2.2 Барабанный паровой котел как объект управления
Производство электроэнергии на ТЭС обычно проходит несколько
стадии: сначала сжигание горючего в котле, в итоге образуется пар заданной температуры и давления, и дальнейший в туё рбогенераторе преобразование энергии пара в электрическую энергую. В сегодняшние дни котел и турбогенератор по конструкции соединяются в единый аппарат, который является энергоблоком «котел-турбина».
Топливо поступает в топку вместе с воздухом в количестве QB, через горелочные устройства. Топливо сгорает факельным способом. Воздух нагревается при помощи вентилятора ДВ и еще в воздухоподогревателе 9 заранее нагревают.
При сжигании природного газа образовавшийся дымовые газы QГ
уносится из топки, которому способствует дымосос ДС. По пути они
просачивается через поверхности нагрева пароперегревателей 5, 6, экономайзера 8, воздухоподогревателя 9 и выходят в атмосферу через
дымовую трубу. Циркуляционном контуре 2 процесс парообразования начинается в подъемных трубах, экранирующих камерную топку и оснащаемых водой из опускных труб 3. Из барабана насыщенный пар 4 поступает в пароперегреватель, где за счет радиации огня нагревается до назначенной температуры, а так же способствует конвективный обогрев топочноми газами. Еще одновременно пароохладитель 7 с помощью впрыска воды регулируют температуру перегрева пара.
Главными регулируемыми величинами котла являются расход
перегретого пара, его температура и давление. Расход пара представляет собой переменную величину, а его температура и давление придерживается вблизи постоянных значений в границе допустимых отклонений, что определенно требованиями работы турбины в заданном режиме или другого пользователя тепловой энергии.
Помимо еще, следует придерживать вблизи допустимых отклонений
значения последующих величин:
• регулирования уровня воды в барабане ─ при отклонение регулятор воздействует на подачи питательной воды ;
• разрежения в топке ─ воздействуя на подачу дымососа, изменяет
количества эвакуиремых дымовых газов из топки;
• регулирования чрезмерного количества воздуха за пароперегревателем воздействует на изменение подачи дутьевых вентиляторов, накачевающих воздух в топку;
• концентрации оксидов азота в дымовых газах ─ регулируют, например, подачей вентиляторов рециркуляции газов в топку;
Рисунок 16 - Принципиальная технологическая схема барабанного котла:
ГПЗ - главная паровая задвижка; РПК – регулирующий питательный
клапан; 1 – топка; 2 – циркуляционный контур; 3 – опускные трубы;
4 – барабан; 5,6 – пароперегреватели; 7 – пароохладитель; 8 – экономайзер; 9 – воздухоподогреватель.
Упомянутые величины изменяются из за регулирующих воздействий и
под влиянием внутренних и внешних воздействий, имеющих детерминированный или случайный характер. Котел в целом считают
направленного действия, например по каналу топливо-расход. Тем не менее некоторые выходные величины параллельно являются как входными величинами по отношению к другим. К примеру, расход перегретого пара обозначаясь выходной величиной относительно к расходу топлива, еще служит входной величной по части к температуру и давлению перегретого пара. Стало быть, котел как объект управления – сложная динамическая система с несколькими взаимосвязанными выходными и входными величинами (рисунок 16.1).
Рисунок 16.1 - Схема взаимосвязей между входными и выходными
величинами в барабанном котле.
Но есть некоторые отдельные участки по основным каналам, такие как
расход топлива - давление, расход воды на впрыск – пароперегрев и другие разрешает поддержание регулируемых величин с помощью односвязных систем.
Но произносится ориентация отдельных участков основных каналов
мероприятий по борьбе, таких как инъекции потока воды ─ перегрева, давления топлива и другой ─ позволяет стабилизации контролируется переменные независимыми односвязных систем.
При этом регулирующее влияние воздействие какого-нибудь участка (сплошные полосы) используется ключевым методом стабилизации его выходной величины, а другие воздействия (штриховые полосы) считают относительно к данному участку внутренними или же внешними возмущениями.
К системе управления барабанным котлом включает к себе автономные САР процессов парообразования и горения, температуры питания, перегрева пара и водяного примуса.
3. Основная часть барабанного котла
3.1 Системы автоматического регулирования барабанных котлов
Конструкционные специфики барабанных котлов дает возможность
разделить многомерную систему регулирования на небольшое количество условно независимых систем, между которых основное значение относится системам стабилизации уровня воды в барабане, оптимизация качества процесса горения горючего и температура перегретого пара .
