Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Технология /

Автоматическое управление сжиганием топлива с учетом его состава и кислородного потенциала

←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7 8 



Скачать реферат


рассчитывается из отношения и сравнивается с заданным. Имеющаяся разность отрабатывается изменением расхода воздуха. Заданное значение уточняется по результатам контроля содержания кислорода в отходящих газах. Такая всеохватывающая система в комбинации с вышеописанной исключающей запаздывание может обеспечить практически идеальное регулирование n для объекта с сосредоточенными параметрами например нагревательного колодца с одной горелкой.

Однако для объектов с распределенными параметрами например многозонной методической печи с большим количеством горелок определение отношения расходов топлива и воздуха после приведения их к нормальным условиям следует вести в каждой зоне после первой по ходу дыма по сумме расходов в данной зоне и предшествующих ей зонах.

Такой способ регулирования позволяет поддерживать в конце каждой зоны заданный состав продуктов сгорания а также поддерживать в ней n близкое к n зад. выбранному из условий работы этой зоны в заданном для нее режиме например для томильной – в режиме без окислительного нагрева. К концу печи можно обеспечить таким образом полное сгорание топлива.

Обеспечить рациональное распределение окислителя по длине печи можно путем последовательного установления коэффициента его расхода для каждой зоны начиная от томильной. При этом если в конце печи обнаружится избыток окислителя то его подачу в зоны уменьшают в направлении обратном движению металла а при недостатке – увеличивают в направлении движения металла. Коэффициент расхода изменяют циклично в диапазоне от 07 - 14 с последовательно уменьшающимся шагом от зоны к зоне в пределах 02 - 005 в каждом цикле. Такое последовательное приближение к n опт. для всей печи за счет отхода от n опт. в каждой зоне обеспечит улучшение использования топлива и снижение окалинообразования.

Все описанные способы и системы усовершенствуют традиционную схему регулирования объемного соотношения топлива и воздуха и при всех их достоинствах являются системами стабилизации входных параметров работающими без сигнала обратной связи. В качестве такого сигнала может быть использован сигнал о количестве кислорода в продуктах горения. Достоверность такого сигнала в качестве обратной связи может оказаться крайне низкой по причинам которые будут рассмотрены ниже для ряда же объектов он может явиться очень полезным параметром особенно на некоторых стадиях их работы.

Использование такого сигнала очень перспективно например при управлении отоплением колпаковых печей отжига или нагревательных колодцев. В период нагрева и вплоть до начала выдержки когда расход топлива велик и даже незначительные отклонения от n опт. вызывает большие потери корректировка работы системы регулирования соотношения по содержанию О2 в отходящих газах или непосредственное регулирование расхода воздуха по этому параметру обеспечивает значительную экономию топлива.

В период выдержки когда расходы газа и воздуха снижаются до величин при которых горелка начинает работать неустойчиво поддерживать заданное значение О2 уже невозможно. Поэтому импульс О2 отключают оставляя только его контроль расход газа определяет регулятор температуры а расход воздуха – система регулирования соотношения или его стабилизируют на уровне обеспечивающем устойчивую работу горелки и минимально допустимое давление внутри печи.

Для методических печей при снижении их нагрузки поддержание постоянной величины заданного содержания О2 в продуктах горения не целесообразно даже еще и при устойчивой работе горелок. Отключение корректирующего сигнала надо производить на время открытие заслонок окон посада и выдачи через которые в печь устремляются большие массы холодного воздуха существенно нарушающие процессы сжигания топлива и нагрева металла. Устройство управления процессом горения в нагревательных печах имеет контур управления температурой путем изменения расхода топлива. По расходу топлива устанавливается расход воздуха который корректируется по отклонению измеренного содержания кислорода в продуктах горения от заданного которое в свою очередь устанавливается с учетом нагрузки печи. При открытие заслонок корректирующий сигнал отключается а вместо него подключается другой сигнал обеспечивающий изменения расхода воздуха на величину ориентировочно равную количеству холодного воздуха поступающего через открытое окно. При закрытие заслонок этот сигнал отключается расход воздуха возвращается к первоначальному значению. Через некоторое время необходимое для стабилизации горения подключается корректирующий импульс по содержанию кислорода.

