дії екстремального типу, цільовою функцією якого є мінімум калорійності вихідних газів, а вхідними параметрами - коефіцієнт співвідношення та калорійність газового палива на вході.Method for automatic control of gas-air ratio with calorific correction of the exhaust gases includes measurement of fuel and air flow signals supplied to the setter, in which the carbon monoxide content of the flue gases is continuously measured by means of a sensor installed in the chimney gas path. and in conjunction with the setter, generate signals to the control unit in the form of a frequency converter for smooth control of the blower motor and / or fan, constantly maintaining the content of carbon monoxide etsyu in flue gases in an amount of 0.1-0.2%. Additionally continuously measure the caloric content of gas fuel using the calorimeter installed at the entrance to the furnace, and at the same time using another calorimeter to measure the calorific value of the source (flue) gases, the signals from which come to the controller - the tracking regulator of continuous action of extreme type, the objective function of which is a minimum function the caloric content of the exhaust gases, and the input parameters - the ratio and calorific value of gas fuel at the inlet.

Description

Корисна модель належить до теплоенергетики і може бути використана для енергоефективного керування спалюванням палива в парових, водонагрівних котлоагрегатах та інших теплових установках, де здійснюється спалювання газового палива.The useful model belongs to thermal power engineering and can be used for energy-efficient control of fuel combustion in steam, water-heating boiler units and other thermal installations where gas fuel is burned.

Відомі різні способи автоматичного управління процесом використання палива, які відрізняються технологічними схемами, кількістю регульованих параметрів та методами управління.Various methods of automatic control of the fuel use process are known, which differ in technological schemes, the number of adjustable parameters and control methods.

Відомий аналог спосіб автоматичного регулювання режиму горіння в топці теплової установки шляхом вимірювання витрат газу і повітря, що подаються у топку.A well-known analogue is the method of automatic adjustment of the combustion mode in the furnace of a thermal installation by measuring the flow of gas and air supplied to the furnace.

За допомогою регулюючих органів (подачі газу і повітря) досягається таке співвідношення газу і повітря, яке забезпечує економічний режим горіння палива|11.With the help of regulatory bodies (gas and air supply), such a ratio of gas and air is achieved that ensures an economical mode of fuel combustion|11.

Недоліком аналога є те, що технологія дросельного регулювання (за допомогою засувок) вимагає постійного контролю черговим персоналом, допускає великі коливання витрат палива, викликає підвищений знос обладнання.The disadvantage of the analogue is that the technology of throttle regulation (with the help of valves) requires constant monitoring by the staff on duty, allows large fluctuations in fuel consumption, and causes increased wear of equipment.

Найближчим аналогом є спосіб автоматичного регулювання режиму горіння в топці котла шляхом вимірювання сигналів по витраті палива і повітря, що подаються на задавач, в якому в процесі експлуатації за допомогою датчика, встановленого в газовому тракті димоходу, безперервно вимірюють вміст окису вуглецю в димових газах і спільно із задавачем формують сигнали на управляючий блок у вигляді частотного перетворювача для плавного керування електродвигуном димососа і (або) вентилятора, постійно підтримуючи вміст окису вуглецю в димових газах в кількості 0,1-0,2 95 (21.The closest analogue is the method of automatic adjustment of the combustion mode in the boiler furnace by measuring the fuel and air consumption signals supplied to the setter, in which during operation the carbon monoxide content in the flue gases is continuously measured using a sensor installed in the gas path of the chimney and together with the setter, signals are generated to the control unit in the form of a frequency converter for smooth control of the electric motor of the smoke cleaner and (or) fan, constantly maintaining the content of carbon monoxide in the flue gases in the amount of 0.1-0.2 95 (21.

Недоліком найближчого аналога є те, що він не забезпечує роботу установки з повним використанням теплотворної здатності газу, що подається на спалювання, тому що керування процесом згоряння здійснюється по непрямих фізико-хімічних показниках газу на вході і виході теплової установки.The disadvantage of the closest analogue is that it does not ensure the operation of the installation with full use of the calorific value of the gas supplied for combustion, because the combustion process is controlled by indirect physicochemical parameters of the gas at the input and output of the heating installation.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення теплоти згорання по прямому показнику - калорійності газового палива з врахуванням його якісного складу, а також калорійності вихідних (димових) газів.The useful model is based on the task of increasing the heat of combustion as a direct indicator of the calorific value of the gas fuel, taking into account its quality composition, as well as the caloric value of the outgoing (flue) gases.

