Назад в библиотеку

Усовершенствование структуры системы управления котельной установки с топкой низкотемпературного кипящего слоя

Авторы: Гасюкевич И. А., Неежмаков С. В.
Источник: Материалы VII Международной научно–практической конференции ДОНБАСС — 2020: Перспективы развития глазами молодых ученых, г. Донецк: ДонНТУ, 2014 г.

Аннотация

Разработана структура управления топкой низкотемпературного кипящего слоя с коррекцией по воздуху. Произведено сравнительное моделирование, показавшее преимущество предложенной системы управления.

Основной текст статьи

Температура воздуха, поступающего в шахту в зимний период, должна составлять не менее +2 °С. Для этого используют различные калориферные установки. В связи с этим экономия топлива, расходуемого на нужды шахты, является актуальной задачей. На горных предприятиях есть возможность эксплуатировать топочные устройства, предназначенные для сжигания низкосортных высокозольных углей в низкотемпературном кипящем слое (НТКС). Данная установка позволяет использовать низкокачественный уголь зольностью до 75–80 %, а также исключает возможность выхода из строя калориферной установки, благодаря отсутствию промежуточного теплоносителя – пара или воды.

Однако широкое внедрение такой технологии сдерживается несовершенством системы управления топкой. Регулирование производительности топки НТКС осуществляется только по контуру Топливо. Передаточная функция по контуру Топливо представляет собой последовательное соединение звена транспортного запаздывания и апериодического звена первого порядка (блок 1 рис. 1) и имеет вид [1]:

Формула 1
(1)

где
  1. Ktt — передаточный коэффициент, ккал/м3;
  2. Ttt , τtt — постоянные времени, с.

Для условий моделирования постоянные времени в выражении (1) составили: Ttt = 100 с , τtt = 60 с . К сожалению, данный контур не позволяет добиться требуемых качественных показателей управления (характеристика 1 рис. 2), поэтому целесообразно предложить двухконтурную систему управления температурой кипящего слоя с коррекцией по воздуху. Передаточная функция кипящего слоя по контуру Воздух имеет вид [1]:

Формула 2
(2)

где
  1. Kvt — передаточный коэффициент, ккал/м3;
  2. Tvt — постоянная времени, Tvt = 100 с.

Передаточная функция кипящего слоя:

Формула 3
(3)

Структура двухконтурной системы управления приведена на рис. 1 блок 2.

Рисунок 1 – Структура двухконтурной системы управления топки НТКС

Рисунок 1 — Структура двухконтурной системы управления топки НТКС

Результаты сравнительного моделирования традиционной и предложенной двухконтурной системы управления топки НТКС представлены на рис. 2

Рисунок 2 – Результаты сравнительного моделирования традиционной и предложенной двухконтурной системы управления топки НТКС

Рисунок 2 — Результаты сравнительного моделирования традиционной и предложенной двухконтурной системы управления топки НТКС (1 — моделирование системы по контуру Топливо; 2 — моделирование системы с коррекцией по воздуху)

Из представленных графиков переходного процесса можно сделать вывод, что у предложенной двухконтурной системы управления топкой НТКС значительно выше устойчивость к возмущающим воздействиям, чем у традиционной системы.



Библиографический список

  1. Неежмаков С. В. Исследование математической модели топки кипящего слоя шахтного автономного воздухоподогревателя / С. В. Неежмаков // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. — Вип. 8. Т. 10. Мелітополь: ТДАТУ, 2008. С. 173–180.