способ автоматического регулирования разрежения в топке отопительного котла

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования разрежения в топке отопительного котла, заключающийся в регулировании количества отходящих газов дымососами и поворотными заслонками, отличающийся тем, что контролируют угол открытия поворотной заслонки и регулируют частоту вращения рабочего колеса дымососа таким образом, чтобы угол открытия заслонки находился в заданных пределах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способам регулирования разрежения в топке отопительного котла.

Известен способ регулирования разрежения в топке котла путем регулирования производительности направляющими аппаратами, заключающийся в изменении угла атаки лопастей рабочего колеса, что достигается остановкой механизма или установкой дополнительных автоматических поворотных устройств.

(Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. М.: Энергоиздат, 1981, с.241. Плетнев Г.П.)

Недостатками известного способа являются необходимость останова для изменения угла атаки, что очень неудобно и занимает много времени, создает дополнительные сложности и приводит к низкому качеству регулирования, менее эффективно и надежно по сравнению с частотно-регулируемым приводом, а также (если используются автоматические поворотные устройства) к значительному повышению цены, снижению надежности работы.

Известен способ регулирования разрежения в топке котла путем регулирования частоты вращения ротора дымососа гидромуфтами, связывающими ведущий вал электропривода с ведомым валом, связь происходит за счет сил сцепления частиц воды или масла, отбрасываемых центробежной силой вращения электропривода и заключенных между направляющими лопатками ведущего и ведомого диска.

(Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. М.: Энергоиздат, 1981, с.241. Плетнев Г.П.)

Недостатком известного способа является то, что внедрение этих устройств на существующих объектах связано с необходимостью изменять компоновку электропривода, высокая цена, дополнительные потери на муфте, большие габариты.

Известен способ автоматического регулирования режима горения в топке котла путем измерения сигналов по расходу топлива и воздуха, подающихся на задатчик, и в процессе эксплуатации посредством датчика, установленного в газовом тракте дымохода, непрерывно измеряют содержание окиси углерода в дымовых газах и совместно с задатчиком формируют сигналы на управляющий блок в виде частотного преобразователя для плавного управления электродвигателем дымососа и(или) вентилятора, постоянно поддерживая содержание окиси углерода в дымовых газах в количестве 0,1-0,2%.

(RU Патент №2247900, МПК F23N 1/02, 10.03.2005).

Недостатком известного способа является то, что изменение частоты питающего напряжения двигателя дымососа не учитывает инерционность ротора, скорость изменения частоты должна быть согласована с инерционностью ротора дымососа, например, скачкообразное снижение частоты приводит к аварии в работе частотного регулятора, также должны быть согласованы скорости изменения подачи газа, воздуха и разрежения с инерционностью дымососов и вентиляторов, в противном случае возможен кратковременный выход давления воздуха и разрежения за граничные условия и авария в работе котла.

Известен наиболее близкий к изобретению способ регулирования разрежения в топке котла, заключающийся в регулировании производительности поворотными дроссельными заслонками. При дросселировании регулирование расхода осуществляется за счет изменения эффективного сечения трубопровода с помощью заслонки. В этом случае дымосос, так же как и при отсутствии регулирования, вхолостую расходует часть своей мощности, преодолевая вводимое в напорный или всасывающий воздуховод сопротивление (шибер), поэтому часть потребляемой агрегатом электроэнергии расходуется вхолостую.

(Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. М.: Энергоиздат, 1981, с.241. Плетнев Г.П.)

Недостатками известного способа являются его низкая энергоэффективность, энергозатратность, так как часть потребляемой агрегатом электроэнергии расходуется вхолостую, на преодоление сопротивления заслонки, а достоинствами - достаточное быстродействие, отработанность технических решений.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение эффективности процесса регулирования разрежения в отопительных котлах.

