СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА БАРАБАННОГО КОТЛА
DRUM BOILER SUPERHEATED STEAM AUTOMATIC TEMPERATURE CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к системам автоматического управления барабанных энергетических котлов и может быть использована для повышения качества регулирования температуры перегретого пара.
Широко известна двухимпульсная система автоматического регулирования температуры перегретого пара [Клюев А.С, Лебедев А.Т., Новиков С.И. Наладка систем автоматического регулирования паровых котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 94] содержащая ПИ-регулятор, дифференциатор, два датчика температуры, регулирующий клапан впрыска и связи между ними.
Основным недостатком такой системы является низкое качество переходных процессов при внешних возмущениях и возмущениях по паровой нагрузке.
Известна также система автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла [Патент RU 36720, МПК F22B 35/00, 2006.01], содержащая пароперегреватель барабанного котла с паропроводом, датчик температуры, установленный в пароперегревателе, исполнительный блок, установленный на паропроводе пароперегревателя и изменяющий количество конденсата, впрыскиваемого в паропровод пароперегревателя, задатчик температуры и регулятор температуры, выполненный в виде пропорционально интегрирующего блока, корректирующий блок и связи между ними.
Недостатком такой системы является плохое качество работы при значительном запаздывании объекта и незначительном изменении параметров передаточной функции поверхности нагрева по каналу регулирующего воздействия. Такая система регулирования чувствительна к изменениям параметров, происходящих под действием неконтролируемых внутренних возмущений и при больших запаздываниях объекта по каналу регулирующего воздействия, не может компенсировать вредного влияния запаздывания на устойчивость и качество процесса регулирования.
Известны также системы регулирования температуры перегретого пара барабанного котла [Патент RU 139014, МПК F22B 35/00, 2006.01] и [Патент RU 143268, МПК F22B 35/00, 2006.01] являющиеся прототипом системы [Патент RU 36720, МПК F22B 35/00, 2006.01], содержащие пароперегреватель барабанного котла с паропроводом, датчик температуры, исполнительный блок, задатчик температуры, регулятор температуры, в первом случае представляющий собой адаптивный регулятор с введенным сигналом стабилизации по каналу управления, во втором случае нейро-ПИД-регулятор и связи между ними.
Недостатками таких систем является низкое быстродействие при регулировании температуры перегретого пара, повышенная чувствительность к внутренним возмущениям, и в этих системах не достигается требуемая точность регулирования.
Прототипом предлагаемого решения является система регулирования температуры перегретого пара, осуществляющая многоступенчатое регулирование [Кулаков Г.Т., Горелышева М.Л. Исследование влияния качества регулирования температуры перегретого пара на срок службы металла пароперегревателя котлов // Известия ВУЗов и энергетических объединений СНГ - Энергетика. - 2009. - №4. - С. 62-69], содержащая объект управления (пароперегреватель), состоящий из двух участков регулирования, четыре датчика температуры, датчик расхода, два дифференциатора, два задатчика температуры, два регулирующих клапана, датчик типа люфт, датчик положения второго по ходу пара клапана, устройство коррекции параметров динамической настройки и связи между ними.
Недостатками такой системы являются ухудшение качества регулирования температуры перегретого пара при ступенчатом снижении тепловой нагрузки за счет увеличения динамической ошибки регулирования, снижение срока службы металла пароперегревателя в связи с приближением места впрыска к выходу пароперегревателя и, как следствие, возможным забросом капель влаги неотработанной охлаждающей среды в паропровод. На практике, применительно к мощным котлам с развитым пароперегревателем, технологам, для данного конкретного случая, приходится отказываться от использования второго по ходу пара регулятора температуры, исходя из приведенных утверждений, поэтому введение сигнала по положению клапана не имеет смысла. УКПДН, корректирующее параметры динамической настройки регуляторов и дифференциаторов по функции расхода пара, не определяет зависимость величины выходного параметра от качества его регулирования.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение качества поддержания температуры перегретого пара барабанного котла не только в стационарном режиме, но и в переходных режимах работы - смене тепловой нагрузки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что система автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла, содержит объект управления - пароперегреватель, состоящий из двух участков регулирования, нерегулируемого участка и паросборной камеры, пять датчиков температуры, три дифференциатора, два задатчика температуры, два регулирующих клапана, два регулятора температуры, выполненные в виде пропорционально-интегрирующих блоков, где второй по ходу пара регулятор поддерживает температуру на входе в нерегулируемый участок, и корректирующий блок, изменяющий параметры динамической настройки регуляторов в системе автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла в зависимости от температуры пара в паросборной камере.
На фиг. 1 представлена блок-схема системы автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла.
Система автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла состоит из: пароперегревателя, состоящего из двух участков регулирования 1, 8, нерегулируемого участка 15 и паросборной камеры 16, датчиков температуры 2, 3, 9, 10, 17, дифференциаторов 4, 11, 18, регуляторов температуры 5, 12, регулирующих клапанов 6, 13, задатчиков температуры 7, 14, корректирующего блока 19.
Пар, последовательно проходит через регулируемые участки 1 и 8, нерегулируемый участок 15 приобретает параметры перегретого пара и поступает в паросборную камеру 16, а далее - в паропровод, где и должна поддерживаться температура пара в узких пределах.
Система автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла функционирует следующим образом.
Выходной сигнал датчика температуры 2 поступает на вход дифференциатора 4. На первый вход регулятора температуры 5 поступает сигнал по скорости изменения температуры от дифференциатора 4. На второй вход регулятора температуры 5 поступает сигнал от задатчика температуры 7. На третий вход регулятора температуры 5 поступает сигнал от датчика температуры 3. На четвертый вход регулятора температуры 5 поступает сигнал с выхода корректирующего блока 19. Выходной сигнал регулятора температуры 5 в виде сигнала управления подается на вход регулирующего клапана 6, который меняет количество конденсата, впрыскиваемого в паропровод.
Выходной сигнал датчика температуры 9 поступает на вход дифференциатора 11. На первый вход регулятора температуры 12 поступает сигнал по скорости изменения температуры от дифференциатора 11. На второй вход регулятора температуры 12 поступает сигнал от задатчика температуры 14. На третий вход регулятора температуры 12 поступает сигнал от датчика температуры 10. На четвертый вход регулятора температуры 12 поступает сигнал с выхода корректирующего блока 19. Выходной сигнал регулятора температуры 12 в виде сигнала управления подается на вход регулирующего клапана 13, который меняет количество конденсата, впрыскиваемого в паропровод.
Выходной сигнал датчика температуры 17, установленного в паросборной камере 16, поступает на вход дифференциатора 18, формирующего сигнал по скорости изменения температуры, подаваемый на вход корректирующего блока 19. Корректирующий блок 19 формирует сигнал динамической настройки регуляторов 5 и 12.
Благодаря такому исполнению модель системы автоматического регулирования температуры перегретого пара барабанного котла обеспечивает поддержание последней на участках пароперегревателя на допустимом уровне, автоматически изменяемом в зависимости от паровой нагрузки и других режимных условий работы котла.