Методы регулирования газовоздушного тракта котла

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Методы регулирования газовоздушного тракта котла

Чудинов В.В.

Научный руководитель: к.т.н., Гурин С.В.

В данный момент из-за дороговизны и нехватки энергии энергосбережение выходит на первый план. Если брать во внимание климат наших широт, то увеличение энергетической эффективности это очень важная, первостепенная задача, решением которой является создание энергосберегающей системы автоматического регулирования газовоздушного тракта отопительного котла [1, 2].

Мы будем считать процесс работы Газовоздушного Тракта Отопительного Котла (далее ГВТ ОК) объектом управления для того, чтобы исследовать возмущающие, наблюдаемые и управляемые факторы.

В процессе работы ОК возникает необходимость регулирования тепловой энергии, вырабатываемой котлом [3].

Мощность ОК:

,, (1.1)

где Qk - тепловая энергия вырабатываемая котлом, кДж;

Qin - тепловая энергия потребляемая z'-м абонентом тепловой сети, кДж;

Qпот - потери тепловой энергии в процессе передачи от ОК к абонентам тепловой сети,кДж.

Изменение Qin обусловлено двумя основными причинами:

изменение температуры окружающей среды (tокр) [4];

изменение потребления тепловой энергии абонентами тепловой сети в целях ее экономии. Примером может служить уменьшение потребления электроэнергии производствами ночью [5].

Главные возмущающие параметры, которые диктуют необходимость изменения мощности, а также расхода топлива это температура окружающей среды (tокр), потери тепловой энергии в тепловых сетях (Qпот), тепловая энергия, потребленная абонентами тепловой сети (Qin).

Если посмотреть на формулу (1.2), то можно увидеть, что при изменении расхода топлива (Вр)изменяется и расхода воздуха (Vв) А это главный возмущающий фактор на ГВТ, который говорит о необходимости подачи воздуха в котёл.

, (1.2)

где Вр- расчетный расход топлива,м3/с;

Vo- теоретический расход воздуха для сгорания 1 кг топлива, м3/с;

T- коэффициент избытка воздуха в топке;

tв- температура воздуха, ? С.

Если котёл работает с уравновешенным газовоздушным трактом, чтобы установился нормальный режим топки, то нужно постоянное разряжение в верху топки до ~2 кПа. Для того чтобы обеспечить данный критерий нужно, что бы производительность дымососа была пропорциональна продуктам сгорания перед ним и соответствовала формуле (1.3). Также возмущающими факторами являются изменение температуры уходящих газов (Тух), реальный объём продуктов сгорания и расход топлива (Vт).

, (1.3)

(1.4)

где Vn - суммарный объем продуктов сгорания 1кг топлива, м3;

Vг- действительное количество продуктов сгорания, м3;

Vдг- объем продуктов сгорания перед дымососом, м3;

Тух - температура уходящих газов, ? К.

Учитывая вышенаписанное, из-за действия возмущающих факторов появляется задача дросселирования объёма воздуха в топке котла. Датчики, используемые для измерения расхода воздуха это датчики разряжения и давления[4].

Изменение расхода воздуха и разряжение возможно двумя основными методами:

изменяя характеристики системы подачи воздуха или отводящих газов;

изменяя характеристики вентилятора или дымососа.

Наиболее целесообразно осуществлять этот процесс в автоматическом режиме.

Требования к системе автоматического регулирования газовоздушного тракта отопительного котла (далее САР ГВТ ОК):

точность поддержания заданных значений расхода воздуха и разряжения в топке ОК не более 5%;

быстродействие САР ГВТ ОК, определяемое как время перехода от одних заданных значений расхода воздуха Вв и разряжения, не более tзад, где tзад - время задержки срабатывания защиты ОК;

перерегулирование в процессе автоматического управления не более 5%. газовоздушный тракт котел топливо

Самый популярный метод регулирования расхода это дросселирование. В данном методе регулирование происходит путём изменения сопротивления воздушного канала при помощи направляющих аппаратов (заслонки) [8]. Этот способобеспечивает быструю отработку возмущающих воздействий. Но минус в том, что этот метод не энергоэффективен, особенно при глубоком регулировании.

