Курсовая работа: Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования температуры печи котельного агрегата

Котел должен быть оборудован необходимым количеством контрольно-измерительных приборов, автоматической системой регулирования важнейших параметров котла, защитными устройствами, блокировкой и сигнализацией. Режимы работы котла должны соответствовать режимной карте, в которой указываются рекомендуемые технологические и экономические показатели его работы: параметры пара и питательной воды, содержание СO₂ в газах, температура и разрежение по газовому тракту, коэффициент избытка воздуха и т.п. Большинство современных котельных установок полностью автоматизированы.

При нарушении нормальной работы котла в следствие неисправностей, которые могут привести к аварии, он должен быть немедленно остановлен. Капитальный ремонт котлов производится через каждые два-три года. Котел периодически подвергается техническому освидетельствованию по трем видам:

- наружный осмотр (не реже одного раза в год);

- внутренний осмотр (не реже одного раза в четыре года);

- гидравлическое испытание (не реже одного раза в восемь лет).

Регулирование температуры перегретого пара

Регулирование t_ne осуществляется пароохладителями .Обычно используются пароохладители впрыскивающего типа (рис. 1.2). Они представляют собой участок паропровода, внутрь которого при помощи форсунок впрыскивается охлаждающая среда. Снижение температуры происходит за счет испарения капель среды. На участке, где происходит испарение, внутри трубопровода есть защитная металлическая рубашка – нужна, чтобы капли не попадали на

стенки труб, т.к. они работают под давлением и на них будут образовываться трещины. Проще всего было бы впрыскивать питательную воду в необходимом количестве (так делают на западе).

В России экономят на системах очистки воды, поэтому питательная вода грязная и соль будет оседать на стенках. В России впрыскивают конденсат, который образуется из-за охлаждения части насыщенного пара в водяном экономайзере (конденсационная установка, рис. 1.3). На котлах низкого давления используются поверхностные пароохладители.

Таким образом, пароохладитель позволяет изменить в сторону уменьшения.

Рис.1.2. Пароохладитель впрыскивающего типа.

Рис. 1.3. Конденсационная установка.

Обычно, на котлах имеются системы автоматического регулирования, в том числе и t_ne . В данном случае регулирование осуществляется изменением расхода конденсата на впрыск.

Регулирование температуры перегрева нужно:

1. Современные котлы работают в широком диапазоне нагрузок. Производительность по пару меняется от 100% до 50% (и даже до 30%). При снижении производительности в два раза, котел сжигает примерно в два раза меньше топлива, расход продуктов сгорания также снижается в двое. Т.к. конструкция неизменна, то скорость газов снизится в два раза, а коэффициент теплопередачи k убывает. Тепловосприятие ПП ( H – площадь поверхности нагрева), т.к. конструкция не меняется? а температурный напор уменьшается при снижении нагрузки. В связи с этим и будет снижаться. При проектировании поверхность нагрева ПП выбирают такой, чтобы поддерживалась на минимальной нагрузке, но тогда на номинальной нагрузке 100% эта поверхность будет избыточной и ее лишнее тепловосприятие компенсируется при помощи пароохладителей.

2. Котел – сложная динамическая система, которая непрерывно находится под влиянием внешних воздействий:

а) Плановые и аварийные остановки мельниц
b) Изменение режимов работы тягодутьевых машин
c) Переход котла в процессе работы с одного топлива на другое (даже качество одного топлива непрерывно меняется).
3. Знания и расчетные методики несовершенны (возможно даже есть ошибки). Пароохладитель позволяет компенсировать.

4. Пароохладитель устанавливается перед теми ступенями ПП, которые работают в наиболее тяжелых температурных условиях. Снижение температуры перед ними повышает их надежность.

Динамические свойства объекта регулирования по каналу регулирующего воздействия определены кривой разгона.

Регулируемая величина — температура Q (°С) нагревательной печи. Кривая разгона получена при скачкообразном изменении подачи топлива (газа) - x_вх (% х.р.о.). Максимальный расход газа 40000 нм³ /час.

Безразмерная кривая разгона и вариант задания представлен в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

	0	0	1	3	7	11	15	18	21	23	26	27	28	29	29,5	30	30
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16

Таблица 2

Вариант	xвх имп, % х.р.о.	at , сек	аQ , °С	Регулятор	Метод расчета
2	25	25	1,5	ПИ	М=1,62

1. Построить кривую разгона в размерном виде и определить по ней динамические параметры объекта – k, T, τ, ε, ρ. Записать передаточную функцию, аппроксимирующие объект сочетанием инерционного звена первого порядка с запаздыванием — .

Для того чтобы получить кривую разгона в размерном виде умножим ее безразмерные значения на соответствующие масштабные коэффициенты, результат запишем в таблице 3.

Таблица 3

	0	0	1,5	4,5	10,5	16,5	22,5	27	31,5	34,5	39	40,5	42	43,5	44,25	45	45
	0	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250	275	300	325	350	375	400