Методические указания по наладке системы регулирования процесса горения газомазутных котлов (стр. 9 из 22)
Рисунок 12 — Профиль и конструктивная характеристика мазутного клапана
Рисунок 13 — Профиль и конструктивная характеристика мазутного клапана
Центральным ремонтно-механическим заводом (ЦРМЗ) Мосэнерго выпускается (не серийно, а по индивидуальным заказам) газовый регулирующий клапан, в котором устранены указанные выше недостатки, присущие заслоночным регулирующим органам.
Клапаны ЦРМЗ разработаны двух типоразмеров:
Dy 500 мм — для двухкорпусных котлов энергоблоков 300 МВт и котлов производительностью 420-640 т/ч;
Dy 400 мм — для котлов производительностью 170-320 т/ч.
Клапан двухседельный поворотного типа выполнен в патрубке соответствующего газопровода. Регулирующими элементами клапана являются разновеликие золотники, выполненные в форме полых полусфер, жестко сидящих на коромысле. Коромысло крепится на валу клапана с помощью шпонки с люфтом. При повороте вала по часовой стрелке из закрытого положения золотники выходят из проходных отверстий седел, тем самым открывая сечение для прохода газа. Профиль золотников в виде полусфер дает квадратичную конструктивную характеристику, следовательно, расходная характеристика клапана близка к линейной.
В закрытом положении золотники плотно прилегают к седлам с помощью резиновых прокладок. Плотность клапана в закрытом положении обеспечивается статическим давлением среды за счет разности усилий, действующих (вследствие перепада давлений) на нижний и верхний золотники. Нерегулируемый пропуск среды составляет не более 1% максимальной пропускной способности клапана при перепаде давлений среды на клапане 1 кгс/см2, при этом крутящий момент на приводном валу в сторону открытия составляет 7,5 кгм. Рабочий ход клапана — 60°. Исполнительный механизм для привода — МЭО-250/63-0,25-87, МЭО-250/160-0,63-87. Максимальное проходное сечение клапана Dy 500 мм составляет 628 см2, Dy 400 мм - 405 см2.
Приведение в соответствие с требованиями автоматического регулирования характеристик клапанов на газе и мазуте и вытекающее из этого упрощение технологической схемы подачи топлива к котлу (вместо двух клапанов — один) представляет важное значение не только с точки зрения автоматизации. Из процесса эксплуатации исчезает операция (выполняемая оператором вручную) по переходу с пускового клапана на основной и обратно, что положительно влияет на надежность работы основного оборудования.
Налаженные и прошедшие пробные включения с расчетными параметрами настройки регуляторы процесса горения подвергаются динамическим испытаниям на трех нагрузках котла в регулируемом диапазоне: максимальной, минимальной и промежуточной. Возмущения наносятся как регулирующим клапаном, так и ручным задатчиком. Корректировка параметров настройки (при необходимости) осуществляется из условия обеспечения максимального быстродействия в отработке возмущений при заданной степени затухания переходных процессов (y = 0,75-0,9). По результатам испытаний определяются компромиссные настройки регуляторов, приемлемые для всего диапазона нагрузок, или принимается решение о введении автоматической перенастройки регуляторов (см. раздел 3).
Качество поддержания технологических параметров регламентируется паспортными данными на конкретное технологическое оборудование, материалами руководящих организаций, отраслевыми и государственными стандартами [1]. В общем случае оно зависит от характеристик оборудования (объекта управления) и систем автоматического регулирования, которыми это оборудование оснащено.
Требования к качеству поддержания технологических параметров составляются с учетом выполнения требований к оборудованию, регулирующим органам и устройствам измерения, изложенным в [8], при условии исправности основного и вспомогательного оборудования, соблюдении заданных условий его эксплуатации. Эти требования применительно к системам автоматического регулирования процесса горения сводятся к следующему:
1. Устойчивая работа (отсутствие автоколебаний) и ограниченная частота включений регуляторов, которая при постоянной заданной нагрузке котла не должна превышать в среднем 6 включений в 1 мин.
2. Максимальные отклонения основных технологических параметров при постоянной заданной нагрузке котла в пределах регулировочного диапазона нагрузок не должны превышать приведенных ниже значений:
— давление пара перед турбиной (в режиме номинального давления и при поддержании давления автоматикой котла, включая регулятор топлива) — ±2%;
— содержание кислорода в дымовых газах для мазутных котлов при малых избытках воздуха и постоянной времени кислородомера не более 1,5 мин — ±0,2% О2;
— то же для остальных котлов — ±0,5% О2;
— разрежение в топке — ±2 кгс/м2.
