Автоматическое управление сжиганием топлива с учетом его состава и кислородного потенциала

касаться на комплексной плоскости окружности с заданным индексом М. Радиус окружности r = M / ( M2 - 1 ), а ее центр лежит на отрицательной вещественной полуоси и отстоит от начала координат на расстояние R = M2 /(M2- 1 ).

Графический расчет (рис. 2) начинают с построения на комплексной плоскости АФХ объекта (см. табл. 2). Затем строят АФХ разомкнутой системы при К рег = I и различных значениях времени изодрома : Т и1 = 0,3 с; Т и2 =0,5 с; Т и3 = 0,7 с; Т и4 = 0,9 с. Для этого к каждому вектору АФХ объекта прибавляется вектор с модулем А = А об / Т и  (табл. 3), повернутый на угол 90о по часовой стрелке.

Из начала координат проводят луч под углом :

Таблица № 2. Расчет амплитудно-фазовой характеристики.

, рад / c A об (), оС /% хода  об (), град. Re (АФХ) Im (АФХ)

0,0000 1,4100 0,0 1,4100 0,0000

0,1500 1,4086 -5,8 1,4013 - 0,1435

0,3000 1,4046 -11,7 1,3754 - 0,2847

0,4500 1,3978 -17,5 1,3328 - 0,4213

0,6000 1,3885 - 23,4 1,2744 - 0,5512

0,7500 1,3765 - 29,2 1,2012 - 0,6723

0,9000 1,3620 - 35,1 1,1145 - 0,7828

1,0500 1,3450 - 40,9 1,0161 - 0,8813

1,2000 1,3256 - 46,8 0,9075 - 0,9662

1,3500 1,3036 - 52,7 0,7908 - 1,0364

1,5000 1,2792 - 58,5 0,6678 - 1,0911

1,6500 1,2523 - 64,4 0,5409 - 1,1295

1,8000 1,2229 - 70,3 0,4122 - 1,1514

1,9500 1,1909 - 76,2 0,2841 - 1,1565

2,1000 1,1564 - 82,1 0,1592 - 1,1454

2,2500 1,1193 - 88,0 0,0397 - 1,1186

2,4000 1,0799 - 93,8 - 0,0719 - 1,0775

2,5500 1,0382 - 99,6 - 0,1736 - 1,0236

2,7000 0,9946 - 105,4 - 0,2636 - 0,9591

2,8500 0,9495 - 111,0 - 0,3406 - 0,8863

3,0000 0,9032 - 116,6 - 0,4040 - 0,8078

3,1500 0,8563 - 122,0 - 0,4537 - 0,7262

3,3000 0,8092 - 127,3 - 0,4899 - 0,6440

3,4500 0,7625 - 132,4 - 0,5138 - 0,5634

3,6000 0,7166 - 137,3 - 0,5265 - 0,4862

3,7500 0,6720 - 142,0 - 0,5296 - 0,4136

3,9000 0,6290 - 146,5 - 0,5247 - 0,3468

4,0500 0,5878 - 150,9 - 0,5133 - 0,2863

4,2000 0,5486 - 155,0 - 0,4971 - 0,2321

4,3500 0,5117 - 158,9 - 0,4773 - 0,1843

4,5000 0,4769 - 162,6 - 0,4551 - 0,1427

4,6500 0,4444 - 166,1 - 0,4314 - 0,1066

4,8000 0,4141 - 169,5 - 0,4071 - 0,0758

4,9500 0,3859 - 172,6 - 0,3827 - 0,0496

5,1000 0,3597 - 175,6 - 0,3587 - 0,0276

5,2500 0,3355 - 178,4 - 0,3354 - 0,0091

5,4000 0,3131 - 181,1 - 0,3130 0,0062

5,5500 0,2924 - 183,7 - 0,2918 0,0187

5,7000 0,2733 - 186,1 - 0,2717 0,0290

5,8500 0,2556 - 188,4 - 0,2529 0,0372

6,0000 0,2393 - 190,6 - 0,2352 0,0438

=arcsin (1/M)=arcsin (0,77) = 50,5o к отрицательной вещественной полуоси, строят окружности с центрами на отрицательной вещественной полуоси, касающиеся одновременно луча АФХ разомкнутой системы при различных значениях Т и. Измеряют в соответствующем масштабе радиусы полученных окружностей  и рассчитывают: K рег = [М / ( M2-1)] * (1/) = 1,88/.

Таблица № 3.

Значения А для построения АФХ разомкнутой системы.

