Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора

Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ,области автоматизации парогенераторов тепловых электростанций. Целью изобретения является повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ц11 4 F 23 3 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3>

f5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3908208/24-06 (22) 07.06.85 (46) 15.11.86. Бюл. ¹ 42 (72) В.К.Глухов, Л.М.Павлова и 10.Н.Карамышева (53) 621.182.26 (088..8) (Se) Авторское свидетельство СССР № 1002728, кл. F 23 N 1/00, 1983. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В СЕКЦИОНИРОВАННОЙ ТОПКЕ ПАРОГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к области автоматизации парогенераторов тепловых электростанций. Целью изобретения является повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотвращения поступления топочных газов из топки.

Система автоматического регулирования процесса горения в секционной томке парогенератора содержит:индивидуальные регуляторы б подачи топлива н каждую секцию, соединенные с общим регулятором 7 подачи топлива и с датчиком 11 расхода пара из секции, а через дифференциатор 14 — с датчиком 13 давления своей секции. Управляющий блок 9 соединен с датчиками

10 тепловыделения н каждой секции, температуры 12 пара на вьгходе каждой секции, Входы блока 9 соединены с датчиками расхода 11 и давления 13 пара каждой секции и с общим регулятором 7 подачи топлива, а выход— с индивидуальными регуляторами 6 подачи топлива н каждую секцию, а

70494 также блок ограничения 8 подачи топлива с выходами по числу индивидуальных регуляторов подачи топлива и регулятор 5 разрежения с переключателем управления и с исполнительными механизмами направляющих аппаратов дымососов 3.1 и 3,2, концевые выключатели "Больше которых подключены к входам блока 8 ограничения подачи топлива, к другим входам которого подключены контакты переключателя управления регулятора 5 разрежения, выходные контакты реле давления, под" ключенного к выходу датчика давления н топке, выходные контакты реле расхода, подключенного к ныхо ду расходомера :пара из па— погенератора, и выход общегo регулятора 7 подачи топ— лина. 4ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и касается автоматического регулирования процесса горения н топках парогенераторон, работающих с

1 уравновешенной тягой, на пылевндном топливе.

Цель изобретения — поньппение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотвращения поступления топочных газов из топки, На фиг,1 представлена структурная схема системы автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора; на фиг.2 — структурная схема блока OI раничения подачи топлива; на фиг.3— структурная схема блока коррекции сигнапа общего регулятора подачи топлива; на фиг.4 — временные диаграммы работы блока ограничения подачи топлива.

Топка парогенератора (фиг.1) разделена двухсветными экранами 1 на секции 2 (h штук), причем каждая из секций снабжена отдельными подводами топлива и воздуха. Дымососы 3,1 и 3,2 обеспечивают поддержание заданного разрежения топочных .газов в верхней части 4 топки, общей для всех секций.

Система автоматического регулирования процесса горения н секционированной топке парогенератора содеркит регулятор 5 разрежения с датчиком разрежения (не показан), индинидуальные регуляторы 6 подачи топлива н каждую секцию, подключенные к выходу общего регулятора 7 подачи топлива в парогенератор через блок 8 ограничения подачи топлина, а также к выходам управляющего блока 9, который связан с датчиками 10 тепловыделения в каждой секции., датчиками 11 расхода рабочей среды, 12 — температуры и 13 - давления на ныходе из каждой секции,, Дифференциаторы 14 снязаны со входами регуляторов б и датчиками 13 давления на выходах секций. Управляющий блок 9, кроме того, связан с общим регулятором 7 подачи топлива, а один из его ныходон 15 через блок 8 ограничения подачи топФ лина связан с системой подачи воздуха в секции топки.

Выход каждого из регуляторов 6 подключен к соответствующему регулирующему органу 16 подачи топлива в секцию топки. 1(онцевые выклн чатеЗО ли "Больше" 17.1 и 17.2 направляющих аппаратов (НА) дымососов 3.1 и

1270494

Состояние .Х» концевого выключателя Больше

17.1 НА дымососа 3.1: если концевой выключатель замкнут

Х =О, Х = 1 (если -разомкнут

Состояние Х концевого выключателя "Больше"

17.2 НА дымососа 3.2: если концевой выключатель замкнут х2 - 0» если разомкнут

Х =1

Состояние Х> контактов переключателя 18 управления регулятора разрежения: если переключатель 18 находится в положении дистанционное »

О, xç если в положении "автоматическое"

Состояние Х(выходных контактов реле 19 давления в топке (Рт„): при Р „ О мм.вод.ст. (разрежение) Х =О, при Р „ 2 мм вод.ст.