Поставлена задача вирішується отим, що у способі автоматичного керування співвідношенням газ-повітря з корекцією по калорійності вихідних газів шляхом вимірюванняThe problem is solved by the fact that in the method of automatic control of the gas-air ratio with correction for the calorific value of the source gases by measuring

Зо сигналів по витраті палива і повітря, що подаються на задавач, в якому в процесі експлуатації за допомогою датчика, встановленого в газовому тракті димоходу, безперервно вимірюють вміст окису вуглецю в димових газах і спільно із задавачем формують сигнали на управляючий блок у вигляді частотного перетворювача для плавного керування електродвигуном димососа і (або) вентилятора, постійно підтримуючи вміст окису вуглецю в димових газах в кількості 0,1- 0,2 965, згідно з корисною моделлю, додатково безперервно вимірюють калорійність газового палива за допомогою калориметра, який встановлюють на вході в топку, і одночасно за допомогою іншого калориметра вимірюють калорійність вихідних (димових) газів, сигнали з яких надходять на контролер - слідкуючий регулятор неперервної дії екстремального типу, цільовою функцією якого є мінімум калорійності відхідних газів Ових, а вхідними параметрами - коефіцієнт співвідношення Кс та калорійність газового палива на вході Овх, дДвих -ККе, Овх) причому на двх система керування впливати не може, але залежно від його значення здійснює корекцію Кс, досягаючи мінімуму ДвихFrom the fuel and air consumption signals sent to the encoder, in which, during operation, with the help of a sensor installed in the gas path of the chimney, the carbon monoxide content in the flue gases is continuously measured and, together with the encoder, signals are generated to the control unit in the form of a frequency converter for smooth control of the electric motor of the smoke cleaner and (or) fan, constantly maintaining the content of carbon monoxide in the flue gases in the amount of 0.1-0.2 965, according to the useful model, additionally continuously measure the calorific value of gas fuel with the help of a calorimeter, which is installed at the entrance to the furnace , and at the same time, with the help of another calorimeter, the calorific value of the output (smoke) gases is measured, the signals from which are sent to the controller - a monitoring regulator of continuous action of the extreme type, the target function of which is the minimum calorific value of the waste gases Ovyh, and the input parameters are the ratio coefficient Ks and the calorific value of gas fuel at the entrance Ovkh, dDvyh -KKe, Ovkh) and the control system cannot affect two, but depending on its value, it corrects Ks, reaching a minimum of Two

На сьогоднішній день, природний газ, який надходить до споживачів, не має постійного складу тому, що є сумішшю газів ІЗ) (табл.)To date, the natural gas supplied to consumers does not have a constant composition because it is a mixture of natural gas) (table)

ТаблицяTable

Склад газових покладів різних родовищ, об. 9». (Уренгойське(сеноман. | 9880 | 007 | - | - | поThe composition of gas deposits of various deposits, Vol. 9". (Urengoiske (Cenomanian. | 9880 | 007 | - | - | po

Основний показник якості природного газу - це теплота згоряння або калорійність.The main indicator of the quality of natural gas is the heat of combustion or calorific value.

Відповідно чим вища калорійність, тим меншу кількість газу необхідно витратити для отримання тієї ж кількості тепла. Внаслідок цього, однією з основних задач системи автоматичного керування співвідношення газ-повітря є забезпечення оптимального співвідношенні паливо- повітря, а на виході отримання максимальної кількості тепла в результаті згорання палива. При цьому потрібно враховувати якісний склад палива. Для цього здійснюється безперервне вимірювання калорійності вхідного газового палива та калорійності вихідних газів. По даних вимірюваннях система автоматичного керування здійснює регулювання співвідношення паливо- повітря, підтримуючи калорійність відхідних газів на мінімальному значенні, забезпечуючи максимальний ККД установки.Accordingly, the higher the caloric content, the less gas must be consumed to obtain the same amount of heat. As a result, one of the main tasks of the automatic gas-air ratio control system is to ensure the optimal fuel-air ratio, and at the output to obtain the maximum amount of heat as a result of fuel combustion. At the same time, it is necessary to take into account the qualitative composition of the fuel. For this, continuous measurement of the calorific value of the incoming gas fuel and the calorific value of the outgoing gases is carried out. Based on these measurements, the automatic control system adjusts the fuel-air ratio, keeping the calorific value of exhaust gases at a minimum value, ensuring the maximum efficiency of the installation.

Запропонований спосіб здійснюють наступним чином.The proposed method is carried out as follows.

Спосіб включає безперервне вимірювання калорійності вхідного газового палива та вихідних димових газів за допомогою калориметрів (наприклад СУМ400 виробництва АріЇ Епйигоре) безперервної дії, встановлених у газопроводі перед пальником та у димоході установки відповідно. Сигнали з калориметрів надходять на вхід контролера, що формує сигнал на управляючий блок частотного перетворювача, який плавно змінює оберти нагнітального вентилятора, змінюючи кількість повітря, що подається в топку енергетичної установки.The method includes continuous measurement of the calorific value of the incoming gaseous fuel and the outgoing flue gases using calorimeters (for example, СУМ400 produced by AriYi Epiigore) of continuous operation, installed in the gas pipeline in front of the burner and in the chimney of the installation, respectively. The signals from the calorimeters enter the input of the controller, which generates a signal to the control unit of the frequency converter, which smoothly changes the revolutions of the injection fan, changing the amount of air supplied to the furnace of the power plant.

