Automatizarea Cazanelor Cu Abur

7/28/2019 Automatizarea Cazanelor Cu Abur

1/24

Automatizarea sistemelor electro si termoenergetice

96

Capitolul 10.Automatizarea cazanelor de abur

Cazanul este un echipament destinat producerii aburului la parametrii cerui deturbin. Se cunosc dou tipuri de cazane de baz:

cazane cu circulaie natural, care se caracterizeaz prin faptul c circulaia apei prinevile fierbtoare se face n mod natural, datorit diferenei dintre greutile specificeale apei, pe de-o parte, i a amestecului ap-abur, pe de alt parte.

cazane cu strbatere forat, fiind caracterizate prin lipsa tamburului i realizareacircuitului ap-abur sub forma unui schimbtor de cldur foarte lung; circulaiafluidului prin cazan se realizeaz cu ajutorul unei pompe de alimentare.

10.1. Automatizarea cazanelor cu circulaie natural (cu tambur)

Principalele instalaii care compun un cazan de abur cu tambur i modul lor defuncionare se pot urmri pe schema constructiv simplificat a cazanului cu circulaienatural (CCN) din Figura 10.1.

EPA

VA

VG

PAR

ECO

SI

VAPORIZATOR

FOCAR

(pCZ)

TAMBUR

(H, pT, SAL)

combustibil

(B)

gaze de ardere

(G)

aer (A)

apa alimentare

(W)

purja (Wp)

spre TURBINA (DT)parametrii abur

viu (D, p, T)

Figura 10.1. Schema constructiv simplificat a unui cazan de abur cu tambur, cu circulaie natural

Din punct de vedere sistemic cazanul de abur este un sistem multivariabil (Figura10.2.), diversele dependene intrare-ieire evideniindu-se din punct de vedere dinamic prinidentificare experimental sau prin metode analitice. Experimentele pe instalaii reale au pusn eviden faptul c nu toate interaciunile sunt puternice i, din acest cauz, sistemul poatefi descompus n subsiteme tratate cvasindependent din punct de vedere al automatizrii.


2/24

Capitolul10. Automatizarea cazanelor de abur

97

B - debitul de combustibil;

G - debitul de gaze de ardere;

W - debitul de apa;

A - debitul de aer;

WINJ - debitul de injectie;

WP - debitul de purja;

DT - debitul de abur la turbina;

D - debitul de abur al cazanului;

p - presiunea aburului viu;

T - temperatura aburului viu;

H - nivelul apei in tambur

pCZ - depresiunea in focarul cazanului;

pT - presiunea in tambur;

SAL salinitatea apei in tambur.

CAZAN CU CN

B

p

B

T

H

pCZW

A

SAL

pT

W

A

G

WP DT D

WINJ

Figura 10.2 Cazanul de abur ca sistem multivariabil

Avnd n vedere cele menionate mai sus, se poate aborda separat problemaautomatizrii principalelor circuite de reglare ale unui cazan innd cont de urmtoarelecondiii impuse SRA aferent cazanului:

a) Realizarea egalitii ntre debitul de abur cerut de turbin (DT) i cel produs de cazan(D), n condiiile meninerii constate a presiuniii temperaturii aburului viu.

Reglarea luiD funcie deDT se numete reglarea sarcinii. Mrimea care sesiseaz celmai bine acest dezechilibru este presiunea aburului la ieirea din cazan, p, la schema

bloc, sau pe bara colectoare, n cazul schemei cu bar colectoare.Egalitatea D=DT presupune o condiie de egalitate i ntre cantitatea de cldur

preluat prin vaporizarea apei Qvap, i cea produs n focar Qcb prin arderea uneicantiti de combustibil. Cum prima este proporional cu debitul de abur produsDi

a doua cu debitul de combustibilB consumat, rezult c, acionnd asupra debitului decombustibilB se modificDi implicitp. Restabilirea luip se face utiliznd SRA alprocesului de ardere avnd ca mrime de execuie debitul de combustibil,B.n ceea ce privete asigurarea unei temperaturi constante a aburului, fapt important din

punct de vedere economic i al siguranei n funcionare, aceasta se realizeaz printr-un sistem de reglare separat care utilizeaz ca mrime de execuie debitul de ap saude condensat de injecie.

b) Asigurarea unei arderi optime n focarse realizeaz meninnd o anumit cantitate de aerA, proporional cu cantitatea de combustibil B introdus. ntruct debitul B este determinatde presiunea p se poate realiza reglarea debitului de aerA considernd parametru reglat

presiuneap.

c) Realizarea egalitii ntre debitul de gaze arse produse n focar prin ardereacombustibiluluii cel evacuat din cazan G. SRA-ul n acest caz trebuie s asigure o anumitvaloare a depresiunii n focar. ntruct, debitul de gaze arse evacuate G este proporional cudebitul de aerA, depresiuneapCZ va fi meninut constant acionnd asupra lui G cu semnalde anticipare de laA.d)Meninerea unui nivel H constant n tambur este foarte important la cazanele cucirculaie natural. Acest lucru se obine comandnd n mod corespunztor debitul de ap dealimentare Wi innd cont de perturbaia de sarcinD.