Х,=1

Состояние Х выходных контактов реле

21 расхода пара из парогенератора (Лк) Х, — О, при Д„с 0,6 Дк номинального при Л „> О, б к н омин аль но го

Х = 1 з

3.2, контакты переключателя 18 управления регулятора разрежения, вы,ходные контакты реле 19 давления в топке, подключенного к выходу датчика 20 давления в верхней части 4 топки, и выходные контакты реле 21 расхода, подключенного к выходу датчика 22 суммарного расхода пара из парогенератора, а также выход общего регулятора 7 подачи топлива в паВходы Х,, и Х на фиг.2 показаны инверсными, так как сигнал Х(= 1 возникает при размыкании концевого выключателя 17.1, а сигнал Х 1 при размыкании 17.2. Входы Х» Х» и Х имеют обратное значение, они рогенератор подсоединены к входам блока 8 ограничения расхода топлива.

Структурная схема блока 8 приведена на фиг.2.

Блок 8 включает,в себя блоки 23, 24 и 25. Блок 23 является логическим блоком И (конъюнктором). Состояние входов блока 23, а следовательно, и всего блока 8, характеризуется сле10 .дующей таблицей.

t равны единице при замыкании контактов реле 19 и 21 или .переключате55 ля 18. Наряду с логической функцией, конъюнкции (знак Й на обозначении блока 23) по.отношению. ко всем входным сигналам Х, блок 23 в своей ло1270494

Ь» т 15

Х, 20

О

О

О

1 О

1, 1

1 1

1 1

1 1 1

1 О ( (1 О

О гической структуре содержит вторую такую же функцию И относительно входных сигналов Х и Х . Это означает,,что при наличии только двух сигналов, а именно наличия давления в топке Х4 =

=1 большой нагрузки парогенератора Х =

=1, не будет перехода от выходного сигнала У = 1 к сигналу У = О (знак N мажоритарности на обозначении блока 23) . 10

Для блока 23 образование выходного сигнала У подчиняется следующей таблице.

Входы г

Выход

О О, 0 О О

0 О О О 1

О 0 О 1 1

1 О 0 О

О 1 1 1 О

О О 1 1 1

Выходы блока 23 имеют метки А при величине выхода, равной ну по,и

 — при величине выхода, равной еди- 45 нице. Выход с меткой В присоединен .к входу блока 24 коррекции сигнала общего регулятора 7 подачи то шива, причем этот вход также помечен буквой

В. Кроме управляющего входа В, блок

24 имеет информационный вход, который соединен с выходом регулятора 7, а также вводимые в этот субблок константы с,, т,,,oC, с, для производства вычислений, связанных с ограничением подачи топлива путем уменьшения сигнала (от регулятора 7 на нужную величину.

Выход блока 24 грисоединен к входу блока 25 размножения сигнала ; выходы последнего являются одновременно и выходами всего блока 8 ограничения подачи топлива и присоединены к выходам всех регуляторов 6 подачи топлива в секции, а также в виде выхода 15 — к системе подачи воздуха в топку парогенератора. Блок 24 (фиг.3) коррекции сигнала регулятора

7 включает в себя сумматор 26, промежуточные реле 27, 28 и 29, элемент 30 задержки (реле времени) с уставкой, реле 31, 32 и 33 времени с уставками с о и 7 соответственно, реле 34 деблокировки. По входам сумматор 26 присоединен к выходу регулятора 7 непосредственно„ а также через выходные контакты реле 27, 28 и 29 и реле времени 31, 32 и 33. Выход сумматора 26, являющийся выходом всего блока 24 коррекции сигнала регулятора 7, подключен к входу блока 25. Вход блока

24 подключен к входам реле ?7, 28 и 29, выходные контакты которых образуют цепи подключения реле времени 31, 32 и 33 к входам сумматора 26. . Каждое из реле 27, 28 и 29 снабжено реле 34 деблокировки, которые шунтируют эти реле и своими входами включаются в систему автоматического регулирования парогенератора по одной из известных схем.

Блоки 23, 24 и 25,, как и ьесь блок 8 ограничения подачи топлива в целом, могут быть выполнены с применением серийных изделий, изготавливаемых отечественной промышленностью.

