УДК 621.446

КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ВГС, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПОДОГРЕВА ШАХТНОГО ВОЗДУХА

Плебух Сергей Леонидович

Донецкий национальный технический университет

кафедра ГЭА

                   COMBINED OPERATIONAL MODE AGSM, USED FOR A HEATING OF A MINE AIR. Plebukh Sergey Leonidovich. The series, parallel and combined operational modes of air heaters gaseous mixing are surveyed (AGMS). The graph of a fuel conservaition is reduced at combined operational mode. Are offered algorithm of operation of the installations in a combined condition and expedient of its embodying.

          На шахте «Глубокая» шахтоуправления «Донбасс» для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, используются воздухоподогреватели газовые смесительные (ВГС) в количестве 8 штук мощностью 1МВт каждый. Атмосферный воздух нагревается за счёт смешения нагреваемой среды с продуктами сгорания природного газа.

                   В настоящее время разработанная аппаратура автоматизации, выполненная преимущественно на элементах второго поколения, предусматривает последовательный режим работы установок с автоматическим поддержанием требуемой температуры в стволе в диапазоне работы одной установки. Включение каждой установки осуществляется вручную в соответствии с так называемым отопительным графиком.

                   Рассмотрим параллельный режим работы установок. При этом оговоримся, что установки характеризуются минимальным расходом топлива, который вызван устойчивостью их работы. Так, одновременное включение всех установок при малой разнице между требуемой температурой в стволе и температурой наружного воздуха приведёт к перерасходу топлива, так как суммарный минимальный расход превысит требуемый для компенсации разницы. При этом отключение установок недопустимо, так как условие поддержания температуры в стволе не ниже требуемой является приоритетным. Этого недостатка лишён существующий - последовательный режим работы.

                   С другой стороны, согласно [1], наименьшие удельные расходы топлива достигаются при распределении нагрузок между установками методом равенства относительных приростов расхода топлива. Следовательно, между одинаковыми установками суммарная нагрузка должна распределяться поровну (параллельный режим).

                   На рисунке 1 приведён график, показывающий экономию топлива в процентах при параллельном режиме работы установок. Расчёт производился при следующих условиях: температура в стволе – +4^оС, максимальная температура в камере горения – +80^оС, диапазон изменения температуры наружного воздуха – от -29 до 0^оС (при температурах от 0 до +4^оС установки работают в последовательном режиме из-за ограничения по минимальному расходу топлива).

                   С учётом достоинств и недостатков каждого из режимов целесообразно применить комбинированный способ работы установок, а именно:

-         последовательный - в диапазоне 

0<ΣB≤ΣB_min;

-         параллельный - в диапазоне

ΣB_min<ΣB≤ΣB_max;

где ΣB – суммарный текущий расход топлива;

ΣB_min, ΣB_max – суммарные минимальный и максимальный расходы.

                   На рисунке 2 отображена упрощённая блок-схема алгоритма работы 8 установок при комбинированном режиме.

                   В последовательном режиме алгоритм осуществляет включение 1 – ой установки при снижении температуры наружного воздуха ниже требуемого значения температуры в стволе и  регулирование её расхода топлива в диапазоне от B_min до 2В_min. В случае необходимости увеличения последнего формируется сигнал на включение 2 – ой установки, при этом расход 1 – ой снижается до минимального и т. д. Условием перехода в параллельный режим работы служит наличие сигнала о необходимости включения неработоспособной или несуществующей установки.

                   Сигналом выхода из параллельного режима работы служит сигнал о снижении расхода топлива в установках до минимального значения, а отключение установки осуществляется путём дальнейшего снижения расхода ниже критического. При этом последняя установка отключается только при превышении температуры наружного воздуха над требуемым значением температуры в стволе.

                   Алгоритм подразумевает автоматическую стабилизацию температуры в стволе во всём расчётном диапазоне изменения температуры наружного воздуха.

Внедрение комбинированного режима работы накладывает ограничение на выбор системы автоматического управления. Ограничение вызвано отличием передаточных коэффициентов объекта в последовательном и параллельном режимах, что требует различных параметров настройки регулятора. К тому же, заранее для системы неизвестно количество работоспособных установок, а значит, неизвестен и коэффициент усиления по каналу угол поворота регулирующего органа – расход топлива при их параллельной работе.

Для решения указанной проблемы предлагается использование самонастраивающейся системы автоматического управления с введением внутренних обратных связей по расходу топлива каждой установки, которые будут влиять на настройку регулятора. Реализация изложенного легко осуществима с внедрением цифровых средств автоматизации (ЦСА).

                   Таким образом, применение ЦСА позволит реализовать предложенный комбинированный режим работы установок, который обеспечит автоматическую стабилизацию температуры в стволе и экономию топлива (максимум 2,5%).

 

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Волковыский Е. Г. и Шустер А. Г. Экономия топлива в котельных установках. М., Энергия, 1973. 304 с. с ил.