Внаслідок цього змінюється коефіцієнт співвідношення паливо-повітря Кс. Залежно від даного коефіцієнта, змінюється ККД установки, від якого безпосередньо змінюється калорійність вихідних газів. По сигналу калорійності вихідних газів, контролер здійснює корекцію Ке, підтримуючи ККД енергетичної установки на максимальному значенні.As a result, the fuel-air ratio coefficient Ks changes. Depending on this coefficient, the efficiency of the installation changes, which directly changes the calorific value of the output gases. According to the calorific value signal of the output gases, the controller performs Ke correction, maintaining the efficiency of the power plant at the maximum value.

Для цього контролер працює в режимі екстремального регулятора, підтримуючи мінімальне значення калорійності вихідних газів Двих як функції двох змінних: калорійності вхідного газового палива двх та коефіцієнта співвідношення газ-повітря Кс, тобто ОДвих -(Двх, Кс) - тіпFor this, the controller works in the mode of an extreme regulator, maintaining the minimum value of the calorific value of the output gases Dvyh as a function of two variables: the calorific value of the input gas fuel dvyh and the gas-air ratio coefficient Ks, i.e. ODvyh -(Dvyh, Ks) - tip

Даний спосіб автоматичного керування забезпечує мінімізацію затрат палива на одиницю виробленого тепла і за рахунок керування співвідношенням газ-повітря дозволяє досягати максимально можливий ККД установки. Завдяки тому, що запропонована система керування вимірює прямий показник теоретично можливої ефективності енергетичної установки - теплотворну здатність палива, на відміну від аналогів, є універсальною для будь-якого складу вхідного газового палива. В порівнянні з існуючими способами, даний спосіб потребує менше технічних засобів, завдяки чому є надійнішим та має нижчу собівартість.This method of automatic control ensures the minimization of fuel consumption per unit of produced heat and, due to the control of the gas-air ratio, allows to achieve the maximum possible efficiency of the installation. Due to the fact that the proposed control system measures a direct indicator of the theoretically possible efficiency of the power plant - the calorific value of the fuel, unlike analogues, is universal for any composition of the input gas fuel. Compared to the existing methods, this method requires less technical means, thanks to which it is more reliable and has a lower cost.

Джерела інформації:Sources:

Зо 1. Плетнев Г.П. Автоматизированное управление обьектами тепловьїх злектростанций. - М.:From 1. Pletnev H.P. Automated control of objects of thermal power stations. - M.:

Знергоиздат. 1981. - 368 с. 2. Патент РФ Мо2247900, Р2ЗМ 1/02, 2005 3. Знергетика: история, настоящее и будущее. Т. 1. От огня и водьі к злектричеству/ В.Й.Znergoizdat 1981. - 368 p. 2. Patent of the Russian Federation Mo2247900, R2ZM 1/02, 2005 3. Energy: history, present and future. T. 1. From the fire and the guide to electricity/ V.Y.

Бондаренко, Г.Б. Варламов, И.А. Вольчин, И.Н. Карп, О.В. Колоколов. - К., 2005. - 304 с.Bondarenko, G.B. Varlamov, I.A. Volchyn, I.N. Karp, O.V. Kolokolov - K., 2005. - 304 p.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A method of automatic control of the gas-air ratio with correction for the caloric value of the outgoing gases, which includes the measurement of fuel and air consumption signals supplied to the setter, in which, during operation, the content is continuously measured using a sensor installed in the gas path of the chimney of carbon monoxide in flue gases and together with the setter form signals to the control unit in the form of a frequency converter for smooth control of the electric motor of the smoke cleaner and (or) fan, constantly maintaining the content of carbon monoxide in flue gases in the amount of 0.1-0.2 956, which differs by additionally continuously measuring the calorific value of gas fuel with the help of a calorimeter installed at the entrance to the furnace, and at the same time using another calorimeter to measure the calorific value of the output (flue) gases, the signals from which are sent to the controller - a tracking regulator of continuous action of the extreme type, the target function which has a minimum calorie content output gases are two, and the input parameters are the ratio coefficient Ks and the calorific value of BO gas fuel at the input ODex, Ovyh-Kse, Ovh), and the control system cannot influence the two, but depending on its value, it corrects Ks, reaching a minimum of AOvyh.