Частота , рад/c A для Т и = 0,3 c A для Т и = 0,5 c A для Т и = 0,7 c A для Т и = 0,9 c

0,7500 2,5240 1,5144 1,0817 0,8413

0,9000 2,0489 1,2294 0,8781 0,6830

1,0500 1,6973 1,0184 0,7274 0,5658

1,2000 1,4204 0,8523 0,6088 0,4735

1,3500 1,1915 0,7149 0,5107 0,3972

М 1 1,88

K рег = * = ;

М2 - 1 r r

Измеренные в соответствующем масштабе радиусы полученных окружностей r и K рег записываем в табл. 4.

Таблица № 4. Расчетные данные.

Т и, с 0,3000 0,5000 0,7000 0,9000

r ,oC / % хода 4,9200 2,9100 2,3000 1,9500

К рег, % хода / oC 0,3421 0,6060 0,8174 0,9641

.

Графический расчет приведен на рис.2.

На плоскости настроек регулятора строим зависимость К рег от Т и (рис.5.) и находят точку с наибольшим отношением К рег / T и (точка касания прямой, выходящей из начала координат). Настройки соответствующие, этой точке K рег. oпт. = 0,65 % хода // oC и Т и. oпт. =0,55 c, обеспечивают минимальное значение квадратичного интегрального критерия качества при М = = 1,3. Зависимость К рег от Т приведена на рис.3.

(рис.2)

(рис.3)

Выводы.

При рассмотрении существующих способов и систем регулирования соотношения топливо – воздух было установлено что для высокоэффективного регулирования необходим учет и по возможности стабилизация параметров топлива и воздуха при подводе их к зонам горения. Для снижения количества вредных выбросов и повышения экономичности сжигания топлива необходима синхронизация срабатывания регулирующих органов на газо – и воздухопроводах а в некоторых случаях и задаваемое опережение в срабатывании одного из них. Так же установлено что регулирование соотношения только по сигналу обратной связи например по содержанию кислорода или смеси углерода в продуктах сгорания не может обеспечить высокую эффективность сжигания топлива переменного состава даже при наличии достаточно точного и малоинерционного датчика кислородного потенциала. Предложенная система управления сжиганием топлива в значительной мере свободна от недостатков присущим рассмотренным существующим системам совмещающая в себе принцип компенсации входных возмущений в момент их появления исключение внесения дополнительных возмущений в процессе регулирования и точное поддержание заданного состояния за счет использования сигнала обратной связи характеризующего результат управления.

На основании проведенной работы был осуществлен синтез системы управления сжиганием топлива с учетом его состава и кислородного потенциала печной атмосферы. Приведенное в работе построение системы позволяет резко снизить погрешность реализации управляющих воздействий и повысить надежность всей системы. Работа самостоятельных подсистем : регулирования температуры в зоне и давления в печи учета параметров топлива и воздуха выбора соответствующего условиям работы печи коэффициента расхода воздуха расчета стехиометрического соотношения и необходимого расхода воздуха управление расходом воздуха измерения кислородного потенциала и формирования корректирующих импульсов взаимно синхронизирована управляющей программой что обеспечивает высокую эффективность сжигания топлива при одновременном уменьшении количества вредных выбросов.

Справочная литература.

1. Ницкевич Е. А., Шор В. И. - Бюл. ин-та «Черметинформация», «Черная металлургия», 1985, №6, с.3-20.

2. Сегаль А. М., Буглак Л. И., Франценюк И. В. и др. - Сталь, 1977, №9, с.852-853.

3. Тихомиров А. И., Шистеров В. Н., Заряницкий Ю. А. - Металлург, 1982, №1, с.34-36.

4. Масалович В. Г. Экономия топлива в металлургических печах. М: Металлургия, 1981, с.45-51.

5. Буглак Л. И., Климовицкий М. Д., Белянский А. Д. и др. - Сталь, 1987, №6, с.96-99.

6. Стеркач И. Е. - В кн. «Совершенствование проектов доменных, сталеплавильных цехов и отделений непрерывной разливки стали», М: Металлургия, 1985, с.48-57.

7. Линчевский В. И. Топливо и его сжигание. М: Металлургиздат, 1959, с.400.

8. Шульц Л. А., Богоявленский М. С., Лебедев Н. Н. - В кн. Повышение технико-экономических показателей металлургических печей. М: Металлургия, 1986, с.78-83.

9. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. М: Энергия, 1978, с.704.

10. Земельман М. А. Автоматическая коррекция погрешности измерительных устройств. М: Издательство стандартов, 1972, с.199.

11. Гуськов Б. И., Кряжев Б. Г. Газификации промышленных предприятий, М: Стройиздат, 1982, с.386.

Содержание.

1.Введение…………………………………………………………….2

2.ГСС как объект автоматизации……………………………………3

3.Выбор локальных