Так, блок 23, представляющий собой логический блок, может быть выполнен, например, на серийных промежуточных электромеханических реле типа РП-220, блок 24 можно смонтирогать с применением тех же реле и репе времени

ЭВ-100, а для сумматора 26 использовать блок суммирования АО5 системы тепловой автоматики "КАСКАД-2", Блок (25 может быть выполнен, например, с применением блока АО6 той же системы "КАСКАД-2 ".

Система автоматического регулирования процесса горения в секцио- нированной топке парогенератора работает следующим образом.

При работе парогенератора на пылевидном топливе в области нормальных эксплуатационных нагрузок, т.е. (2) 9 12704 всем регуляторам 6 подачи топлива в секции, а также в виде сигнала 15 к системе подачи воздуха.

Когда исходной стационарный режим работы парогенератора по каким-либо

1причинам нарушается, например, если в процессе эксплуатации произошло зашлакование поверхностей нагрева, то при максимальном или близком к максимальному паросъему с парогене- 10 ратора возникает нехватка производительности дымососов. В верхней части топки разрежение смещается давлением, что сопровождается выбросом наружу в помещение котельной топочных газов 15 через неплотности лючков, лазов и гляделок, что опасно для обслуживающего персонала.

При достижении максимальной производительности дымососов происходит 20 полное открытие НА и, следовательно, открытие концевых выключателей "больше" 17.1 и 17.2, что вызывает появление сигналов Х,= I и Х = 1 на входе блока 8. Если давление в топке 2 устойчиво держится хотя бы на мини.мальном уровне, появляется сигнал

Х4 = 1 и, следовательно, на выходе блока 23 возникает сигнал У() = 1, который поступает на вход реле 30 30 времени. После отработки этим реле установленного промежутка времени с, (cM. фиг.3) выбор которого обусловлен работой без автоколебаний предлагаемой системы, возбуждается реле

27, его контакты замыкаются и остаются в таком положении благодаря са,моблокировке реле 27 через свои контакты с помощью реле 34. Контактами реле 27 сигнал (от регулятора 7 по- 4О дается на второй вход сумматора 26, в котором по второму каналу этот сигнал преобразуется в такой: К Ц здесь ц — постоянный коэффицент, который может устанавливаться в пределах от 45 нуля до единицы. В данном примере он принят равным 0,025.

По прошествии промежутка времени л ь< и после появления сигнала .на вы, ходе реле 30 времени, наряду с реле

27 возбуждается .также и реле 28, которое своими контактами 1-2 на самоблокировку, а его контактами 5-6 запускается реле 31 времени, после срабатывания которого с выдержкой време->> ни с через замкнувшиеся контакты реле 27 и контакты реле 28 на третий вход сумматора 26 подается сигнал ср

94 10 от регулятора 7.Этот сигнал по третьему каналу сумматора 26 преобразуется в такой здесь — постоянный коэфйициент, устанавливаемый как и коэффициент Ж в пределах 0-1 и также принятый в данном примере равным 0,025, Через замкнувшиеся контакты реле

28 включаются реле 32 времени, имеюmee выдержку времени, после сра-! батывания которого, спустя промежуток времени о, срабатывает реле 29, Через контакты реле 27 и контакты реле 29 включается реле 33 времени, после срабатывания которого на четвертый вход сумматора 26 спустя промежуток времени, равный (c, +t> ) после замыкания контактов реле 27, подается сигнал, В сумматоре он преобразуется в сигнал где c(4 — постоянный коэффициент,. аналогичныи К и K, Алгоритм функционирования блока 24 коррекции сигнала общего регулятора 7, представленный в виде функциональной связи выходного сигнала h (t) этого субблока от его входного сигнала cg(t) при У() = 1, может быть представлен в виде

>(4)=q H) ое,.q(< ь„,),, ((g ", -,„<Е Ч(-ь -ь - )

Из (1) следует, что при t 7, все слагаемые, кроме первого, равны нулю.

Если Г, «< t & (с,,+ 7 ) имеем два первых слагаемых, т.е. (1) вырождается в зависимость

Если (c, + с<) « ) существуют три слагаемых

Для моментов времени имеет место формула (1) с четырьмя слагаемыми.

Иллюстрация действия предлагаемой системы автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора представлена на временных диаграммах работы блока ограничения подачи топлива (фиг.4) °.7! 270494 где Д .. — номинальная нагрузка, К. наи т/ч, и одновременно при отсутствии зав|лакования поверхностей нагрева и при нормальной работе дымососов,, когда их НА открыты не полностью, т.е. при наличии запаса на регулирование разрежения в топке, имеет место исходный10 стационарный режим работы парогенератора.