Поставленная задача достигается тем, что в способе автоматического регулирования разрежения в топке отопительного котла, заключающемся в регулировании количества отходящих газов дымососами и поворотными заслонками, контролируют угол открытия поворотной заслонки и регулируют частоту вращения рабочего колеса дымососа таким образом, чтобы угол открытия заслонки находился в заданных пределах.

На чертеже представлено устройство, реализующее предложенный способ регулирования.

Устройство содержит дымосос 1, электрически связанный с частотным преобразователем 2, датчик положения заслонки 3, регулятор 4, текущее значение разрежения измеряется датчиком разрежения 5, связанным с регулятором 6, заслонку 7, задатчик 8.

Принцип работы системы, реализующий данный способ регулирования, следующий.

Необходимое разрежение в процессе эксплуатации котлоагрегата задают блоком задатчика 8 и сравнивают с текущим значением, поступающим от датчика разрежения 5. Разностный сигнал формируют в блоке регулятора 6, который управляет положением заслонки 7 подачи воздуха в топку котлоагрегата. В зависимости от положения датчика положения заслонки 3, регулятор 4 формирует сигналы управления частотным преобразователем 2, который в свою очередь плавно изменяет работу дымососа 1, учитывая угол открытия поворотной заслонки, и изменяют частоту вращения рабочего колеса дымососа таким образом, чтобы угол открытия заслонки находился в заданных пределах. При этом устанавливают на регуляторе 4 значения х1 (минимальный уровень открытия заслонки) и х2 (максимальный уровень открытия заслонки), при выходе за эти граничные значения регулятор 4 формирует сигналы управления частотным преобразователем 2, который в свою очередь плавно изменяет работу дымососа 1 в сторону увеличения (если уровень открытия заслонки больше значения х2) или уменьшения (если уровень открытия заслонки меньше значения х1) частоты вращения дымососа.

Как показывает практика, наиболее эффективным процессом сжигания топлива является процесс горения, когда разрежение находится в пределах 20-30 Па.

Пример конкретной реализации:

Необходимое разрежение в процессе эксплуатации котлоагрегата, например 25 Па, задают блоком задатчика 8, например ТАС Xenta 401, и сравнивают с текущим значением, поступающим от датчика разрежения 5, например газоанализатор дымовых газов КМ900. Разностный сигнал формируют в блоке регулятора 6, например ТАС Xenta 401, который управляет положением заслонки 7 подачи воздуха в топку котлоагрегата. В зависимости от значения датчика положения заслонки 3, например МЭО - 250/160 - 0,63УМ - 99, регулятор 4, например ТАС Xenta 401, формирует сигналы управления частотным преобразователем 2, например LG iG5 - RUS, который в свою очередь плавно изменяет работу дымососа 1, например ДН - 11,2, учитывая угол открытия поворотной заслонки, и изменяют частоту вращения рабочего колеса дымососа таким образом, чтобы угол открытия заслонки находился в заданных пределах. При этом устанавливают на регуляторе 4 значения х1=85% (минимальный уровень открытия заслонки) и х2=95% (максимальный уровень открытия заслонки), при выходе за эти граничные значения регулятор 4 формирует сигналы управления частотным преобразователем 2, который в свою очередь плавно изменяет работу дымососа 1 в сторону увеличения (если уровень открытия заслонки больше значения х2=95%) или уменьшения (если уровень открытия заслонки меньше значения х1=85%) частоты вращения дымососа.

Функции блока задатчика 8 и блока регулятора 6 совмещены в ТАС Xenta 401.

В отличие от других схем регулирования, которые управляют только заслонками или только регулированием частоты вращения ротора дымососа, при данном способе осуществляется плавное управление работой технологического электрооборудования, отсутствуют большие пусковые токи, снижается энергопотребление за счет уменьшения частоты питания двигателя дымососа и оптимально ведется процесс работы котлоагрегатов различного типа, а также за счет блоков 5, 6, 7 поддерживается быстродействие системы, то есть используются преимущества обоих методов.

Итак, заявленное изобретение позволяет повысить эффективность процесса регулирования разрежения в отопительных котлах.