Совершенствование системы управления процессом горения твердого топлива в котлах высокого давления

- создана программа конфигурации УСПД, предоставляющая пользователю удобный интерфейс для создания и модификации параметров настройки УСПД. Программа конфигурации работает под управлением ОС \VINDOWS 95 (98,Ж).

Ю.В. Андреев, Н.В. Андреев

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КОТЛАХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

В энергетике широко применяются технологии, снижающие выбросы оксидов азота в атмосферу. На пылеугольных котельных агрегатах с пылесистемами прямого вдувания перспективно применение технологии трехступенчатого сжигания твердого топлива, однако существующие системы автоматического управления не способны корректно реализовать алгоритм управления трехступенчатым горением, и в процессе наладки возникает необходимость в изменении управляющих функций регуляторов и системы в целом в зависимости от паровой нагрузки котельного агрегата.

В ходе экспериментов определены управляющие факторы, влияющие на образование оксидов азота в процессе горения, среди которых основными являются:

- распределение расходов топлива по зонам горения;

- распределение расходов воздуха по ярусам горелок;

- общий расход воздуха на котел;

- качество распыла вторичного топлива.

Анализ современного состояния проблемы управления процессом горения твердого топлива по трехступенчатой технологии в котлах высокого давления показал, что основными этапами ее решения являются:

- установление оптимального распределения расходов воздуха по зонам горения по результатам режимных испытаний;-

- подбор комплектов мазутных форсунок, обеспечивающих оптимальное для данного котла качество распыла вторичного топлива;

- корректировка расхода общего воздуха до величины, необходимой для реализации трехступенчатой схемы горения при заданной нагрузке энергоблока;

- коррекция расхода общего воздуха при произвольном перераспределении расходов воздуха по ярусам горелок.

Обоснован выбор расхода общего воздуха на котельный агрегат и качества распыла вторичного топлива как основных управляющих параметров при реализации схемы трехступенчатого горения твердого топлива на котлах с пылесистемами прямого вдувания. При помощи имитационного комплекса, включаемого в состав САР энергоблока в качестве автономного управляющего модуля, воздействующего на регулятор общего воздуха, могут быть реализованы основные задачи

управления котельным агрегатом, сжигающим твердое топливо по трехступенчатой технологии.

Модернизированная САР энергоблока решает задачу управления горением по трехступенчатой схеме в следующем порядке:

1. При изменении паровой нагрузки котла система автоматического регулирования работает в штатном режиме, отстроенном в соответствии с заводскими инструкциями и результатами режимных испытаний.

2. При стабилизации паровой нагрузки в действие вступает управляющий модуль имитационного комплекса и путем воздействия на регулятор общего воздуха изменяет расход воздуха на котел для корректной организации трехступенчатого горения твердого топлива и минимизации концентрации оксидов азота.

3. При перераспределении расходов воздуха по ярусам горелок за счет произвольных изменений расхода первичного воздуха на пылесистемы происходит изменение концентрации оксидов азота и СО в дымовых газах, которое не может быть учтено при расчете режима имитационным комплексом. В этом случае управляющий модуль имитационного комплекса путем изменения расхода общего воздуха обеспечивает поддержание суммарной концентрации оксидов азота и СО на заданном уровне.

4. При изменении марки сжигаемого угля либо при установке на котел мазутных форсунок с другим значением коэффициента экологической безопасности имитационный комплекс осуществляет соответствующую корректировку управляющих функций.

На рис. 1 представлена модернизированная схема САР энергоблока. При отработке в штатном режиме основной решаемой задачей САР энергоблока является поддержание оптимального материального и энергетического баланса в топке. Условием, определяющим материальный баланс потребляемого турбиной и генерируемого котлом пара, является постоянство давления острого пара какой-либо точки парового тракта, например, в общей магистрали (или перед турбиной). САР горения поддерживает неизменным главный регулируемый параметр - давление острого пара перед турбиной, независимо от нагрузки энергоблока.

Модуль управления имитационного комплекса работает следующим образом. При изменении сигнала ЗУ регулятора мощности с рассогласованием по УП более 5% производится отработка модулем управления корректирующего воздействия на регулятор общего воздуха.