Этот режим характеризуется тем, что параметры рабочей среды на вы- 1 ходах экранов 1 меняются незначительно, а тепловыделения в секциях 2 практически неизменны. Поэтсму близки к постоянным величины сигналов на выходах датчиков 10-13, на выходах о регулятора 7 (в том числе и на выходе 15) и управляющего блока 9, а на выходах регуляторов 6 и дифференциа.торов 14 отсутствуют управляющие импульсы. Регулирующие, клапаны 16 на-25 ходятся в промежуточных положениях, соответствующих заданным расходам топлива. Б силу некоторых конструктивных и режимных факторов, таких, как например, различия в поверхностяхз|| нагрева экранов, различие гидравлических сопротивлений экранов секций и т.п. — тепловосприятия секций в общем случае различны. Также несколько различаются и тепловыделения в секциях. Управля|сщий блок 9 анализирует с помощью датчиков 10 тепловыделения О|, Q„..., Q „в =екциях топки, а с помощью датчиков .11, 12 и 13 — тепловосприятия экра|:,ов этих секций cj с1, ..., с|в, поддеРживаЯ

2 допустимые относительные отклонения тепловосприятий между соседними секциями. Дымососы 3,1 и 3,,2 об| спечивают заданную величину разрежения в верхней части 4 топки, поддерживаемо- го с помощью регулятора 5, который через переключатель 18 управления связан с сервоприводами НА. Переклю-чатель 18 управления может устанавливаться обслуживающим персоналом в одно из двух положений: "дистанцион ноев (ндист||3 при котором управление сервоприводами и связанными с. ними

HA осуществляется с пульта псрсонан ЮЮ tr Н

| лом„ или автоматическое (явт. когда включены цепи управления ре— г тпятора 5.

При работе парогенератора в исходном стационарном режиме переключатель 18 находиться в положении явт., что необходимо для действия предлагаемой системы автоматического регулирования. Если этот переключатель будет установлен в положение дист. . то возникает неопределенность в сочетании условий, при которых происходит уменьшение подачи топлива в связи с появлением давления в топке и невозмохьностью увеличения производит(-льности дымососов Кон цевые выключатели "Больше" 17 1 и

17.2 замкнуты, т.е, командные импульсы в сторону "прибавитель" могут увеличить открытие НА дымосося 3, 1 и НА дымососа 3.2.

Сигнал ст датчика 20 давления в топке отсутствует, поскольку в исходном стационарном режиме в топке парогеперяторя име тся разрежение и, следовательно, контакты реле 19 давления разомкну-ты. Расход нара, замеряемый расходомером 22, находится в пределах 0,6Дц„ -Д„,„ и поэтому контакты реле 2 1 расхода замкнуты.

В итоге на входе блока 8 ограничения подачи топлива имеются такие сигналы

Х„=0, Х =0, >: = 1, X „ = 0,Õ =1.

Иа выходе блока 23 при указачном выше сочетании двухпозиционных сигналов Х; вы:ходной сигнал У = 0 и поэтому блок 24 коррекции сигнала общего регулятор- / подачи топлива повторяет выходнс.й сигнал этого регулятора. Поскольку на входе реле 30 времени (фиг.3) сигнал равен нулю, то же будет и на входах реле 27 и 28, а их выходные контакты разомкнуты. и„ следовательно, не возбуждены релс 31 времени и нет сигнала ня входе реле 29. Геле 34 готовы к работе, т.е. их контакты замкнуты. Ня первый вход сумматора 26 подключен сигнал который без изменения поступает в виде сигнала Я -= P к блоку 25, Тякгы образом, в исходном стационарном режиме парогенератора при выходном сигнале блока 23 Y(t) = 0 блок 8 ограничения подачи топлива действует с коэффициентом усиления, равным единице, пропуская сигнал общего регулятора 7 подачи топлива ко

На всех трех диаграммах (фиг.4.1, 4.2 и 4.3) начальному моменту времени t - соответствует появление сигнала Y(t) = 1 на выходе блока 23, т.е. появление давления в топке с од- новременным размыканием концевых выключателей "больше", что означает выход регулятора разрежения за диапазон регулирования. Этому начальному моменту времени соответствует какое- 10 то начальное значение подачи топлива

ВО при котором относительная величина 15

В

1 000, В о

Пока не сработало реле 30 времени, сигнал S (t) на выходе блока 24 остается равным сигналу Ср(), как 20 это видно из фиг.4.1, а в момент времени С + ь, снижается до величины

Q = 0,975 в соответствии с зависи мостью (2), поскольку в примере, показанном »а фиг,4.1.принято с

= 0,025, т.е. задана ступень снижения сигнала от общего регулятора 7 на величину 2,57.

