Устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры печи с импульсной подачей топлива

 

Изобретение относится к автоматизации ,в частности, к устройствам управления тепловым режимом в многозонных нагревательных и термических печах с импульсной подачей топлива. Целью изобретения является расширение области применения устройства, повышение качества термообработки и экономии топлива за счет последовательного включения групп горелок разных контуров регулирования друг за другом независимо от уровня управляющих воздействий и ограничения минимальных длительностей и пауз включения групп горелок. Устройство содержит контуры регулирования температуры с общим задатчиком, датчиками, элементами сравнения, блоками регулирования, ограничителями, элементами И и ИЛИ, широтно-импульсными модуляторами с компараторами, генератором пилообразного сигнала в первом контуре и интеграторами и источниками опорного сигнала в остальных контурах, блоками согласования с триггерами, элементами НЕ и элементами задержки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры в печах с импульсной по- ОО дачей топлива содержит в частном варианте каналы 1-3 регулирования температуры (в общем случае число каналов n 3) с расположенными в каждом из контуров последовательно соединенными датчиком 4 температуры,эле- и ментом 5 сравнения, регулирующим блоком б, последовательно соединенными широтно-импульсным модулятором 7, элементом ИЛИ 8, элементом И 9 и исполнительным элементом 10 включения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4334496/24-24 (22) 27.11.87 (46) 07.08.89, Бюл. 11 29 (71) Всесоюзыяй научно-исследовательский и проектный институт "Теплопроект" (72) Я.М.Гречишников, В.В.Курносов и М.Л.Белов (53) 621.535.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 377752, кл. С 05 F 3/00, 1973.

Колкер М.И . и др. Электропечи со-. противления с широтно-импульсным управлением с применением тиристоров °

М.: Энергия, 1977, с.92"93. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВКЛ10ЧЕНИЕМ ГРУПП ГОРЕЛОК ПРИ: РЕГУЛИРОВА-

НИИ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПЕЧИ С ИМПУЛЬСНОЙ

ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА (57) Изобретение относится к автома-.. . тизации, в частности к устройствам управления тепловым режимом в многозонных нагревательных и термических

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования, в частности к устройствам управления тепловым режимом в многозонных нагревательных и термических печах с импульсной подачей топлива, и,может найти применение в машино" строительной, металлургической промышленности и в других отраслях хозяйства.

Цель изобретения — расширение области применения и экономия топлива.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

„„SU„„1499328,:-А1

".1ечах с импульсной подачей топлива.

Целью изобретения является расшире. ние области применения устройства, повышение качества термообработки и экономии топлива за счет последовательного включения групп горелок разных контуров регулирования друг за другом независимо от уровня управляющих воздействий и ограничения минимальных длительностей и nays вклю.чения групп горелок. Устройство содержит контуры регулирования темпера. туры с общим эадатчиком, датчиками, элементами сравнения, блоками регу- лирования, ограничителями, элемента" ми И и ИЛИ широтно-импульсными мо- а

Э и дуляторами с компараторами, генератором пилообразного сигнала в первом контуре и интеграторами и источниками опорного сигнала в остальных контурах, блоками согласования с триггерами, элементами НЕ и элементами задержки. 1 ил.

3 14993? групп горелок, первым 11 и вторым 12 пороговыми элементами, а также задатчик 13 температуры, общий для всех каналов 5

В первом канале широтно-импульсный модулятор 7 содержит соединенный с вторым входом компаратора 14 генератор 15 пилообразного сигнала, а во всех -остальных каналах " интегра" 10 тор 16, интегрирующий вход которого соединен с выходом источника опорно" .го сигнала данного канала, а выход интегратора 16 соединен с вторым входом компаратора 14. Каждый из кана- 15 лов, кроме последнего, снабжен огра-. ничителем 17, вход которого соединен с выходом регулирующего блока 6, а выход — с первым входом компаратора

14, в последнем контуре выход pery- 20 лирующего блока 6 соединен с первым входом компаратора 14. Устройство для управления включением горелок со-, держит также блоки 18 согласования по числу каналов минус один, вход каждого блока 18 согласования подключен к выходу компаратора 14 предыдущего канала., а выход — к входу сброса интегратора последующего канала, причем каждый блок 18 согласования выполнен в виде элемента HE 19,- выходом соединенного с S-входом первого RS"òðèãгера 20, 0-выходом соединенного с

R-входом второго RS-триггера 21, Qвыходом соединенного через элемент 35

22 временного сдвига с R-входом первого RS-триггера 20, вход элемента

НЕ 19, соединенный с S-входом второго RS-триггера 21, является входом, а Q-выход первого RS-триггера 20 - с i0 выходом элемента 18 согласования, и источник 23 опорного сигнала. Группы включаемых горелок с клапанами на линиях газа и воздуха не показаны.