При получении сигнала, характеризующего изменение нагрузки энергоблока, происходит автоматическое снятие корректирующего воздействия с последующим выходом регулятора общего воздуха в штатный режим работы. При достижении заданной нагрузки и нулевом рассогласовании сигнала по давлению острого пара перед турбиной по ЗУ регулятора мощности в течение 10 сек., на основании исходных данных имитационным комплексом производится расчет оптимального для реализации трехступенчатого горения расхода общего воздуха в функции от нагрузки.

Рве. 1, Модеркюнрооитая схема САР энергоблока.

На рис. 2 приведена кривая, характеризующая зависимость перепада давления на воздухоподогревателе (ВЗП) от паровой нагрузки котла, рассчитанная на имитационном комплексе для трехступенчатого сжигания интинского каменного угля. При стабилизации режима на блок И-04 регулятора общего воздуха подается корректирующий сигнал, суммирующийся с сигналом ЛРм, вызывающий рассогласование с сигналом по перепаду давления на ВЗП. Регулятор общего воздуха отрабатывает до нулевого значения рассогласования, тем самым изменяя расход общего воздуха до величины, необходимой для реализации трехступенчатой схемы горения при заданной нагрузке.

Для нормирования корректирующего сигнала были сняты характеристики регулятора общего воздуха во всем рабочем диапазоне для выявления соответствия между величиной рассогласования и отрабатываемым при этом изменении перепада давления на воздухоподогревателе. На рис.З приведены кривые корректирующего воздействия в % рассогласования по УП регулятора общего воздуха в зависимости от паровой нагрузки котла для двух видов каменного угля.

Рис. 2. Характеристике регулятора общего воздуха по ЛРвдо в зависимости от паровой нагрузки котла

На следующем этапе исследований определялось влияние коэффициента экологической безопасности мазутных форсунок численно равного отношению времени сгорания мазута ко времени нахождения газов в пределах восстановительной зоны факела, на концентрацию оксидов азота в дымовых газах при различных нагрузках котельного агрегата. С этой целью была проведена серия экспериментов с использованием пяти комплектов мазутных форсунок, предварительно про-тарированных по коэффициенту Е,' для номинальной нагрузки.

На рис. 4 приведена зависимость концентрации оксидов азота в дымовых газах от коэффициента экологической безопасности мазутных форсунок в исследованных режимах. По экспериментальным точкам построено семейство кривых,

Рис. 4. Зависимость концентрации оксидов азота от коэффициента экологической безопасности мазутных форсунок

каждая из которых описывает изменение концентрации ТМОх в одном из стабильных по паровой нагрузке режимов.

Исследованные зависимости концентрации оксидов азота в дымовых газах котельных агрегатов от коэффициента экологической безопасности мазутных форсунок в общем виде описываются уравнением

Ж)х=а1п^+Ь [мг/м3].

Таким образом, по уточненной методике концентрация оксидов азота в дымовых газах котельного агрегата определяется как

N0* =

ґ (В/В )1'97 ^

1 + 1. Л .ном.;------------*

* 100

*

/

где Б - нагрузка котельного агрегата; Эном - номинальная нагрузка котельного агрегата; ЫОхтл - расчетная концентрация топливных оксидов азота; МОхтр - расчетная концентрация термических оксидов азота.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тверской Ю.С. Автоматизация котлов с пылесистемами прямого вдувания. М.: Энерго-

атомиздат, 1996, 256 с.

2. Буров Д.В., Бшенко В.А., Когплер В.Р., Сафронников С.А. Автоматическая система регулирования (АСР) горения пылеугольного котла со ступенчатым сжиганием топлива. М.: Теплоэнергетика, 1993, .№8, с. 60-68.

УДК 681.643

А.М. Булатов, О.И.Лисов, М.Х.Булатов

ЗАДАЧА ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ ГОМЕОСТАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА СЛОЖНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Радиоэлектронная аппаратура (РЭА) космического назначения, включающая космические и наземные системы дистанционного зондирования [1], имеет сложную структуру и состоит из ряда сложных подсистем различного функционального назначения. В составе таких подсистем, в общем случае, могут быть:

- оптико-электронные комплексы приема и преобразования информации;

- бортовые цифровые вычислительные комплексы;

- подсистемы накопления и преобразования информации;

- подсистемы приема и передачи информации.