УДК 622.002.5-52

Первичная информация о режимах работы котла поступает с выхода аналоговых датчиков расхода воздуха, подаваемого дутьевым вентилятором Q_в, температуры кипящего слоя t°, тяги в дымоходе P_д, высоты слоя Р, измеряемой косвенно по давления воздуха перед форсунками. Сигналы аналоговых датчиков преобразуются в стандартные с помощью нормирующих преобразователей. Модуль согласования аналоговых датчиков M₁ преобразует непрерывно изменяющийся сигнал на выходе нормирующих преобразователей в восьмиразрядный параллельный код на входе микропроцессорного модуля управления M₂. Модуль управления задает преобразуемый алгоритм функционирования установки, осуществляет контроль отдельных параметров горения и на основе анализа полученной информации вырабатывает требуемое управляющее воздействие. Модуль согласования микропроцессорной системы с исполнительным устройством M₂ осуществляет преобразование двоичного кода модуля управления в управляющие сигналы, согласуемые с исполнительными механизмами. Согласование микропроцессорного модуля управления с модулем органов управления и индикации M₅ осуществляется при помощи соответствующего согласующего модуля M₄.

Регулирование подачи твердого топлива забрасывателем (рис. 1) осуществляется по результатам обработки сигнала датчика температуры слоя по алгоритму, реализующему интегрирующее звено совместно с однооборотным механизмом МЭО посредством формирования на выходе микропроцессорного модуля управления M₂ импульсов с необходимым значением их длительности в диапазоне 0.1 – 1 с. В этом случае, передаточная функция устройства по контуру "температура" имеет вид

W_p(P)=K_пр(1+1/T_иP),

где K_пр - коэффициент передачи регулятора, определяемый отношением длительности выходного импульса модуля M₃ к величине сигнала рассогласования в системе по соответствующему контуру регулирования; T - постоянная времени интегрирования.

W_o(P)=K_по/(1+T_иP),

где K_по - коэффициент передачи объекта регулирования по контуру "температура".

Целью регулирования температуры кипящего слоя является поддержание ее величины в пределах 940°C. При этом снижение температуры приводит к соответствующему уменьшению эффективности сжигания топлива; а ее повышение до значений около 1000°C (в зависимости от марки сжигаемого топлива и количества инертного наполнителя в кипящем слое) - к образованию “коржей” и остановке котла.

Для автоматического поддержания разрежения в дымоходе и подачи дутьевого вентилятора модуль управления реализует алгоритм работы трехпозиционного реле. Поддержание скорости дутья связано с недопущением ее предельного значения, при котором весь слой может перейти во взвешенное состояние и покинуть рабочую камеру котла. Оптимальный расход воздуха дутьевого вентилятора находится между точками A и B на характеристике и соответствует коэффициенту перерасхода воздуха a₀=0.4–0.6 (рис. 3).

После точки А, в которой слой переходит в псевдосжиженное состояние, сопротивление его остается неизменным при росте скорости дутья. После точки B происходит унос частиц материала и сопротивление слоя падает. Отношение скорости уноса V₂ к скорости псевдосжижения V₁ называется числом псевдосжижения

Таким образом, регулирование подачи дутьевого вентилятора сводится к поддержанию оптимальных для данных условий скорости дутья и коэффициента перерасхода a₀ между точками А и В характеристики.

Кроме повышения надежности, снижения габаритов и упрощения ремонта разработанная аппаратура позволяет изменять алгоритм работы котлоагрегата путем автоматического розжига топки. При этом дополнительные регулирующие звенья не требуются. Исследования, проведенные на котельной шахты "Бутовка-Донецкая" показывают, что количество и периодичность загрузки топлива при розжиге зависит от величины и скорости изменения температуры в кипящем слое. Первая загрузка (подпитка) производится при температуре инертного наполнителя 400-450°C. Далее необходимость подпитки кипящего слоя определяется по его состоянию. При повышении температуры до 750-850°C, производится перевод аппаратуры на автоматический режим работы и отключается забрасыватель топлива до момента достижения нормального рабочего режима. Процесс розжига котла с топкой НТКС показан на рис. 4

t° – текущее значение температуры;

t°_a – температура перехода на автоматический режим работы котла;

V – минимальная скорость роста температуры кипящего слоя при розжиге, начиная с которого требуется очередная подпитка;

T_п – время подпитки;

V_д – допустимая скорость роста температуры кипящего слоя при розжиге для прекращения подпиток при приближении к нормальному режиму работы котла;

t° _н – температура кипящего слоя при нормальном режиме работы.

Программа управления котлоагрегатом по всем контурам регулирования записывается на ПЗУ микроконтроллера. Настройка устройства программным методом осуществляется через АЦП блока согласования М₁ (рис. 2).