Устройство представляет собой си- 45 стему программного регулирования тем" пературы в нескольких зонах печи с широтно-импульсной модуляцией выход.ной последовательности импульсов выключения горелок непрерывным управля-50 ющим сигналом с упорядоченным последователвным включением групп горелок разных зон. друг за другом.

Работа устройства осуществляется следующим образом. 55

В соответствии с уровнями сигналов задатчика 13 в каждом канагй . 1-3 регулирования регулирующий блок 6 по заданному закону (ПИ, ПИД) выраба8 4 тывает управляющий сигнал U>„1> . Диапазон изменения этого сигнала при-. нимается равным 100% и соответствующим 100% изменения усредненной тепловой нагрузки в зоне печи. Далее по ходу управляющего сигнала в ограничителе 17 каждого контура, кроме последнего, проводится ограничение сигнала по верхнему уровню U ч„ / „11, меньшему максимального значения сигнала на несколько процентов, и по нижнему уровню П>,1„„ /,< порядка нескольких процентов. Пороговое значение U 11 /„входного сигнала первого порогового элемента 11 составляет также не ск ольк о проц ен то в и больше нижнего уровня ограничения. Пороговое значение Uä />, входного сигнала второго порогового элемента 12 на несколько процентов меньше максимального значения сигнала и меньше верхнего уровня ограничения.

Если управляющий сигнал находится в диапазоне линейной части характеристики ограничителя 17 и одновременно больше минимального и меньше максимального порогов срабатывания элементов 11 и 12, то на выходе первого порогового элемента 11 имеется сигнал уровня "1", а на выходе второго порогового элемента 12 — сигнал уровня 11011 В первом (ведущем) канале регулирования управляющий сигнал сравнивается в компараторе 14 широтно-импульсного модулятора 7 с пилообразным сигналом от 0 до 100%. генератора 15, с выхода компаратора 14 последовательность импульсов с постоянным периодом Т порядка десятков секунд и коэффициентом заполнения- cj проходит без изменения через элементы ИЛИ 8 и И 9 на исполнительный элемент 10 включения групп горелок, поскольку на второй вход элемента

ИЛИ 8 подан. сигнал уровня "0", а на второй вход элемента И 9 — сигнал уровня 11 1. Коэффициенту заполнения текущей последовательности выходных импульсов соответствует усредненная за период следования импульсов тепловая нагрузка в зоне печи в ходе регулирования температуры. Во втором и других каналах регулирования, являющихся ведомыми по отношению к предыдущим контурам, работа устройства в описанном режиме проходит аналогично, однако в каждом из них работа широтно-импульсного модулятора 7 со5 14993 гласуется с работой такового из предшествующих ведущего канала. В каждом из ведомых каналов производится периодический сброс интегратора 16 госредством подачи на его вход сброса кратковременного импульса, организуемого с помощью блока 18 согласования по окончании каждого импульса на входе компаратора 14 предшествующего канала. Благодаря этому каждый раз по окончании импульса на выходе компаратора 14 предшествующего канала в интеграторе 16 последующего канала интегрирование постоянного опорного сигнала U Ä начинается .с нуля и с началом интегрирования вырабатывается импульс на выходе компаратора 14 последующего канала. Таким образом, окончанию импульса включения горелок ZO в предшествующей зоне регулирования соответствует начало импульса включения горелок в последующей зоне,благодаря чему осуществляется непрерывно-последовательное включение групп 25 горелок зон печи при работе CAP температуры.

Если управляющий сигнал в какомлибо канале больше максимального порога срабатывания, установленного в элементе 12, и меньше максимального уровня orpаничения ограничителя 17, то на выходе второго порогового элемента 12, как и первого 11, а также на выходах элементов ИЛИ 8 и И 9 бу35 дет присутствовать сигнал уровня 1 а группа горелок данного канала будет постоянно включена. В то же время с выхода ШИМ 7 этого контура на вход блока 18 согласования будет поступать последовательность импульсов, по окончании каждого из которых производится сброс интегратора 16 ШИИ 7 последующего канала. При U t, )

) U / p и в TDM числе при Ugpp 45

=lO0X горелки канала также будут постоянно включены, а благодаря ограничению управляемого сигнала в ограничителе 17 !1,цс, /0

7 будет формироваться последовательFIoсть импульсoB с Koэффициентом заполнения q, близким к единице, и на вход блока 18 согласования будут поступать сигналы с заданной периодичностью, 55

При U>Ä < !3,чщ /„0 на выходе

1 порогового элемента 11, в частности, и соответственно на выходе элемента

И 9 оудет сигнал уровня "0", горел28 6 ки канала будут постоянно отключены.

