УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМ СЖИГАНИЕМ ТОПЛИВА В КОТЛАХ КОТЕЛЬНОЙ

Полезная модель относится к области энергетики, конкретнее к теплотехнике, в частности к устройствам управления котлами котельной.
Полезная модель направлена на повышение точности соответствия фактических расходов газ-воздух при эксплуатации котлов котельной требуемым по действующим погодным условиям сезона, что позволяет получить энергосберегающее сжигание топлива.
Широко известно устройство управления режимом горения котлов, в котором имеется «режимная» карта, согласно которой поддерживают общую мощность тепла, вырабатываемую котельной, равную заданной по годовому графику с помощью упомянутой режимной карты. Режимная карта составляется экспериментально-расчетным путем, причем основной массив данных режимной карты рассчитывается по эмпирическим зависимостям.
Недостатком такого устройства управления, как показывает практика эксплуатации котельных является отсутствие возможности энергосберегающей оптимизации сжигания топлива в котлах котельной, так как режимная карта, составленная экспериментально-теоретически на основе замеров при одних погодных условиях, может иметь существенные погрешности для других. Блок, содержащий режимную карту нуждается в постоянной корректировке по мере износа горелок и других элементов котлов в процессе эксплуатации. Следует отметить и влияние человеческого фактора, так как управление котлами котельной по режимной карте возлагается на оперативный персонал.
Все это приводит к перерасходу топлива и низкому качеству управления режимом котлов котельной а, соответстсвенно, к пониженному качеству снабжения потребителей вырабатываемой тепловой энергией.
В значительной степени эти недостатки преодолены в устройстве автоматического регулирования режима горения в котлах котельных, принятого в качестве прототипа (Пеньшин А.С. и др. Система автоматического регулирования режима горения газа в котлах типа ПТВМ // «Промышленная энергетика» №6, 2000), в котором за счет блоков измерения числа включенных в работу горелок и расхода газа в них, блока сравнения общей производимой тепловой мощности с заданной в зависимости от погодных условий и для устранения рассогласования автоматически регулируют соотношение газ-воздух газовых горелок котлов котельной.
Недостатком устройства автоматического управления топливными горелками в котлах котельной, принятом нами в качестве прототипа заявляемого патента на полезную модель, является невозможность учета резко-переменных погодных условий, особенно в Северных районах с неустойчивым климатом и большими перепадами температур (солнце есть-нет), что не позволяет даже на протяжении длительного времени оценить эффективность горения факелов в котлах котельных по объемам потребляемого газа из-за сезонного колебания температур и соответственно режимов теплосетей.
Другой недостаток - необходимость комплектования всех котлов котельных собственными системами автоматического регулирования, что снижает надежность работы всей котельной из-за повышенной вероятности отказов или сбоев в точности регулирования режимами котлов котельной.
Задачей заявляемого патента на полезную модель устройства управления энергосберегающим сжиганием топлива в котлах котельной является повышение точности и надежности автоматического регулирования при повышении ресурса работы котлов и снижении затрат на их автоматику, а также расхода газа на основе комбинационной двухэлементной структуры: множественно-дискретного и единично-плавного комплексного управления.
max
min
max
max
Для достижения поставленной цели устройство управления энергосберегающим сжиганием топлива в котлах котельной содержит блоки измерения числа включенных в работу котлов и сравнения общей производимой тепловой мощности с заданной, а также исполнительные блоки включения и отключения горелок котлов,блок деления, запитанный от блока задания тепловой мощности с центрального теплового пункта (ЦТП) и блока задания максимальной мощности котла Р=2P, соединенный через блок выделения целого числа, блок целого числа и блок сравнения целого числа с числом включенных в работу котлов с исполнительным блоком множественно дискретно-регулируемого элемента переключения числа котлов, причем блок сравнения целого числа с числом включенных в работу котлов запитан от датчика числа котлов, включенных в работу, а блок целого числа вторым своим выходом соединен с блоком умножения на максимальную единичную мощность котла Р, второй вход которого запитан от блока задания максимальной единичной мощности котла Р, а выход через блок вычитания, соединенный вторым свом входом с выходом блока задания тепловой мощности от ЦТП, подключен к блоку сравнения, причем блок сравнения результата вычитания соединен с исполнительным блоком единичного плавно-регулируемого элемента устройства управления энергосберегающим сжиганием топлива котлов котельной.