3/24


98

e)Pstrarea unei anumite concentraii a salinitii apei n tamburSAL, se realizeaz prinacionarea debitului de purj, eventual innd cont i de perturbaia de sarcinD (careinflueneazWi implicit salinitatea)

10.1.1. Reglarea automat a procesului de ardere

Producerea unei anumite cantiti de abur se face prin arderea unei anumite cantiti decombustibil n focarul cazanului. Pentru aceasta trebuie s se asigure o anumit cantitate deaer, care s asigure un randament optim al cazanului din punct de vedere al procesului deardere.

Mrimile reglate ale procesului de ardere sunt: presiunea aburului (reglarea sarcini); raportul aer/combustibil (reglarea combustiei); depresiunea n focar (reglarea debitului de gaze de ardere).

Trebuie menionat c, dei tratat separat, reglarea celor trei mrimi menionateanterior se influeneaz reciproc ntr-o msur mai mare sau mai mic n funcie de soluiileconstructive ale cazanului, de parametrii acestuia i de tipul combustibilului utilizat.

Soluiile de configurare depind i de regimul de exploatare al cazanului: funcionare n regim de baz, cnd sarcina cazanului este constant pe intervale foartemari de timp;

funcionare n regim de sarcin variabil, atunci cnd cazanul trebuie s urmreascsarcina turbinei, turboagregatul participnd la reglarea frecvenei n sistem.Un element de baz n configurarea automaticii cazanului l reprezint domeniul de

reglare al cazanului. Acesta reprezint domeniul de variaie a sarcinii cazanului, n general nprocente din sarcina total. n acest domeniu SRA-urile aferente pot s menin mrimilereglate n limitele impuse de indicii de performan ai cazanului (de exemplu pt cazanul cucirculaie natural domeniul de reglare reprezint 35-40% din sarcina total). Dac dorim ca in afara acestui domeniu cazanul s funcioneze automat, este necesar s se acioneze asuprasistemelor de arztoare, ceea ce presupune existena unui sistem de supraveghere automat a

flcrii.

A. Reglarea presiunii aburului

Presiunea aburului este parametrul care sesizeaz cel mai bine dezechilibrul dintredebitul de abur produs de cazan i cel cerut de turbin.Meninerea presiunii n limitele dorite se face n mod difereniat pentru cazanele funcionnd

pe bar colectoare i cele funcionnd n schema bloc.n schema de legatur cazan turbin cu bar colectoare (Figura 10.3.) parametrul

reglat este presiunea aburului pe bara colectoare. Astfel, perturbaia extern, reprezentat prindebitul de abur consumat de turbin, trebuie repartizat n mod corespunztor pe cazaneleaflate n funciune. Deoarece aceste cazane funcioneaz n paralel la ieire, perturbaia dedebit trebuie s fie repartizat conform gradului de statism alpresiunii pe bar colectoare nraport cu perturbaia de debit. Acest lucru se realizeaz de ctre un regulator principal RPcare elaboreaz un semnal xF, numit i semnal de intensitate a focului, transmisregulatoarelor de sarcin termic (RST) la fiecare cazan. RST-urile vor comanda fie debitulde combustibilB, fie debitul de aerA, sau n anumite situaii, n paralel debiteleAiB.

Structura buclei de reglare din Figura 10.3. b. permite rejectarea perturbaiilorexterioare, dar dup trecerea perioadei tranzitorii, o astfel de structur nu mai reuete s


4/24


99

readuc perfect parametrii individuali ai cazanului la valorile dorite i nu ine cont deperturbaiile interioare.

a) b) c)

RP

RST1

p0=ct

p

xF la celelalte RST

B1 A1

RP

RST1

p0=ct

p

xF la celelalte RST

B1 A1

D1+dpT1/dt

+_

+_

_

--

SRAP

--

SRAC

--

SRAC

--

SRAC

Figura 10.3. Schema de legatur cazan turbina cu bar colectoare (a) i schemele de principiu ale

reglrii presiunii aburului pe conducta colectoare (b) i (c)

Cea de-a doua structur de bucl de reglare (Figura 10.3. c) realizeaz o rejecie a

perturbaiei interioare pe fiecare cazan n parte datorit introducerii unui semnal suplimentarla fiecare RST, aa numitul semnal de caldur, egal cu suma dintre debitul de abur al

cazanului i derivata presiunii n tambur : Tdp

Ddt

.

Prin acest semnal se poate urmri cantitatea de caldur primit de sistemulvaporizator. Acest fapt este cu att mai important cu ct avem de-a face cu combustibili solizii cantitatea de combustibil introdus n cazan nu poate fi msurat exact i continuu.Utilizarea semnalului de cldur are avantajul cine cont att de cantitatea ct i de calitateacombustibilului introdus n focar, dar prezint dezavantajul obinerii dificile i influenrii luide ctre perturbaiile exterioare.

Pentru a realiza repartiia perturbaiei exterioare ntre cazanele aflate n funciune pe

bara colectoare, este necesar o repartiie univoc: RP trebuie s aib o caracteristicastatic n raport cu perturbaia, n timp ce RST-urile pot avea o caracteristic static.

n cazul schemei de legatur bloc cazan-turbin semnalul de presiune poate fi : presiunea n tambur (pT); presiunea aburului la ieirea din cazan (p); presiunea aburului la turbin (pTA).

Dup tipul de semnal de presiune ales putem utiliza mai multe strategii de conducere(Figura 10.4.):

urmrirea unei presiuni a aburului la turbin constant (pTA=ct.), strategie ce estefavorabil turboagregatului, protejnd astfel turbina la variaii nedorite ale presiuni.Evident aceast strategie este defavorabil cazanului deorece micoreaz randamentulde funcionare al acestuia;

urmrirea unei presiuni constante a aburului la ieirea din cazan (p=ct.), strategie ceeste favorabil cazanului dar n acelai timp nu este recomandabil turbinei;

meninerea unei presiuni n tamburul cazanului aproape constant (pTct.).


5/24


100

Figura 10.4. Strategii de reglare a sarcinii cazanelor funcionnd n schema bloc cu turbina

n funcie de una din aceste strategii i n funcie de regimul de funcionare al turbinei,putem avea diverse scheme principiale de reglare.

n cazul n care regulatorul turbinei regleaz debitul de abur absorbit de aceasta prinacionarea ventilului de reglare a debitului de abur n turbin, avem urmtoarele situaii(Figura10.5.):

a)

RST

p0=ct

p

xF

B A

b)

RST

p0=ct

p

xF

B A

+ - + -

D

-

c)

RST

p0=ct

p

xF

B A

+ - -

D+dpT/dt

e)

RST

p0=ct

p/p TA

xF

B A

+ -

d)

RST

p0=ct

xF

B A

+ -

pT D

-

Figura 10.5. Schemele de principiu pentru reglarea presiunii aburului

n Figura 10.5. varianta a regulatorul cazanului comand intensitatea focului iasigur meninea constant a presiunii aburului la ieirea din cazan dup o lege static n cazulunui regulator de tip P, respectiv astatic n cazul unui regulator PI sau PID. Schema nu are

performane suficient de bune la comportri dinamice.n variantele b i c se realizeaz un sistem de urmrire a debitului (varianta b) i a

sarcini termice a cazanului (varianta c) ceea ce permite obinerea unor performane superioaren regim dinamic.

Varianta dasigur o presiune constant n tamburul cazanului, ceea ce poate fi impus,n anumite cazuri, de condiiile constructive ale cazanului. n varianta e se asigur un raportconstant ntre presiunea aburului la ieirea din cazan i presiunea acestuia la intrarea nturbin.

B. Reglarea raportului aer/combustibil

Corelaia dintre debitul de combustibil i debitul de aer determin randamentulcazanului. Pentru diverse sarcini ale cazanului, randamentul optim al cazanului difer. Debitulde aer real este diferit de cel teoretic printr-un coeficient de exces de aer, coeficient ce estedependent de sarcina cazanului. Meninerea unui randament optim constant al cazanuluidepinde de , care la rndul lui, depinde de debitul de aburD, i implicit de debitul decombustibilB.

