Общая часть
Характеристика объекта автоматизации
Котлоагрегат включает в себя паровой котел с топкой, пароперегреватель,
водяной и воздушный подогреватели, тягодутьевые устройства.
Химически очищенную и подогретую воду питательные насосы подают в верхний барабан котла. Из барабана благодаря естественной циркуляции вода проходит через трубы радиационных и конвективных поверхностей нагрева, превращаясь в насыщенный пар. Отделение пара из пароводяной смеси происходит с поверхностей воды в верхнем барабане котла. После удаления влаги пар перегревают, регулируют его температуру и передают по коллектору в магистраль котельной. Отработанный пар после турбин конденсируют и возвращают для питания котла. Потери пара и конденсата пополняют водой. Воду для питания химически отчищают от солей и деаэрируют, удаляя растворенные в воде газы. Небольшое количество солей остается при испарении их концентрация повышается, ее снижают непрерывной продувкой котла, сливая некоторое количество воды из циркуляционного контура котла.
Работу агрегата характеризуют основные выходные величины: паропроизводительность, которую измеряют количеством вырабатываемого пара, определяемое его важнейшими параметрами - давлением и температурой; экономичность работы, определяемая по расходу топлива на единицу вырабатываемого пара.
Основными входными возмущающими воздействиями процесса являются: изменения потребления пара турбинами и изменение давления пара в паровой магистрали (при параллельной работе нескольких котлов на общую паровую магистраль), колебания в подаче топлива и его теплоте сгорания. Основные управляющие входные величины – это расходы топлива, воздуха для горения, воды и тяга.
Обзор существующих схем АСР тепловой нагрузки.
Чтобы поддержать экономичный и устойчивый режим работы котлоагрегата необходимо, чтобы процессы горения и парообразования были тесно связаны. Количество сжигаемого топлива, а точнее, тепловыделение в топке в установившемся режиме должно соответствовать количеству вырабатываемого пара. Показателем тепловыделения является тепловая нагрузка, которая характеризует количество тепла, воспринимаемого поверхностями нагрева в единицу времени. По этому, процесс регулирования тепловой нагрузки, по сути, является процессом регулирования подачи топлива.
1.АСР регулирования подачи топлива по схеме «задание - топливо»
Регулирование давления пара производится группой парогенераторов с помощью главного регулятора и стабилизацией подачи топлива отдельных агрегатов. Схема варианта на рисунке 1
рис 1
Рисунок «задание – топливо»
1,2 –регуляторы топлива; Вт`, Вт``- сигналы по расходу топлива; 3- главный регулятор; ЗРУ - задатчик.
К регуляторам топлива 1,2подводятся дополнительные сигналы, по расходу топлива, позволяющие значительно уменьшить запаздывание в подаче топлива при самопроизвольных изменениях его расхода и улучшить качество переходных процессов по давлению пара. Задание по расходу топлива регуляторам 1и 2 в зависимости от давления в общем паропроводе устанавливается главным регулятором 3,а доля участия отдельных агрегатов в суммарной паровой нагрузке устанавливается с помощью задатчиков ЗРУ. Данная схема не учитывает топочные возмущения, к которым относят: изменение калорийности топлива и самопроизвольное изменение расхода топлива при изменении давления в газопроводе. Наличие топочных возмущений приводит к появлению запаздывания в работе рассмотренной схемы. Поэтому, кроме сигнала от главного регулятора, к регуляторам тепловой нагрузки подают сигналы, пропорциональные расходу топлива. Такую схему применяют только при жидком и газообразном топливе, т.к. нет надежного датчика расхода твердого топлива. Поэтому при использовании пылевидного топлива применяют схему «задание-тепло».
2. АСР подача топлива по схеме «задание – тепло»
Регулирование давления пара со стабилизацией тепловой нагрузки.
На этой схеме управление подачей топлива в топку каждого из агрегатов осуществляется регуляторами топлива 4 и 5 находящиеся под воздействием входных сигналов по заданию и по теплу. Расход пара измеряется по перепаду и сигнал формируется с помощью преобразователя давления и дифференциатора 2 и 3. Регулятор давления пара 1 выполняет функции автоматического задатчика, по отношению к регуляторам топлива 4и 5, является корректирующим регулятором. Доля участия каждого агрегата задается ручным задатчиком ЗРУ. Паровая нагрузка каждого из пароагрегатов стабилизируется, с помощью регуляторов подачи топлива 4и 5 (исполняют роль регуляторов тепловой нагрузки). При изменения общий паровой нагрузки, со стороны турбины возмещается, изменением задания за счет регулятора 1, а топочные возмущения 4и 5.
В данном случае эти схемы слишком громоздкие, а введение корректирующих звеньев усложняет регулирование, стоит использовать типовую одноконтурную схему расхода газа, которая имеет вид:
рис 3
К регулятору 1 подводится сигнал расхода топлива Вт`, где сравнивается с сигналом от задатчика и при наличии сигнала рассогласования наносится управляющее воздействие.