Розробка многоконтурной системи автоматичного керування шахтними котельними установками

Ткаченко А.Е., магистрантка, Гаврiленко Б.В., к.т.н., доц.

Донецький національний технічний університет

Синтезована система автоматичного управління шахтними топками НТКС з урахуванням математичної моделі об’єктів.

Розглянемо основні принципи, які покладені у основу розробки системи автоматичного керування шахтної котельної з топкою низько температурного киплячого шару (НТКШ) в умовах змінних витрат теплоносія.

Одним з головних рівнянь, що описує роботу котельної установки є тепловий баланс. При складанні відповідного рівняння приймаємо, що у котельній функціонують декiлька топкок НТКШ [1]:

де Q1, Q2, Qn – кількість тепла, що віддають до системи котли відповідно 1-й, 2-й… n-й,

Qвт- втрати теплоносія (витоки, винесення тепла до навколишнього середовища і т. ін.),

Qсп– кількість тепла необхідного споживачу, яке є змінною величиною, та функцією часу.

Отже необхідно, щоб топки працювали з такою потужністю, щоб кількості вироблюваного тепла вистачало для споживачів та на покриття витрат.

При оптимальній роботі загальний ККД котлів має бути максимальним. А особливість роботи котлів міститься у тому, що ККД котла нелінійно залежить від його продуктивності, та максимальний ККД ми отримаємо при роботі котла десь на 70-80 % від його номінальної потужності, що наглядно демонструє рис.1 [1]. Отже при регулюванні роботи котельної установки необхідно отримати максимальний ККД при виконанні умови (1).

Цільовою функцією у такому разі є:

η общ→ Max, (2)

де

η1, η2… ηn – ККД котлiв.

Рисунок 1 - Залежність ККД котла від навантаження

Таким чином, необхідно спроектувати систему автоматизованого керування котельною установкою, при якій функціонування нашого комплексу котлоагрегатів задовольнило би умовам (1) та (2), а витрати твердого палива не перевищували б значень, необхідних для отримання Qпот з оптимальним вектором керування.

Оскільки у нашому випадку в шахтній котельній працюють декiлька топкок НТКШ на один колектор, то необхідно досліджувати стан технологічних параметрів в усiх топках. При цьому температура НТКШ у топках може бути не однаковою для отримання необхідної сумарної тепловіддачі.

Температура НТКШ залежить від продуктивності топок. Таким чином, для підтримання тепловіддачі агрегатів на потребуємому рівні необхідно підтримувати такі значення температури НТКШ, які відповідають завданим потужностям топок і при цьому стежити, щоб її значення не виходили за критичні. В цих міркуваннях ми походимо з рівняння [2]:

Т = f(Q),

де Q – кількість тепла, випрацьовуємого топкою.

При цьому регулювання температури НТКШ будемо здійснювати шляхом змінення витрат твердого палива, та швидкості дуттєвого повітря [3].

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки