Барабанный котел как объект управления.

Принципиальная технологическая схема барабанного котла показана на рис. 4-1.

Рис. 4-1

Управляемый процесс парообразования происходит в подъемных трубах циркуляционного контура, снабжающихся водой из опускных труб 3, экранирующих камерную топку 1, в которой сжигается топливо В_Т. Для поддержания процесса горения с заданным коэффициентом избытка воздуха α в топку нагнетается вентилятором D_в воздух Q_в предварительно нагретый в воздухоподогревателе 9. Дымовые газы, образовавшиеся в результате процесса горения отсасываются из топки дымососом D_С. Они проходят через поверхности нагрева экономайзера 8, воздухоподогревателя 9 и удаляются в атмосферу через дымовую трубу. Насыщенный пар из барабана 4 поступает в пароперегреватель 5,6, где перегревается до требуемой температуры за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами. Основные регулируемые величины котла – расход перегретого пара D_ПП, давление Р_пп, температура t_пп. При этом расход может меняться в широком диапазоне, а давление и температура поддерживаются в сравнительно узких диапазонах, что обуславливается требованиями заданного режима работы турбины или иного потребителя теплоты.

Температура перегретого пара может поддерживаться, например, посредством изменения расхода охлаждающей воды D_впр на пароохладитель 7. Давление пара отклоняется от заданного значения во всех случаях небаланса между количествами потребляемого пара D_ПП и генерируемого в экранных трубах D_б. Небаланс устраняется посредством регулирования тепловыделения в топке, главным образом изменением подачи топлива.

Кроме названных, следует поддерживать в пределах допустимых значений следующие параметры: уровень воды в барабане Н_б (регулируется изменением подачи питательной воды D_П.В.); разрежение в верхней части топки S_T (регулируется изменением производительности дымососов); оптимальный избыток воздуха α за пароперегревателем (регулируется изменением производительности вентиляторов, нагнетающих воздух в топку); солесодержание котловой воды (регулируется изменением расхода воды, выпускаемой в сепаратор непрерывной продувки D_пр).

Паровой котел в целом по каналу «топливо-расход и давление пара» является системой направленного действия. Однако выходные регулируемые величины некоторых участков служат одновременно входными по отношению к другим. Например, расход перегретого пара D_ПП, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива В_Т, служит одновременно входным воздействием по отношению к температуре и давлению перегретого пара; давление пара в барабане Р_б, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива В_т, служит одновременно одним из входных воздействий участка регулирования уровня воды в барабане Н_б.

Паровой котел как объект управления представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами, схема взаимосвязей которой представлена на рис. 4-2.

Рис. 4-2

Однако, явно выраженная направленность участков регулирования по основным каналам регулирующих воздействий, таким как расход питательной воды D_ПВ – уровень Н_б; расход воды на впрыск D_ВПР – перегрев t_nn ; расход топлива В_т - давление Р_ПП и др. позволяют осуществить стабилизацию регулируемых величин с помощью независимых одноконтурных систем, связанных лишь через объект управления. При этом регулирующее воздействие того или иного участка (сплошные линии на рис. 4-2) служит основным способом стабилизации регулируемой величины, а другие воздействия (пунктирные линии) считаются по отношению к этому участку внутренними или внешними возмущениями.

Система регулирования барабанного котла в целом состоит из отдельных замкнутых систем:

1. давление перегретого пара и тепловой нагрузки;

2. избытка воздуха за пароперегревателем – экономичности процесса горения;

3. разрежается в верхней части топки – температура перегретого пара

4. питание котла водой – качество котловой воды