3.2 Система регулирования уровня в барабане котла
Регулировку питания котельных аппаратов сводится к сохранение материального баланса меж подачей воды и отводом пара. Уровень воды в барабане котла считается параметром описывающим материальный баланс. Качества регулирования уровня определяет целостность работы котельного аппарата. Понижение уровня ниже разрешенных пределов имеет возможность привести работу циркулирования в экранных трубах к нарушению, в следствии чего случится увеличение температуры стен обогреваемых труб. Существенное увеличение уровни в барабане помимо прочего имеет возможность привести в аварийным ситуациям, поскольку при завышенном уровне вероятен попадание воды в пароперегреватель и турбину, собственно вызовет занос пароперегревателя солями либо неисправность турбины. Из произнесенного понятно, собственно в том числе и кратковременное понижение или же увеличение уровня сверх установленных пределов неприемлимо. В соответствие к точности сохранения уровня предъявляются чрезвычайно высочайшие условия. Точность сохранение уровня на заданном значении плюс еще равномерность подачи питательной воды определяется качеством регулирования питания. Нужно сделать так чтоб питательная вода в котел поступала равномерно, поскольку много и внушительное изменения расхода воды имеют все шансы вызвать существенный температурные напряжения в сплаве экономайзера. Раз в стабильном режиме положение уровня воды в барабане формируется состояние материального баланса, то на динамических режимах на положение уровня воздействует множества возмущений. Главными из них считаются: изменение расхода питательной воды:
1. конфигурация пароемкости котла при изменении перегрузки потребителя;
2. при изменение перегрузки топки изменение паропроизводительности;
3. колебание температуры питательной воды. Разберем конкретнее динамические характеристики барабанного котла как объекта регулирования уровня по разным каналом возмущающих и регулирующих влияний.
3.3 Система регулирования температуры перегретого пара
На рисунке 18 показана за пароперегревателем ПП схема системы регулировки температуры пара П.П , данное схема с дополнительной регулируемой величиной - температурой пара за пароохладителем ПО П.O. Выполняющий в БФ составление сигнала обязано обеспечить пропадание его влияния на за датчик регулятора температуры РТР в стационарных режимах. Применение информации о дополнительной регулируемой величине дает защищает главную регулируемую значение от возмущения, идущих со стороны пароохладителя ПО (от падение температуры пара на входе в пароохладитель и случайной изменения расхода охлаждающей воды). Регулирующим влиянием считается изменение позицию клапана подачи прохладный воды на пароохладитель.
Рисунок 28. Пароперегревателем ПП схема системы регулировки температуры пара П.П
Заключение
Микропроцессорные контроллеры предназначены для автоматизации непрерывных, непрерывно-дискретных и периодических технологических процессов. Контроллеры позволяют принимать и преобразовывать посту-пающую от датчиков контрольную информацию, вырабатывать управляю-щие (командные) воздействия и осуществлять взаимодействие и обмен информацией с оператором технологического объекта управления (ТОУ).
Произведен анализ технологического процесса производства пара. На основании литературных данных разработаны математические модели участков барабанного котла. Описывается макет генерации пара барабанного котла. Произведен анализ макро и микроструктуры автоматизированного технологического процесса барабанного котла. В результате выполнения проекта был спроектирован диспетчерский пункт автоматической системы регулирования макета барабанным котлом.
Список литературы
1. Контроллеры, регулирующие микропроцессорные ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 / Отраслевой каталог. Вып 6. М.: Информприбор, 1987.
2. П.Н.Мануйлов «Теплотехнические измерения и автоматизация тепловых процессов».
3. Основы автоматизации управления производством/ Под ред. И. М. Макарова.-М,:Высш.шк.,1983.
4. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования/Под ред. А. С. Клюева.- М.: Энергоатомиздат,1989.
5. Плетнев Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов. –М.: Издательство МЭИ, 2005.
6. Стефани Е. П. Основы расчета регуляторов теплоэнергетических процессов.-М.:Энергоиздат,1972.
7. Двойнишников В.А. «Конструкция и расчет котлов и котельных установок.» М.:Машиностроение, 1988.
8. Министерство энергетики и электрификации Казахстанской ССР,Республиканское специализированное производственное предприятие «Казтехэнерго».Инструктивные материалы Алма-Ата ,1990.
Приложения
Котел как комплексный объект регулирования
Система автоматического регулирования питания в барабанном котле
Регулирование водного режима барабанногопараперегревателя: а-схема регулирования продувки с трехимпульсным регулятором; б-принципиальные схемы регулирования продувки и вводафосфатов; 1-барабан; 2-регулятор продувки; 3-импульсатор расхода пара; 4 - пусковое устройство; 5-мерный бак; 6-плунжерный насос; 7-корректирующий прибор.