Типы автоматических систем регулирования экономичности горения в топке котла

Аннотация
В работе рассмотрены следующие вопросы:
Обоснование актуальности выбранной темы
Общая информация об экстремальных системах регулирования (ЭСР)
Обоснование применения сигнала по тепловосприятию топочных экранов для оценки тепловыделения в топке барабанного парового котла
Разработка ЭСР экономичности процесса горения
Классификация существующих ЭСР и описание алгоритмов их функционирования
Анализ шаговой ЭСР, реагирующие на знак приращений выхода у, а также исследование ее функционирования при 3-х вариантах выхода на экстремум и дрейфе статической характеристики
Сравнительный анализ двух видов ЭСР экономичности процесса горении (в качестве системы шагового типа, взят ее частный улучшенный вариант ЭСР по «второй разности» и система шагового типа «по приращению»).

Обоснование актуальности выбранной темы
Целью энергетической политики России до 2030 является максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций.
К числу основных составляющих государственной энергетической политики относятся:
недропользование и управление государственным фондом недр;
развитие внутренних энергетических рынков;
формирование рационального топливно-энергетического баланса;
региональная энергетическая политика;
инновационная и научно-техническая политика в энергетике;
социальная политика в энергетике;
внешняя энергетическая политика.

Комплексный подход к экономному расходованию энергетических ресурсов
Потери энергетического топлива зависят от совершенства его сжигания, на которое влияют:
конструкция топочного устройства;
режим работы котла;
качество систем регулирования подачи топлива и воздуха в топку парового котла;
В связи с этим исключительную актуальность приобретает проблема экономичности процесса горения топлива в паровых котлах

Общая информация об экстремальных системах регулирования (ЭСР)
Существуют два основных направления экстремизации технико-экономических показателей (ТЭП):
разомкнутое экстремальное управлении;
замкнутое экстремальное управление;

Схема формирования сигнала по тепловосприятию топочных экранов

Качественные зависимости полезного тепловыделения Qт от соотношения расходов воздуха Gв и топлива Вт
Обоснование применения сигнала по тепловосприятию топочных экранов для оценки тепловыделения в топке барабанного парового котла

Структурная схема экстремального регулирования процесса горения
Разработка ЭСР экономичности процесса горения

Классификация существующих ЭСР
системы с запоминанием экстремума;
системы шагового типа;
системы, реагирующие на знак или величину, производной;
системы со вспомогательной модуляцией;

Анализ шаговой ЭСР, реагирующие на знак приращений выхода у, а также исследование ее функционирования при 3-х вариантах выхода на экстремум и дрейфе статической характеристики

Сравнительный анализ полученных результатов
Анализ полученных результатов доказывает, что:
ЭСР с переменным шагом имеют преимущество по сравнению с экстремальными системами, у которых ШВЭ=ШПЭ;
Уменьшение ШВЭ в системах с равным шагом при работе ЭСР в режиме поиска максимума СХО влечет за собой увеличение потерь, связанных с увеличением времени выхода на экстремум, однако при достижении экстремума амплитуда колебаний вокруг него минимальна;
Увеличение ШВЭ приводит к обратному эффекту;
ЭСР с кратным шагом имеет ряд преимуществ по сравнению с экстремальными системами, у которых происходит смена шага: уменьшается время выхода на экстремум, амплитуда колебаний вокруг максимума минимальна

Сравнительный анализ двух видов ЭСР экономичности процесса горении
Алгоритм работы ЭСР по приращению

Сводная таблица результатов:

Сравнительный анализ двух видов ЭСР экономичности процесса горении

В результате большого количества экспериментов, проведенных на математической модели котла для сравнения результатов функционирования ЭСР экономичности процесса горения «по второй разности» и «по приращению», можно сделать вывод о том, что, как при наличии дрейфа статической характеристики, так и при его прекращении (при отсутствии) более эффективным представляется функционирование ЭСР «по второй разности».
Также следует отметить, что различия принципов функционирования систем заключается в разных условиях осуществления реверса. С точки зрения составления алгоритма функционирования данное отличие является не значительным. Однако оно оказывает значительное воздействие на конечный результат функционирования. Таким образом, переход от одного вида ЭСР к другому достаточно прост (незначительное изменение программного алгоритма регулирования), и он может привести к существенному улучшению функционирования ЭСР.
Общие выводы по сравнению ЭСР

Требования устойчивости автоколебаний для ЭСР является столь же необходимым, как условие устойчивости для обычных систем регулирования. Обеспечение устойчивости экстремальных систем представляет значительно большие трудности, чем у обычных систем регулирования.
Если автоколебания в ЭСР неустойчивы, то система будет удаляться от экстремума и может прийти к аварийному состоянию, определяемому крайним положениями регулирующего органа. Экстремум будет «потерян».
Чтобы этого избежать, необходимо более детально исследовать различные алгоритмы выхода на максимум статической характеристик объекта , в условиях наиболее приближенных к реальным условиям протекания процесса горения в топке парового котла, и находить различные способы улучшения этих алгоритмов.
Заключение