На выходе же ШИМ 7 будет формироваться последовательность импульсов с q, близким к нулю. в том числе и при

Бч„р < U „„ /д„ и U< p = 0 благодаря ограничению управляющего сигнала в ограничителе 17 U ми н / агр

Таким образом, на выходе ШИМ 7 коэффициент заполнения не принимает значения 0 и 1 и при У рр =OX и U ð=

=lOOX, в результате чего на вход олока 18 согласования всегда будут поступать импульсы с fllHM 7, а с выхода блока 18 согласования на вход интегратора 16 последующего контура будут поступать импульсы для его сброса и запуска. В то же время на выходе элемента И 9 перед выходным элементом ! 10 коэффициент заполнения может принимать значения 0 и 1 соответственно при значениях U „ =0X и U

Блок 18 согласования работает следующим образом. При включении устройства и при возникновении на выходе компаратора 14 сигнала уровня "1" (начало импульса включения горелок) на выходе блока 18 согласования будет иметься сигнал уровня "0", так как на S-вход триггера 20 подан сигнал уровня "0", на его Q-выходе будет сигнал уровня "0", так как íà S-вход триггера 21 подан сигнал уровня "1", а на Q-, âûõîäå его будет сигнал уровня "0". При установлении на .выходе компаратора !4 сигнала уровня "0" (окончание импульса включения горелок) последовательно установятся сигналы уровня "1" на выходе элемента

НЕ 19 и íà S-входе триггера 20, на

Q-выходе триггера 20 и íà R-входе триггера 21, на Q-выходе триггера 21 и на входе элемента 22 временного сдвига. По истечении времени сдвига сигнала в элементе 22 на выходе его установится сигнал уровня "1", который подается íà R-вход триггера 20.

Вследствие этого íà Q-выходе триггера 20 установится сигнал уровня "0".

Таким образом на Q-выходе триггера

20 (или на выходе элемента 18 согласования) образуется импульс регулируемой конечной длительности, равной времени сдвига сигнала в элементе 22.

Этот импульс используется для сброса интегратора 16 lllHM 7 ведомого контура. При последующем установлении на выходе компаратора 14 сигнала уровня

"1" (начало очередного импульса вклю)499328 чения горелок) на S-входе триггера

20 устанавливается сигнал уровня "0", не изменяющий состояния выходов этого триггера, на S-входе триггера 21 сигнал уровня "1", переводящий Q-выход этого триггера в состояние "0".

Через время сдвига с выхода элемента

22 на R-входе триггера 20 также устанавливается сигнал уровня "0", не изменяющий состояния выходов этого триггера. Элемент 18 устанавливается в исходное состояние.

Таким образом, элемент 18 согласования выдает импульс сброса интегратора 16 ведомого канала только в моменты окончания импульса включения горелок.

Формула изобретения

Устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры в печи с импульсной подачей топлива, содержащее задатчик температуры, по числу групп горелок каналы регулирования, включающие в каждом исполнительный элемент, последовательно соединенные датчик температуры, элемент сравнения и регулирующий блок, а также широтно-импульсный модулятор, содержащий в первом канале регулирования генератор пилообразного сигнала, соединенный выходом с первым входом компаратора,второй вход которого является входом, а выход — выходом широтно-импульсного модулятора, в каналах регулирования, кроме первоro широтно-импульсный модулятор состоит из компаратора,первый вход которого является входом, а выход — выходом широтно-импульсного модулятора, а также блоки согласования каналов, причем выход задатчика соединен с вторыми входами элементов сравнения каналов регулирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и экономии топлива, широтноимпульсные модуляторы каждого канала, кроме первого, дополнительно содержат источник опорного сигнала и интегратор, интегрирующий вход которого соединен с выходом источника опор0 ного сигнала, а выход — с вторым входом компаратора, каждый из каналов регулирования снабжен первым и вторым пороговыми элементами, элементом И и элементом ИЛИ, а каждый из каналов

5 регулирования, кроме последнего, снабжен ограничителем, причем в каналах регулирования входы первого и второго пороговых элементов и ограничителя соединены с выходом регули20 рующего блока, выход первого порогового элемента соединен с первым входом элемента И, выход второго порогового элемента — с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с .выходом компаратора, а выход — с вторым входом элемента И, выход которого .соединен с входом исполнительного элемента, выход ограничителя соединен с входом широтноимпульсного модулятора, каждый блок согласования состоит из элемента НЕ, выходом соединенного с S-входом первого Rs-триггера, Q-выходом, являющимся выходом блока согласования, 35 со ди енного с R-входом втoрoго RSтриггера, Q-выходом соединенного через элемент задержки с R-входом первого RS-трриггера, при этом S-вход второго RS-триггера соединен с вхо40 дом элемента НЕ, являющегося входом блока согласования, причем вход каждого блока согласования соединен с выходом широтно-импульсного модулятора предыдущего канала, а выход—

45 с входом сброса интегратора последующего канала.

1499328

Составитель В.Шефтель Редактор Л.Гратилло Техред А.Кравчук Корректор И Муска

Заказ 4693/47 . Тираж 788 Подписное

BHKglH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101