Регулятор давления перегретого пара многотопливного парогенератора

 

Использование: теплотехника, в системах автоматического регулирования давления перегретого пара многотопливного парогенератора. Сущность изобретения: регулятор имеет третий сумматор 17 и второй дифференциатор 18. Выходы блока 7 умножителей каждого вида топлива подключены к входам тертьего сумматора 17. Выход третьего сумматора 17 подключен к первому входу первого сумматора 11 и к входу второго дифференциатора 18. Выход блока 7 с регулируемой подачей подключен к второму входу первого сумматора 11, а выход второго дифференциатора 18 к второму входу регулятора 15 подачи топлива. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике при совместном сжигании нескольких видов топлива, расходом одного из которых можно управлять, а расходы остальных могут изменяться довольно часто произвольно.

Известно устройство регулирования перегретого пара, в котором определяется и стабилизируется расход топлива [1] Недостатком этого устройства является то, что при одновременном использовании нескольких видов топлива схема регулирования значительно усложняется и не обеспечивает требуемого качества регулирования.

Известна система автоматического регулирования давления перегретого пара в многотопливном парогенераторе [2] Система измеряет теплоту сгорания каждого вида топлива и определяет количество тепла, вносимого каждым видом топлива. Сигнал суммарной теплоты, выделяемый всеми видами топлива, используют для формирования сигнала обратной связи при регулировании подачи топлива. Недостатком этого устройства является то, что сигнал обратной связи не позволяет достаточно быстро сформировать компенсирующие возмущения, регулирующие воздействие. Это ухудшает точность регулирования.

Цель изобретения формирование системы регулирования с минимальной динамической ошибкой.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в систему, содержащую датчик и задатчик теплоты сгорания каждого вида топлива с нерегулируемой и регулируемой подачей, блоки умножения каждого вида топлива, первый сумматор, подключенный на вход регулятора подачи топлива, связанный с исполнительным механизмом, регулятор давления пара, связанный с датчиком давления перегретого пара и задатчиком и подключенный через первый интегратор к регулятору тепловой нагрузки, связанному через второй интегратор с регулятором подачи топлива, второй сумматор с подключенными к нему датчиком расхода пара и через первый дифференциатор датчиком давления пара в барабане, и связанный с регулятором тепловой нагрузки, дополнительно введены третий сумматор и второй дифференциатор, причем выходы блоков умножения каждого вида топлива с нерегулируемой подачей подключены к входам третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и к входу второго дифференциатора, выход блока умножения с регулируемой подачей подключен к второму входу первого сумматора, а выход второго дифференциатора подключен к второму входу регулятора подачи топлива. Введенные элементы позволяют сформировать сигнал коррекции по возмущающему воздействию, что обусловлено изменением количества выделяемой теплоты тех видов топлива, расход которых не регулируется.

На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства.

Оно содержит датчики 1 и задатчики 2 соответствующего вида топлива, измеряющие и задающие теплоту сгорания каждого вида топлива, датчик 3 давления пара в барабане, датчик 4 расхода пара, датчик 5 и соответствующий задатчик 6 давления перегретого пара, блоки 7 умножителей, определяющие количество теплоты, выделенное соответствующим видом топлива, дифференциатор 8, регулятор 9 давления, сумматор 10, первый сумматор 11, регулятор 12 тепловой нагрузки, первый интегратор 13, второй интегратор 14, регулятор 15 подачи топлива, исполнительный механизм 16, третий сумматор 17, второй дифференциатор 18.

Датчик 1 и задатчик 2 подключены на входы соответствующего умножителя 7 и позволяют измерить теплоту сгорания и определить количество теплоты, вносимое соответствующим видом топлива. Количество датчиков 1, задатчиков 2 и умножителей 7 соответствует количеству видов топлива: на каждый вид топлива есть свой датчик, задатчик и умножитель.

Выходы умножителей 7, формирующих сигнал о количестве тепла, выделенного при сжигании топлива, расход которого не регулируется, подключены к входам введенного третьего сумматора 17, выходной сигнал которого подключен на первый вход первого сумматора 11 и на вход введенного реального дифференциатора 18.

Выход умножителя 7, определяющего количество теплоты, выделяемое при сжигании топлива, расход которого регулируется, подключен на второй вход первого сумматора 11, выход которого подключен на второй вход регулятора 15 подачи топлива. Выход реального дифференциатора 18 подключен на первый вход регулятора 15 подачи топлива, выход которого подключен на вход исполнительного механизма 16. Датчик расхода пара 4 подключен на первый вход второго сумматора 10, выход которого подключен на первый вход регулятора 12 тепловой нагрузки. Выход датчика давления пара в барабане 3 подключен на вход дифференциатора 8, выход которого подключен на второй вход второго сумматора 10. Выход датчика 5 давления перегретого пара подключен на первый вход регулятора 9 давления, выход которого подключен на вход первого интегратора 13. Выход задатчика 6 давления перегретого пара подключен на второй вход регулятора 9 давления. Выход первого интегратора 13 подключен на второй вход регулятора 12 тепловой нагpузки, выход которого подключен на вход второго интегратора 14. Выход второго интегратора 14 подключен на третий вход регулятора 15 подачи тепла.

Датчик 1 теплоты сгорания и задатчики 2 формируют сигналы, позволяющие умножителям 7 определить количество теплоты, вносимое каждым видом топлива.

