Подсистема регулирования питания водой

Технологическая задача управления для участка питания барабанного котла, сводится к обеспечению материального баланса в барабане между притоком и стоком.

Материальный баланс может нарушаться в результате внутренних или внешних возмущений. В следствии нарушения материального баланса изменяется уровень воды в барабане, что может вызвать опасные последствия. Так снижение уровня до места присоединения опускных труб циркуляционного контура может привести к нарушению питания и охлаждения водой подъемных труб. Следствием этого может быть нарушение прочности труб в местах стыковки с корпусом барабана, а в некоторых случаях пережог. Чрезмерное повышение уровня может привести к снижению эффективности внутри барабанных сепарационных устройств и преждевременному заносу солями пароперегревателя.

Отклонение уровня воды в барабане от среднего значения связано с наличием небаланса между притоком питательной воды и расходом пара; оно происходит также вследствие изменения содержания пара в пароводяной смеси подъемных труб за счет колебаний давления пара в барабане или изменений тепловосприятия испарительных поверхностей нагрева.

Уравнение материального баланса для барабана выглядит так:

где F – размер барабана (м²);

r _о – плотность в опускных трубах (кг/м³);

r _п – плотность в подъемных трубах (кг/м³);

D_Пе – расход перегретого пара (сток);

D_ПВ – расход питательной воды (приток).

Внутренним возмущением для уровня воды в барабане (рис. 26) являются расход питательной воды D_ПВ и тепловосприятие испарительных поверхностей нагрева Q_Т. Внешним возмущением является паропроизводительность котла D_Пе. Но надо отметить, что уровень воды в барабане, также влияет на D_Пе. На рис. 27 показана взаимосвязь этих параметров.

Рис. 25. Схема «вход-выход» для барабанного котла

Рассмотрим динамические характеристики участков регулирования (рис.26).

Рис. 26. Динамические характеристики участков регулирования

Типовая схема информационной структуры регулятора подачи питательной воды (обеспечивает поддержание материального баланса путем поддержания уровня воды в барабане). Для регулирования питания будем использовать трех импульсную схему. Информационная структура регулятора питания показана на рис. 27. В трехимпульсных регуляторах питания жесткая обратная связь осуществляется не по положению регулирующего органа, а непосредственно по расходу питательной воды. Введение сигнала по расходу питательной воды придает регулятору функции стабилизатора расхода воды, устраняя зависимость уровня от положения питательного клапана и от перепада давления воды на нем.

Рис. 27. Информационная структура регулятора питания

Принцип действия регулятора питания можно объяснить следующим образом. Очевидно, что уровень воды в барабане будет постоянным, если расход пара от парогенератора будет равняться подачи питательной воды (набухание не учитываем). В этом случае суммарный сигнал от датчиков расхода пара и питательной воды должен равняться нулю, так как в этом случае для пароводяного тракта соблюдается материальный баланс и регулятор не должен включаться. Сигналы по расходу пара и питательной воды складываются между собой в схеме регулирующего блока, для чего их подают к измерительному устройству с противоположными знаками. При одинаковом расходе пара и питательной воды сигналы по расходу пара и питательной воде являются равными и противоположными по знаку (при отсутствии продувки парогенератора). Это идеальный случай настройки трехимпульсного регулятора питания, обеспечивающий работу регулятора с нулевой неравномерностью. Прямой сигнал по высоте уровня в этом случае необходим для стабилизации работы регулятора и для устранения возможных неточностей в формировании сигналов по расходам пара и воде. Прямой сигнал по высоте особенно необходим на парогенераторах с резко выраженным явлением набухания котловой воды. Расчетная схема регулирования питания представлена на рис. 28.

При иной настройке сигналов по расходам разность между воздействием их на регулятор ликвидируется за счет изменения высоты уровня при переходе на новую нагрузку. В этом случае статическая характеристика системы регулирования может идти с понижением или с повышением уровня по мере роста нагрузки парогенератора.

Рис. 28. Расчетная схема регулятора питания

Рис. 29. Сигнальный граф расчетной схемы

В качестве закона регулирования используется ПИ – закон. Необходимо обратить внимание на тот факт, что жесткая обратная связь убирает интегрирующую составляющую ПИ – регулятора:

При условии, что: , т.е. ПИ®П, при k_Р >>1

Передаточную функцию устройства компенсации можно выразить следующим образом:

.

Т.к ,то имеем

.

Сигналы по расходам пара и воды получают от дифманометров-расходомеров, измеряющих перепады давления на дроссельных органах. Сигнал по высоте уровня получают также от дифференциального манометра, имеющего дифференциально-трансформаторный или индукционный преобразователь для формирования электрического сигнала, пропорционального высоте уровня в барабане парогенератора. Дифференциальный манометр, служащий по выработки сигнала по высоте уровня, подключается к барабану парогенератора двумя импульсными линиями через двухкамерный уравнительный сосуд.

Барабан котла снабжен защитой от повышения и понижения уровня. Причем защита от повышения уровня имеет две ступени срабатывания (см. рис.30.). При достижении уровнем первой ступени открываются задвижки аварийного слива воды. При достижении второй ступени происходит останов котла.

Рис. 30. Защиты по уровню

Защита от понижения уровня воды в барабане котла:

· первая ступень – 150 ¸ 175 мм (аварийный слив);

· вторая ступень – 250 мм (отключение котла).

Защита от повышения уровня воды в барабане котла:

· 100 ¸ 120 мм (отключение котла).

Защита выполнена по схеме два из трех, датчики уровня имеют предел сигнализации и срабатывания (рис. 31).

Рис. 31. Информационная структура защиты по уровню

Останов котла происходит по следующей схеме: останов дутьевого вентилятора и отключение системы подачи топлива в топку по линиям блокировочных связей, закрытие главной паровой задвижки для предотвращения доступа пара в котел из общей магистрали с одновременным открытием продувки пароперегревателя и закрытием запорного клапана на линии впрыска собственного конденсата для предотвращения доступа воды в пароохладитель.

Вопрос о многосвязности.

Пример:

Дата добавления: 2014-01-07