Схемы регулирования подачи топлива и питательной воды прямоточных котлов

Технологические задачи управления.

Для прямоточного котла можно выделить две основные задачи управления:

1. поддержание нагрузки котла в соответствии с заданным значением;

2. поддержание заданного температурного режима водопарового тракта от начала до первого регулируемого впрыска (задача надежности водопарового тракта).

Регулирование тепловой нагрузки, характеризуемой давлением и расходом пара, требует совместного и согласованного изменения расхода топлива В_т и питательной воды G_пв. В свою очередь температурный режим первичного тракта, характеризуемый температурой пара в промежуточной точке тракта до первого впрыска t_пр, зависит от соотношения расходов воды и топлива, влиять на него также можно посредством любого из этих регулирующих воздействий. Поэтому АСР подачи топлива и питательной воды для прямоточных котлов следует рассматривать совместно.

Схема 1.

Классическая схема, преимущественно для барабанных котлов с промежуточным бункером. Формулируется как последовательность задание – топливо – теплота, изображается графом на рис. 68.

Для прямоточных котлов этот принцип был реализован системой регулирования называющейся ‘’схема МО ЦКТИ’’. При реализации этого принципа заданная нагрузка обеспечивается регулятором топлива (РТ), а подача питательной воды дозируется в соответствии с фактическим тепловыделением (рис. 69).

Исследование этой схемы автоматического регулирования связано с введением дополнительного сигнала по температуре пара в промежуточной точке водопарового тракта котла и решением проблемы устойчивости регуляторов топлива и питания с сигналом по теплоте на выходе прямоточного котла. В настоящее время данная схема на практике не используется.

Обозначения: D_к – расход острого пара; Q^¢¢_к – сигнал по теплоте; Д – дифференциатор.

Схема 2.

Предложена ВТИ, преимущественно для прямоточных котлов с промбункером. Формулируется как последовательность задание – вода – теплота – топливо, изображается графом на рис. 70

При реализации этого принципа регулятором нагрузки котла является регулятор питания, а регулятор топлива поддерживает соотношение вода – теплота.

В информационной части систем кроме отмеченного выше сигнала по теплоте Q^¢¢_к за котлом (схема ВТИ-1), рис. 72а, удачным открытием стал сигнал по теплоте в промежуточной точке водопарового тракта котла (схема ОРГРЭС), рис. 72б.

В типовых схемных решениях предлагается использовать сигналы, характеризующие температурный режим водопарового тракта и тепловыделение в топке котла (схема ВТИ-2), рис. 72в. Например сигнал по температуре дымовых газов в поворотной камере Т_г, это опережающий сигнал для уменьшения запаздывания.

Расчетная схема к рис. 72в, приводится на рис. 71.

Обозначения: Q^¢¢_срч – сигнал по температуре в ранней точке водопарового тракта (за СРЧ); Q_пр, Р_пр – сигналы по теплоте и давлению в промежуточной точке котла; T_г – сигнал по температуре дымовых газов в поворотной камере.

Необходимо отметить, что дальнейшее развитие схем регулирования привело к использованию вместо сигнала Q^’’_к комплексированного сигнала Q_тв.пр (т. е. схема с сигналом по тепловосприятию из промежуточной точки водопарового тракта):

где DD_пр – расход пара в ранней точке водопарового тракта; к₁, к₂, к₃ – коэффициенты пропорциональности.

Сигнал Q_тв должен быть инвариантен к внешним возмущениям. На практике этот сигнал примерно равен нулю. Информационная структура и расчетная схема регулирования приводятся на рис. 73, а, б.

а) информационная структура системы регулирования; б) расчетная схема.

Рассмотрим вариант перевернутой схемы (рис. 74), когда регулятор топлива обеспечивает нагрузку, а регулятор питания поддерживает температуру по водопаровому тракту.

а) информационная структура системы регулирования; б) расчетная схема.

В данном случае регулятор играет роль регулятора соотношения между расходом топлива и питательной воды т. к. регулятор питания с жесткой обратной связью реализует П – закон регулирования, W_ук = к.