Система экстремального регулирования соотношения топливо- воздух в теплоэнергетической установке

 

Целью изобретения является повышение КПД теплоэнергетической установки и экономия топлива путем сокращения времени поиска оптимального соотношения топливо-воздух. Это достигается тем, что с трубопроводами 4 и 5 топлива и воздуха и дымоходом 11 соединена дополнительная малоинерционная топочная камера 2, подобная основной топочной камере 1, и в камере 2 установлена термопара 6, соединенная с управляющей частью 8 экстремального регулятора. За счет малой тепловой инерции камеры 2 поиск оптимального соотношения топливо-воздух ускоряется. 2 ил.

СОЮЗ CGBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН.(51)5 F 23 N 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Продукты

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4636050/25-06 (22) 12.01.89 (46) 30.12.90. Бюл. № 48 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева (72) В.А. Богомолов, М.1О. Лившиц и Е.В. Мельникова (53) 621.182.26 (088.8) (56) Казакевич В.В. Системы автоматической оптимизации Л.: Энергия, 1977, с. 156.

ÄÄSUÄÄ 1617261 А I

2 (54) СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО

РЕГУЛ ИРОВАНИЯ СООТНОШ ЕНИ Я

ТОПЛИВО-ВОЗДУХ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКЕ (57) Целью изобретения является повышение КПД теплоэнергетической установки и экономия топлива путем сокращения времени поиска оптимального соотношения топливо-воздух. Это достигается тем, что с трубопроводами 4 и 5 топлива и воздуха и дымоходом 11 соединена дополнительная малоинерционная топочная камера 2, подобная основной топочной камере 1, и в камере 2 установлена термопара 6, соединенная с управляющей частью 8 экстремального регулятора. 3а счет малой тепловой инерции камеры 2 поиск оптимального соотношения топливо-воздух ускоряется. 2 ил.

1617261

45

55

Изобретение относится к энергетике, металлургии, а именно к устройствам автоматического поддержания соотношения топливо-воздух на оптимальном уровне и в газовых печах, топках котлоагрегатов и т.п.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия теплоэнергетических установок и экономия топлива путем сокращения времени поиска и снижения потерь на поиск оптимального соотношения топливо-воздух в топочной камере.

На фиг. 1 показана схема расположения топочных камер; на фиг. 2 — схема управляющей части системы экстремального регу| лирования.

На фиг. 1 приведена эскизная схема расположения основной и дополнительной топочных камер 1 и 2. Дополнительная камера имеет значительно меньшую инерционность (постоянная времени Tl=0,1 мин) по сравнению с основной (постоянная времени

T =2,3 мин) за счет меньшей толщины футеровки (например, толщина шамотной футеровки 10 мм по сравнению с толщиной шамотной футеровки основной камеры 350 мм) и меньших размеров (объем дополнительной камеры 0,002 м, основной 7,7 м ).

Дополнительная топочная 2 камера имеет сместитель 3, соединенный с основными трубопроводами 4 и 5 топлива и воздуха, снабжена термопарой 6, соединенной через нормирующий преобразователь 7 с управляющей частью (УЧ) 8 быстродействующего экстремального регулятора, выход которой соединен с исполнительным механизмом 9, воздействующим на поворотную заслонку воздухопровода 10. Обе камеры имеют общий дымоход 11.

Устройство управляющей части системы, экстремального регулирования реализовано .в примере на регулируюгцем микроконтрол лере {поясняется схемой фиг. 2) и содержит блок 12 формирования сигнала (БФС), включавший преобразователь 13 сигнала„ соединенный с гальваническим разделителем 14, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 15 в зависимости от состояния сумматора 16 и переключателя

17 поступает либо через дифференциатор

18, либо непосредственно на выход БФС 12.

Выход БФС 12 присоединен к входу экстремального регулятора 19, а вход — к нормирующему преобразователю 7. К входу экстремального регулятора 19 присоединены блоки 20 и 21 слежения, а к запрещающему уменьшение входу блока 20 слежения и к запрещающему увеличение входу блока 21 подключен источник опорного сигнала «1».

Выходы блоков 20 и 21 слежения присоединены к прямому и инверсному входам сумматора 22, релейный выход которого соединен с разрешающим запись входом двухканального записывающего устройства 23 и пусковыми входами таймеров 24 и 25. Bblходы записывающего устройства 23 в инверсном порядке соединены с входами аналогичного двухканального записывающего устройства 26 и с магнитным пускателем

27 исполнительного механизма 9, а входы записывающего устройства 23 с выходами записывающего устройства 26, разрешающий запись вход которого соединен с выходом таймера 24. Выход таимера 25 присоединен к переключающему режим входу сумматора 22.

Система экстремального регулирования работает следующим образом.

