Автоматическая система регулирования тепловой мощности котла

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Мурманский государственный технический университет

Кафедра автоматики и вычислительной техники Расчётно-графическое задание по теме АСР тепловой мощности котла Выполнил: Гроза Е.Л.

группа ЭП-401(2)

Проверил: Прохоренков А.М.

Мурманск — 2013

АСР тепловой мощности приводит в соответствие тепловыделение в топке котла количеству вырабатываемого пара, которое в свою очередь определяется нагрузкой турбины. Показателем такого соответствия является величина давления перегретого пара за котлом.

Существующие способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки и давления пара определяются тремя основными факторами:

1) видом сжигаемого топлива;

2) заданным режимом работы котла (базовым или регулирующим);

3) схемой подсоединения паропровода перегретого пара к потребителю (турбине).

В базовом режиме котел поддерживает паровую нагрузку в заданном уровне вне зависимости от изменения общей электрической или тепловой нагрузки станции.

В регулирующем режиме котел воспринимает колебания тепловой и электрической нагрузок турбин.

Котел может быть подключен как к одной турбине (блочная компоновка), так и к общей паровой магистрали станции (компоновка с общим паропроводом).

К качеству работы АСР предъявляются следующие требования:

1) поддержание в регулирующем режиме работы котла давления пара перед турбиной или общей магистралью с ошибкой не более двух процентов от номинального значения ;

2) при работе котла в базовом режиме поддержание расхода пара с отклонением не более 3% от заданного значения;

3)при исходной номинальной нагрузке и ступенчатом изменении задания по нагрузке в 10% от номинальной, процесс регулирования должен обеспечить величину интегральной квадратичной оценки при работе в базовом режиме *сек. при работе в регулирующем режиме *сек.

Котел как объект регулирования тепловой нагрузки и давления может быть представлен в виде последовательного соединения простых участков (Рис. 1):

Рис. 1 Структурная схема барабанного котла как объекта регулирования топочная камера (Т);

испарительный участок (поверхности нагрева, расположенные в топке) (ИУ);

* барабан (Б);

пароперегреватель (ПП);

паровая магистраль (ПМ);

Принципиальная схема регулирования для этого случая (схема с главным редуктором) на Рис. 2

Поддержание постоянства давления пара в общей магистрали в стационарном режиме обеспечивается подачей заданного количества топлива в каждый котел. В переходных режимах давление пара регулируется изменением подачи топлива в каждый котел или часть из них. При этом если все котлы работают в регулирующем режиме, то главный регулятор будет воздействовать на локальные регуляторы подачи топлива всех котлов. Доля участия каждого из них в суммарной паровой нагрузке устанавливается с помощью ЗРУ. автоматический тепловой давление пар Если часть котлов работает в базовом режиме, то давление пара в общем паропроводе регулируют агрегаты, связанные с главным регулятором. Такой случай возможен при большом числе параллельно работающих котлов, когда нецелесообразна работа всех котлов в регулирующем режиме. В этом случае переключатели управления отключают от локальных регуляторов топлива главный регулятор РДМ.

Рис. 2. Принципиальная схема регулирования тепловой мощности для газомазутного котлоагрегата, работающего на общую магистраль по схеме «задание — топливо»; ДФ — дифференциатор; КР — корректирующий регулятор; РТ — регулятор топлива; РО — регулирующий орган.

Для стабилизации расходов топлива на каждом котле, в случаях самопроизвольных возмущений количеством поступающего топлива, предусмотрен подвод к индивидуальным регуляторам топлива дополнительных сигналов по расходам топлива. Это позволяет существенно улучшить качество переходных процессов по давлению пара при возмущениях по каналу подачи топлива. Отсутствие этого дополнительного сигнала может привести к значительному отклонению давления пара в магистрали в переходных режимах и перегрузке одних котлов за счет недогрузки других, так как стабилизация изменения расхода топлива в одном из котлов будет осуществляться за счет всех работающих котлов не с момента изменения подача топлива, а с начала работы главного регулятора, то есть с запаздыванием (Рис. 3).

Рис. 3 Структурная схема АСР тепловой мощности газомазутного котла Применение импульса по расходу топлива в системах регулирования тепловой нагрузки оправдано только для газомазутных котлов работающих на топливе постоянного состава, так как при изменении марки топлива и теплоты его сгорания поддержания тепловой нагрузки потребуется иной расход топлива.

В случае сжигания твердых топлив расход в топку непосредственно не изменяется, из-за отсутствия надежных способов такого измерения. В этих случаях наиболее часто в качестве сигнала характеризующего расход топлива используют сигнал «по теплоте» представляющий собой изменение тепловосприятия испарительных поверхностей в единицу времени после нанесения внутреннего или внешнего возмущающего воздействия:

Из уравнения следует, что изменение тепловосприятия определяется процессами аккумуляции (высвобождения) тепла в пароводяной смеси, металле испарительной части и барабана, при изменении давления в барабане (первое слагаемое), и изменением паровой нагрузки котла (второе слагаемое).

Принципиальная схема формирования сигнала по «теплоте» на Рис. 4

Рис. 4. Принципиальная схема формирования сигнала по «теплоте»; 1 — датчик давления пара; 2 — датчик расхода пара; 3 — дифференциатор; 4 — измерительный блок регулирующего прибора.

Из сравнения кривых переходного процесса (Рис. 5) по давлению перегретого пара и тепловой нагрузке при возмущении расходам топлива видно, что сигнал по теплоте является менее инерционным, обладающим существенно меньшим запаздыванием (25 сек против 1 мин).

При правильной настройке сигнал «по теплоте» не реагирует на возмущение изменением нагрузки. Кроме того, важным преимуществом сигнала «по теплоте» является надежность и доступность способа его измерения.

Рис. 5 Кривые переходных процессов при использовании схемы формирования сигнала по «теплоте»

Функциональная схема на Рис. 6:

Рис. 6. Функциональная схема АСР тепловой мощности котла