Метод прямого регулирования расхода воздуха по содержанию кислорода при всей его кажущейся простоте до сих пор не нашел широкого применения даже на объектах работающих при нагрузках близких оптимальным. Причиной является рассмотренное выше запаздывание как в измерительной системе так и в отработке регулирующего воздействия. В результате анализа частоты следования возмущений требующих изменения расхода воздуха и времени запаздывания этого изменения на примере теплоэнергетического котла работающего при 80% нагрузке показано что время работы с n заметно отличается от n опт. составляет почти половину времени работы котла и не может быть уменьшено. Хорошие результаты могут быть получены либо при устранении запаздывания либо при стабилизации параметров топлива и воздуха и нагрузки агрегата.

Для частичной компенсации запаздывания вводят сигнал по расходу воздуха организуют дифференциальную цепочку уже в системе измерения и суммируют два параметра характеризующих процесс – содержание кислорода и недожог. Для этого сигнал по расходу воздуха дифференцируют сигнал химического недожога инвертируют и суммируют с сигналом содержания кислорода суммарный сигнал преобразуют в линейный и совместно с дифференцированным сигналом по расходу воздуха используют для формирования регулирующего воздействия. Кроме уменьшения запаздывания такой способ регулирования позволяет поддерживать минимальное содержание О2 и избежать остаточной неравномерности регулирования.

Стремление работать с минимальным содержанием О2 объясняется попытками выйти на экстремум зависимости тепловыделения от коэффициента расхода воздуха. Однако эта зависимость достаточно размыта и наклон кривой слева больше чем справа. Следовательно даже идеальный регулятор обеспечит погрешность удержания экстремума слева большую чем справа. Для устранения этого дефекта и обеспечения максимального использования энергии топлива дополнительно измеряют разность средних наклонов левой и правой ветвей формируют корректирующий сигнал пропорциональный этой разности и суммируют его с основным сигналом задания регулятору соотношения.

Работа с предельно малым содержанием кислорода ведет к тому что в факеле по его длине одновременно присутствуют и О2 и СО даже при n > 1. Если обозначить величину недожога за О  то наибольшая температура в факеле будет в точке где n – О =1. Если при установке датчика температуры в этой области задать желаемое содержание СО и начальную температуру факела то высокое качество управление процессом горения можно обеспечить за счет того что оптимальный расход воздуха стабилизируется в зависимости от параметра качества процесса горения который однозначно характеризует этот процесс. Для реализации этого способа необходимо в схему регулирования соотношения объемов топлива и воздуха ввести корректирующий импульс по отклонению произведения температуры на соотношение от заданного для этого произведения постоянного значения определяемого из заданных начальных температуры и концентрации О2 и СО.

Наиболее простой системой поиска оптимального соотношения является система с экстремальным регулятором попытки внедрить которую на отечественных заводах ведутся с 50 – х годов.

В качестве входного параметра система использует температуру в зоне горения и изменяет расход воздуха до достижения максимальной температуры а затем поддерживают ее вблизи максимума попеременным изменением n в обе стороны. При всей кажущейся простоте система не прижилась на нагревательных печах. Первый и основной ее недостаток в отсутствии представительной точки контроля температуры. Каждая горелка в зоне горит по своему в зависимости от режима работы зоны меняется местоположение факелов и их яркость через зону проходит металл с различной температурой и радиационными свойствами и т. д. В результате система обеспечив максимальную температуру в точке контроля заводит всю зону и эффективность сжигания топлива в далеко неоптимальную области. Второй недостаток связан с рассмотренными выше последствиями запаздывания в отработке изменения расхода воздуха по сравнению с изменениями расхода топлива. Этот недостаток усугубляется еще и тем что система сама постоянно изменяет n и оценивает результат который появляется только через некоторое время в течении которого идет сжигание топлива при n = n опт. Система достаточно хорошо и быстро подводит n к области n ном. если соотношение было далеко от оптимального но в таких режимах работают очень редко и как правило преднамеренно т.е. вмешательство системы не требуется.

Поэтому для систем работающих только по поиску экстремума необходимо формировать сложный входной сигнал отражающий действительно

←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7 8 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»