Осуществление полезной модели.
max
min
На фиг. видно, что в два элемента композиции сгруппированы все котлы котельной с двумя ступенями «большой» Р и «малый» факел Р: А - множественно дискретно-регулируемый элемент по числу котлов n с 2n их ступенями;
min
max
Б - единичный элемент (котел) с плавным регулированием от P до Р;
max
min
max
max
Устройство управления энергосберегающим сжиганием топлива в котлах котельной содержит блок 1 деления, запитанный с блока 2 задания тепловой мощности от центрального теплового пункта и блока 3 задания максимальной мощности котла Р=2Р, соединенный через блок 4 выделения целого числа, блок 5 целого числа и блок 6 сравнения целого числа с числом включенных в работу котлов с исполнительным блоком 8 множественно дискретно-регулируемого элемента переключения числа котлов, причем блок 6 сравнения целого числа с числом включенных в работу котлов запитан от датчика 7 числа котлов, включенных в работу, а блок 5 целого числа вторым своим выходом соединен с блоком 9 умножения на максимальную единичную мощность котла Р, второй вход которого запитан от блока 3 задания максимальной единичной мощности котла Р, а выход через блок 10 вычитания, соединенный вторым свом входом с выходом блока 2 задания тепловой мощности от ЦТП, подключен к блоку 11 сравнения, причем блок 11 сравнения результата вычитания соединен с исполнительным блоком 12 единичного плавно-регулируемого элемента устройства управления энергосберегающим сжиганием топлива котлов котельной.
Как можно увидеть из приведенной фиг., назначение патентуемой полезной модели устройства состоит в контроле величины тепловой мощности включенных в работу котлов и сравнении ее с заданной центральным тепловым пунктом величиной в зависимости от погодных условий (температуры), формировании двух элементов композиционного управления: множественно-дискретного управления и единично-плавного регулирования и реализации упомянутого композиционного управления за счет сочетания дискретного и плавного регулирования до устранения возникшего рассогласования измеренной и заданной центральным тепловым пунктом мощностей.
Пример реализации патента на полезную модель. Работа устройства по композиционному управлению энергосберегающим сжиганием топлива котлов котельной происходит следующим образом (фиг.).
max
min
min
Все котлы котельной, например, в количестве 10 штук, с двумя ступенями «большой факел» мощностью Р=2P и «малый факел» мощностью P организованы в два элемента композиции:
А - множественно дискретно-регулируемый элемент, например, из девяти котлов котельной с двумя ступенями «большой» и «малый» факел, то есть всего с 18-ю ступенями дискретного управления;
min
max
Б - единичный элемент композиционного управления, например, один котел с плавным регулированием от P до Р;
max
в блоке 1 заданная по погодным условиям блоком 2 с центрального теплового пункта мощность, например 3,4 МВт, делится на величину, задаваемую блоком 3 мощности максимальной ступени Р равную, например, 0,5 МВт, получается 3,4/0,5=6,8 и выделяется в блоке 4 из полученной величины 6,8 целое число - 6; после чего полученный вес сигнала, пропорциональный 6-ти в блоке 5 целого числа запоминается и подается упомянутый сигнал в блоки 6 и 9;
сравнивается в блоке 6 сравнения полученное целое число 6 с числом включенных в работу котлов, поступающим от блока 7 измерения числа котлов, включенных в работу, например, 8 и с помощью исполнительного блока 8 первого элемента А композиционного управления, изменяют их число, т.е. выключают два котла (8-6)=2;
max
в блоке 9 умножения полученное в блоке 5 целого числа целое число 6 умножается на поступающую с блока 3 величину максимальной мощности Р=0,5 МВт факела: 6×0,5=3 МВт;
вычитается в блоке 10 вычитания полученная в блоке умножения 9 величина 3 МВт из заданной центральным тепловым пунктом блоком 2 величины 3,4 МВт: 3,4-3,0=0,4 МВт;
min
сравнивается в блоке 11 сравнения полученная в блоке вычитания 9 разность 0,4 МВт с величиной Р=0,5×0,5 МВт=0,25 МВт и при превышении, например, в нашем случае 0,4 МВт>0,25 МВт плавно происходит автоматическое регулирование с помощью второго исполнительного блока 12 десятого котла котельной - второго единичного элемента композиции Б с плавным управлением, для увеличения его мощность до 0,4 МВт.
По истечении заданной дискреты времени перечисленные операции с котлами и их мощностями циклично повторяются в изложенной последовательности. Применение патентуемой полезной модели повышает точность управления котлами котельных, снижает ненужное число регулировок и стоимость средств, расходуемых на автоматику в 1,4 раза при повышении надежности всей системы управления в 1,6 раза.