Сигнал текущего значения приращения тепловой нагрузки формируется датчиком 4 расхода пара, датчиком 3 давления пара в барабане, дифференциатором 8, сумматором 10 по формуле ΔD_q= C_п ± ΔD_пп где С_п постоянная, характеризующая массовую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части котла; D_пп разность паровых нагрузок до и после нанесения возмущения по показаниям прибора; скорость изменения давления пара в барабане.

Датчик 5 и задатчик 6 давления перегретого пара формируют электрические сигналы, по величине соответствующие текущему значению и заданному давлению перегретого пара. Выходной сигнал регулятора 9 давления перегретого пара соответствует значению ошибки регулирования давления перегретого пара, которое интегрируется интегратором 13 и поступает на вход задания регулятора 12 тепловой нагрузки.

Введенный третий блок суммирования 17 складывает сигналы, поступающие на его вход, определяя суммарное количество теплоты, выделенное при сгорании тех видов топлива, поток поступления которых не регулируется.

Первый блок суммирования 11, складывая свои входные сигналы, определяет суммарное количество теплоты, вносимое всеми видами топлива (подача которых регулируется и не регулируется).

Выходной сигнал регулятора тепловой нагрузки 12 соответствует ошибке регулирования тепловой нагрузки и интегрируется в элементе 14, формируя тем самым сигнал задания расхода топлива.

Реальный дифференциатор 18 (введенный) определяет производную от величины вносимого тепла теми видами топлива, расход которых не регулируется и описывается передаточной функцией W где К коэффициент усиления; Т постоянная времени; P Регулятор подачи топлива 15 следит за отклонением входных величин и на основании их формирует управляющий сигнал, поступающий на вход исполнительного механизма 16. Сигнал, поступающий на второй вход регулятора 15, образует обратную связь, а сигнал, поступающий на первый вход, компенсирует возмущения, вызванные изменением качества и расхода топлива, подача которых не регулируется. В отличие от прототипа стабилизация расхода топлива производится по сигналу обратной связи тепло-топливо одновременно со стабилизацией по возмущению. Дополнительная информация о возмущающих воздействиях позволяет быстрее скорректировать регулирующее воздействие и уменьшить ошибку регулирования.

Для поддержания заданного значения давления перегретого пара интеграл его ошибки сравнивается с вычисленным значением приращения тепловой нагрузки, полученное рассогласование интегрируется и сравнивается с суммарной теплотой сгорания всех видов топлива.

При регулировании суммарной теплоты сгорания изменением подачи топлива учитывается величина возмущающего воздействия качества и количества топлива, подача которого не регулируется. При этом от суммарной величины выделенной теплоты при сгорании топлива, подача которых не регулируется, находится производная и ее значение подается на вход регулятора подачи топлива.

В установившемся состоянии производная от суммарной теплоты сгорания топлива, подача которого не регулируется, равна нулю. Если изменение количества выделенного тепла при сгорании тех видов топлива, подача которых не регулируется, в сумме взаимно компенсируются, то выходной сигнал введенного третьего сумматора 17 остается без изменения, а выходной сигнал дифференциатора 18 равен нулю. Если суммарной взаимной компенсации не происходит, то сигнал, сформированный сумматором 17, начинает изменяться, при этом выходной сигнал дифференциатора 18 не равен нулю. При появлении возмущений, обусловленных нерегулируемой подачей топлива, появляется рассогласование сигнала обратной связи с сигналом задания. С выхода регулятора подачи топлива поступает сигнал, устраняющий это рассогласование.

В первый момент, до воздействия регулирующего сигнала на объект, выходной сигнал дифференциатора 18 (производная выходного сигнала сумматора 17) равен производной выходного сигнала сумматора 11, но после начала отработки регулятором возмущающего воздействия, приведшего к ошибке регулирования, производная сигнала обратной связи с выхода сумматора 11 не будет характеризовать величину возмущающего воздействия изменения теплоты сгорания топлива с нерегулируемой подачей. Введение третьего сумматора 17 и дифференциатора 18 позволяют формировать сигнал, характеризующий величину возмущения в течение всего времени регулирования, что позволяет повысить быстродействие системы регулирования при отработке возмущающего воздействия.

Таким образом поставленная цель достигнута. Введенные элементы позволят повысить быстродействие регулятора давления перегретого пара многотопливного парогенератора, если расходом одного из видов топлива можно управлять, а расход остальных может изменяться довольно часто произвольным образом. Более точное поддержание заданного значения теплоты сгорания топлива путем временной компенсации возмущений позволит повысить экономичность топочного режима и точность регулирования давления пара, уменьшая изнашиваемость оборудования.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА МНОГОТОПЛИВНОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА, содержащий датчики и задатчики теплоты сгорания каждого вида топлива с нерегулируемой и регулируемой подачей, блоки умножения каждого вида топлива, первый сумматор, подключенный на вход регулятора подачи топлива, связанный с исполнительным механизмом, регулятор давления пара, связанный с датчиком давления перегретого пара и задатчиком и подключенный через первый интегратор к регулятору тепловой нагрузки, связанному через второй интегратор с регулятором подачи топлива, второй сумматор с подключенными к нему датчиком расхода пара и через первый дифференциатор-датчиком давления пара в барабане, и связанный с регулятором тепловой нагрузки, отличающийся тем, что он имеет третий сумматор и второй дифференциатор, причем выходы блоков умножения каждого вида топлива с нерегулируемой подачей подключены к входам третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и к входу второго дифференциатора, выход блока умножения с регулируемой подачей подключен к второму входу первого сумматора, а выход второго дифференциатора подключен к второму входу регулятора подачи топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1