Для регулятора подачи воздуха проводятся также статические испытания, где уточняются расчетные соотношения «топливо — воздух» и «кислород — нагрузка», в режимах изменения нагрузки котла от минимальной до максимальной.
Правильность выбранного соотношения «топливо — воздух» проверяется изменением нагрузки при отключенном корректирующем регуляторе по кислороду, без динамических сигналов и отсутствии возмущений со стороны ДРГ. В качестве главного оценочного критерия принимается значение статического отклонения кислорода от заданной режимной зависимости при изменении расхода топлива. Коррекцией коэффициента передачи по каналу расхода топлива добиваются минимально возможных отклонений кислорода при максимально допустимых эксплуатационных изменениях нагрузки.
После завершения настройки регулятора соотношения «топливо — воздух» включается полная схема регулятора воздуха и корректируется статическая зависимость «кислород — нагрузка». Если при работе котла в регулируемом диапазоне корректором устанавливается значение кислорода, отличное от режимных указаний, уточняется коэффициент передачи по каналу расхода пара (на соответствующем участке аппроксимации).
По завершении испытаний максимальные динамические отклонения кислорода от значений, заданных режимной картой, не должны превышать в среднем 0,5% при нормальной эксплуатационной скорости изменения нагрузки. Эта скорость на блочных энергоустановках лимитируется турбиной и обычно составляет от 3 до 5 МВт/мин. Оптимально настроенный регулятор подачи воздуха обеспечивает необходимые требования по поддержанию воздушного режима на котлах, работающих с малыми избытками воздуха, при этом функции корректирующего регулятора сведены до минимума. Одновременно минимизируется степень влияния дополнительных сигналов, например, скоростного сигнала по изменению расхода топлива на входе регулятора.
Испытания по уточнению расчетного статического соотношения «УП ДРГ — воздух», если регулятор общего воздуха реализован по схеме рисунка 4, проводят после проверки на действующем объекте расчетного соотношения «топливо — воздух» и корректировки параметров динамической настройки регулятора. При неизменной нагрузке блока наносится возмущение направляющими аппаратами ДРГ и путем коррекции расчетного коэффициента передачи по каналу УП ДРГ восстанавливается значение кислорода на прежнем уровне после завершения переходного процесса. Такие испытания проводятся на минимальной, средней и максимальной нагрузках регулируемого диапазона. Определяется компромиссная настройка коэффициента передачи, дающая удовлетворительные результаты на всех нагрузках.
Приложение А
ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ СХЕМ АСР ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ НА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКЕ ПРОТАР
Приборы Протар являются универсальными многофункциональными устройствами, не требующими проектной компоновки и могут использоваться в режиме свободно программируемого пользователем алгоритма. Приборы имеют высокую точность установки и воспроизводимости параметров настройки.
Конфигурация любой схемы регулирования осуществляется внутри прибора программным путем. Программа, для составления которой не требуется специальных знаний в области математического программирования, представляет собой последовательности команд в виде функций Fj, каждая из которых представляет собой самостоятельный блок структурной схемы, и переменных Пj, которые представляют собой сигналы, параметры настройки и результаты вычислений. Состав переменных и наименование параметров настройки приведены ниже, а диапазоны их изменения указаны в заводских инструкциях на приборы (см., например, [4]). Как будет показано далее, записанная программа по существу является символическим описанием конфигурируемой структуры.
Приборы Протар ориентированы на работу в комплекте с серийно выпускаемыми датчиками технологических параметров с выходными сигналами постоянного тока или напряжения. Прибор, как правило, управляет одним исполнительным устройством, однако имеется возможность реализации на базе одного прибора двухканального регулирования.
Приборы Протар содержат аппаратное устройство ввода информации, аппаратное устройство вывода информации, встроенный или выносной пульт оператора, источники основного и резервного питания и программируемое цифровое вычислительное устройство.
Элементы функциональной схемы первых пяти узлов реализованы аппаратно и соответствуют физическим элементам прибора. Элементы функциональной схемы шестого узла — программируемого цифрового вычислительного устройства — реализованы программно и не имеют соответствия в физической структуре прибора. Однако при эксплуатации и настройке прибора удобно представлять элементы функциональной схемы этого узла как реально существующие физические элементы, отвлекаясь от способа их воплощения. Такое изображение схемы регулирования, реализованной в данном приборе, можно назвать функциональной схемой регулятора.