В смеситель 3 дополнительнои камеры 2 по отводам от основных трубопроводов 4 и

5 поступают газ и воздух в той же пропорции, что и в горелки основной камеры 1. Присоединение обеих камер к общему дымоходу 11 обеспечивает подобие условий сгорания топлива. Отклонение соотношения топливо-воздух а от оптимального значения аa r приводит к понижению температуры в дополнительной и основной камерах относительно своего экстремального значения, причем вследствие меньшей постоянной времени температура в дополнительной камере меняется в — — =20 раз быстрее. Сигнал, T

Т пропорциональный этой температуре, измеряегся термопарой 6 и через нормирующий преобразователь 7„преобразователь сигнала 13, гальванический разделитель 14 и аналого-цифровой преобразователь 15 поступает на вход дифференциатора 18 с передаточной функцией Ф вЂ” — и на вход пеК Р

Т /М реключателя 17, где К, — коэффициент усиления дифференциатора 18; T« — его постоянная времени. При значительном удалении положения а от оптимального значени"; а„, скорость изменения температуры 0 в дополнительной топочной камере достаточно велика и приближенно определяется уравнением

2) ()

7; 2 где 1 — время; Y(X) — статическая характеристика дополнительной камеры.

Сигнал, пропорциональный производной —, на входе сумматора 16, имеющего ста 1Э тическую гистерезисную характеристику с зоной нечувствительности, сравнивается с заданным от внутреннего задатчика, определяю;цего величину этой зоны и при певышении ее сумматор 16 подает «1» на переключающий вход переключателя 17, который подключает выход дифференциатора .8

1617261

Формула изобретения к входам блоков 20 и 21 слежения с передаточной функцией 1(= р и отключает

ЪР+1 от них выход преобразователя 15, (14,4„>— коэффициент передачи блоков 20 и 21; Т их постоянная времени).

Вследствие наличия опорного сигнала на запрещающем увеличение сигнала входе блока 21 до тех пор, пока путем изменения расхода воздуха с помощью исполнительного механизма 9 увеличивается величина - —, т.е. а приближается к а „, сигнал на выeL 6а, ходе блока 20 увеличивается, а на выходе блока 21 остается на неизменном нулевом уровне, однако после прохождения точки сс=а дальнейшее изменение в ту же сторону расхода воздуха приводит к снижению величины —, а значит и сигнала на входе с ба

Х1 блоков 20 и 21, что в соответствии с запретами на их входах приводит к замораживанию выхода блока 20 и быстрому росту, а затем плавному снижению сигнала на выходе. блока 21. Рассогласование между выходами блоков 20 и 21, вызванное уменьшением производной -; вЂ, приводит к появлению

d 2 на выходе сумматора 22 с гистерезисчой характеристикой «1», которая разрешает инверсную перезапись состояния в записывающем устройстве 23. Изменение состояния его выходов с «1» на «О» н наоборот соответственно приводит к реверсу исполнительного механизма 9 и к противоположному изменению а. Кроме того, этот же сигнал с выхода сумматора 22 включает с регулируемыми задержками Л44, Жг5, где Л44)Л4, и длительностями импульса тг4, тгь таймеры

24 и 25. Выход таймера 25 путем перевода режима работы сумматора 22 из каскадного режима в режим слежения обнуляет сигналы блоков 20 и 21, потому что в этом режиме их выходы присоединяются к внутреннему задатчику сумматора 22, установленному на «О». Последнее приводит к изменению сигнала на выходе сумматора 22 с

«1» на «О» и замораживает сигналы на выходах устройства 23, определяющие направления вращения исполнительного механизма, а значит изменение и. После задержки Мг4 таймер 24 разрешает запись в запи5

45 сывающее устройство 26, входы которого инверсно подключены к выходам записывающего устройства 23, при этом состояние входов устройства 23 инверсно изменяется, потому что они соединены с выходами блоков 26, а состояние выходов устройства 23 не изменяется, так как нет разрешения записи на его входе. Это подготавливает схему к переключению направления вращения исполнительного механизма при прохождении точки а „в обратном направлении. Приведение схемы в исходное состояние завершается прекращением импульсов на выходах таймеров 25 и 24 и переводом сумматора 22 в прежний каскадный режим.

При приближении к максимальной температуре скорость изменения выходного сигнала уменьшается, а после того, как сигнал на входе сумматора 16 становится меньше зоны нечувствительности, переключатель

17 отсоединяет дифференциатор 18 и подключает к входам блоков 20 и 2! выход преобразователя 15, пропорциональный температуре в дополнительной камере 2. Это уменьшает отклонение а от а „в установившемся режиме. Работа экстремального регулятора 19 происходит при этом аналогично.

Система экстремального регулирования соотношения топливо-воздух в теплоэнергетической установке, имеющей топочную камеру, соединенную с трубопроводами подачи топлива и воздуха, и дымоход, содержащая термопару и блок формирования сигнала, соединенный с экстремальным регулятором, выход которого подключен к исполнительному механизму поворотной заслонки, установленной в трубопроводе подачи воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД теплоэнергетической установки и экономии топлива путем сокращения времени поиска оптимального ссютношения топливо-воздух, она дополнительно содержит малоинерционную топочную камеру, подобную основной топочной камере и подключенную к трубопроводам подачи топлива и воздуха и дымоходу основной топочной камеры, а термопара установлена в малоинерционной дополнительной топочной камере и соединена с блоком формирования сигнала.

161726!

Составитель A. Зосимов

Редактор Н. Горват Техред А. Кравчук

Заказ 4fj$ Тираж 45! Подписное

ВНИИПИ Государстьенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 4/5

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