В соответствии со снизившимся сигналом 9(t), поступающим с выхода бло- 0 ка 8 на все регуляторы 6 подачи топлива в секции и на систему подачи воздуха, величина В/Во пропорционально снижается на те же 2,5Х, но не толчком, а с некоторой инерционностью 5 обусловленной свойствами топливоподающих устройств и топки. После этого, как видно из фиг.4.1, сигнал

У() снова становится равным нулю, а это означает, что давление в топ- 10 ке исчезло и вновь появилось разрежение. Поскольку задача, решаемая предлагаемой системой, решена и прекра— тилось поступление топочных газов в котельную, далее подача топлива не корректируется, оставаясь на уровне

0,975 от величины выходного сигнала общего регулятора 7 подачи топлива, Если одной ступени снижения подачи топлива оказалось недостаточно и 50 сигнал Y(t) остается равным единице, через промежуток времени с после первого снижения (коррекции) сигнала Я на выходе блока 8, как видно из фиг.4.2, производится второе его сни-S5 жение. Вторая ступень в данном примере выбрана такой же, как и первая, т.е. сиз = 0,025 или 2,5%. Таким об494 !2 разом, в момент времени t„ +<., +,, начинается вторая коррекция подачи топлива до величины 0,950 от первоначальной. Двух коррекций в примере, показанном на фиг.4.2, оказалось достаточно — после второй коррекции выходной сигнал У(с) становится равным нулю, т.е, давление в топке исчезло, появилось разрешение, а подача топлива установилась равной 0,95 первоначального значения.

Ситуация, при которой предлагаемая система осуществляет три ступени снижения подачи топлива, иллюстрируется фиг.4.3. Промежутки времени, устанавливаемые с помощью реле 31 и 33 времени, обрзначенные через а, и,, r в принципе могут различаться. Третья ступень снижения подачи топлива, как и первые два, в данном примере выбрана такой же по амплитуде, т.е.в(,1 = — 0,025. Эта ступень на фиг,4.2 показана как завершающая процесс коррекции подачи топлива.

Таким образом, в результате при! менения предлагаемой системы исключается возможность проявления давления в топке парогенератора и обеспечивается повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала путем предотвращения поступления топочных газов из топки парогенератора, Формула и з о б р е т е н и я

Система автоматического регулирования процесса горения в секционированной топке парогенератора„ обо рудованного дымососами с направляющими аппаратами, имеющими исполнительные механизмы, содержащая датчики тепловыделения каждой секции, индивидуальные регуляторы подачи топлива в каждую секцию, общий регулятор подачи топлива в парогенератор, дат- чики расхода давления и температуры пара на выходе каждой секции и блок управления, выход которого соединен с входами индивидуальных регуляторов подачи топлива, другие входы которых подключены к датчику расхода пара и через дифференциатор — к датчику давления пара своей секции, к входу блока управления. подключены выход общего регулятора подачи топлива и датчики расхода, давления, температуры и тепловыделения всех секций, |З 12704 отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной безопасности путем предотвращения поступления топочных газов из топки, система дополнительно содержит датчики расхода пара из парогенератора и давления в топке котла, два реле давления и расхода, блок ограничения подачи топлива с выходами по числу индивидуальных регуляторов поцачи tO топлива и регулятор разрежения с датчиком разрежения в топке и переключателем управления с контактами, подключенными к исполнительным механизмам направляющих аппаратов дымососов,tg

94 14 !

) tl имеющим концевые выключатели Больше, которые подключены к входам блока ограничения подачи топлива, к другим входам которого подключены контакты переключателя управления регулятора разрежения, выходные контакты реле давления, подключенного к выходу датчика давления в топке, выходные контакты реле расхода; подключенного к выходу датчика расхода пара из парогенератора, и выход общего регулятора подачи топлива, а выходы блока ограничения — к входам индивидуальных регуляторов подачи топлива.

1270494

12 7}.}494

Ф о

Составитель М.разутов

Техред А.}(равчук

Корректор В.Синицкая

Редактор А.Долинич

Заказ 6224/37 Тираж 514

ВНЖ}ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4