А самый экономичный метод это регулирование производительности вентиляторов и дымососа путём изменения скорости их вращения электроприводом. [7].

Для разрешения данной проблемы был разработан оригинальный метод регулирования.Этот метод основан на регулировке при помощи заслонок и изменении частоты вращения дымососа и вентилятора[9]. При установившихся режимах и в условиях мало изменяющихся колебаний регулировка происходит благодаря изменению частоты напряжения электродвигателей тягодутьевых механизмов. Одновременно с этим, заслонки открываются и уменьшают тем самым сопротивление газовоздушного тракта, а также уменьшая потребление электричества на дымосос и вентилятор.

Чтобы узнать какой объём воздуха нужно подать, нужно сравнить значения блока задатчика и датчика давления. Дифференциальный сигнал образуется в блоке регулятора, управляющего заслонки.Регулятор управляет частотным преобразователем на основании сигнала от датчика положения заслонки. А преобразователь мягко меняет скорость вращения вентилятора, исходя из данных поуглу открытия заслонки. Но при этом не выходя за заданные пределы угла открытия заслонки.На регуляторе ставят значения z1 и z2 - минимальный и максимальный уровни раскрытия заслонки, соответственно. Если значение ушло за пределы заданного интервала (от z1 до z2), то регулятор даёт сигнал преобразователю, преобразователь меняет скорость вращения вентилятора в большую или меньшую сторону. В большую, если угол открытия заслонки больше z2, а в меньшую, если угол открытия заслонки меньше z1.

Таким образом, можно сделать выводы, что система регулирования обеспечивает демпфирование резких колебаний методом регулировки заслонки, а плавные колебания, такие как изменение температуры, методом регулирования частоты вращения рабочего колеса вентилятора, дымососа.

Также возможно внедрение этой системы в котельную. Расчётная экономия электричества на дымососах получится примерно 30%, исходя из расчётов (за отопительный период).

Список литературы

Тарасов, Д. В. Требования к частотно-регулируемым электроприводам насосов и вентиляторов при аварийных режимах в системе электроснабжения котельных / Д. В. Тарасов // Электрические станции. 2006. № 1.

Хечуев, Ю. Д. Частотно-регулируемые электроприводы тягодутьевых и насосных механизмов котельных на базе преобразователей частоты АТ корпорации «Триол» / Ю. Д. Хечуев, Б. Е. Калашников, В. И. Ольшевский // Электрические станции. 2006. № 1.

Бузников, Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Е. Ф. Бузников, К. Ф, Родда-тис, Э. Я. Берзиньш. М. :Энергатомиздат, 1984.

Озеров, М. Ю. Энергосберегающие технологии в системе отопления / М. Ю. Озеров, А. Г. Тихонов, Р. А. Гареев // Сб. докладов Всероссийск. на-уч.-техн. конф. «Энергосбережение и энергоэффективные технологии-2004». Липецк : ЛГТУ, 2004

Озеров, М. Ю. Автоматическое регулирование системы отопления / М. Ю. Озеров, А. Г. Тихонов, Р. А. Гареев // Ежемесячный научно-практический журнал «Энергетика - наш регион» 2004. № 7-8.

Тверской, Ю. А. Регулирование разряжения в топке котла - современный подход / Ю. А. Тверской // Известия Академии наук. Энергетика. 2003.№ 1.

Захаренков, А. В. Применение частотно-регулируемых электроприводов тягодутьевых механизмов и питательного насоса в АСУТП котла ТЭЦ / А. В. Захаренков // Электротехника. 2005. № 8.

Плетнев, Г. П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций / Г. П. Плетнев. М. :Энергоиздат, 1981.

Ямаев, А. И. Способ автоматического регулирования разрежения в топке отопительного котла /А. И. Ямаев, М. Ю. Озеров // Патент №2322642 от 05.09.2006.

Размещено на Allbest.ru