Pentru situaia n care cazanul funcioneaz n regim de baz (sarcin fix, D=ct.),raportul aer/combustibil sau aer/abur este constant i, implicit, excesul de aer este meninutconstant pentru un randament optim. La o sarcin variabil ar fi necesar s se modifice

TA

100% D

T

TA

100% D

T

TA

100% D

T

a) b) c)


6/24


101

coeficientul de exces de aer pentru a avea un randament maxim optim. O combustie bunpresupune i o cantitate minim de gaze nearse sau un anumit procent de oxigen n gazele deardere. Dac analizm, de exemplu coninutul de oxigen n gazele de ardere, putem controlacombustia n focarul cazanului. Rezult astfel dou modaliti de reglare a raportuluiaer/combustibil :

metoda indirect (un raport aer/combustibil constant) metoda direct, care const n urmrirea procentului de oxigen n gazele de ardere.

n schemele de control indirect al arderii (Figura 10.6. ad) excesul de aer se men ineconstant prin asigurarea unui raport constant aer/combustibil.

n schema cu control direct mrimea de referin a regulatorului de aer este dat deregulatorul arderii, care msoar coninutul de oxigen din gazele de ardere.

Aparatura de analiz chimic a gazelor este scump, greu de ntreinut i introduceconstante de timp destul de mari. De aceea, utilizarea unui semnal de msur a procentului deoxigen n gazele de ardere se folosete doar ca un semnal suplimentar i nu ca semnal

principal.Alegerea uneia dintre scheme se face n funcie de natura combustibilului, tipul i

mrimea cazanului.

a)

RC

xF

B A

RA

B

b)

RA

xF

A B

RB

A

c)

RA

xF

A B

RC

d)

RC

xF

B A

RA

R A/B

A0/B0=ct

e)

RA

xF

A B

RC

RO2

O20=ctO2

_

+ +_ _

+_

+_ _ _

+

+

_ _

+_ _

_ _

+

+

Figura 10.6. Scheme principiale de reglare a raportului aer/combustibil:

(a) i (b) reglare indirect cu schem de tip serie

(c)i (d) reglare indirect cu schem de tip paralel

(e) reglare direct cu schem de tip paralel

Pentru cazanele cu pcur se prefer schema din Figura 10.6.a. Pentru cazanele cucrbune nu se poate msura exact debitul de combustibil i se prefera schema din Figura 10.6.

b sau c. Cazanele cu gaz natural i combustibil mixt folosesc variante ale schemelor dinFigura 10.6. d i e.

Regulatoarele de combustibil RC i aer RA sunt de tipul P sau PI, n timp ceregulatoarele raportului aer/combustibil i de oxigen sunt de tip PI.


7/24


102

C. Reglarea depresiunii n focar

Prin arderea combustibilului n focarul cazanului se produc gazele de ardere i, pentrua asigura o ardere optim, este absolut necesar s se evacueze la co aceste gaze arse.Evacuarea lor este dictat de depresiunea n focarul cazanului. Astfel mrimea reglat va fidepresiunea n partea superioar a focarului i mrime de execuie, debitul de gaze arse.

n Figura 10.7. se prezint mai multe scheme de reglare a depresiunii n focar.

a)

RG

pCZ

G

b)c)

pCZO=ct

RG

G

pCZ0=ct

saudA dD

dt dt

pCZ

RP

pCZpCZO=ct

RG

A

G

+ +

+

_ _ _

_

+

Figura 10.7. Scheme principiale de reglare a depresiunii n focar

n varianta a se utilizeaz regulatorul de gaze de ardere RG pentru meninereaconstant a depresiunii n focar prin msurarea acestei presiuni. Eroarea cu care trebuiereglat depresiunea este foarte mic. Pentru ca schema de reglare s rspund mai bine nregim dinamic, tiindu-se c perturbaia principal este debitul de aer, se introduce un semnal

suplimentardA

dt(varianta b). Avnd n vedere dificultile obinerii unui semnal derivativ i

implicaiile generale pe care acesta le are dac perturbaia de aer este important, se poaterecurge la o soluie mai bun, la reglarea n cascad (varianta c).

Mrimea principal reglat, cu regulatorul RP, este depresiunea n focar iar mrimea

reglat secundar este debitul de aer, perturbaia. Regulatorul RP este un regulator PI careasigur o caracteristic astatic a depresiunii.

n continuare vor fi prezentate cteva exemple de scheme de reglare a procesului deardere n funcie de tipul cazanului i de schema de legtur cazan turbin

D. Exemplul 1 - cazanul cu circulaie natural cu combustibil gazos (CH4)funcionnd pe bar colectoare cu turbina

Considernd un cazan care funcioneaz pe conduct colectoare cu turbina, se alege,pentru reglarea sarcinii cazanului, schema de reglare cu dou regulatoare n cascad (Figura10.8.a.). Regulatorul de sarcin termic (RST) al fiecrui cazan va rejecta perturbaiile interneajutat i de semnalul suplimentar de cldur, iar perturbaiile externe de sarcin vor fi rejectatede ctre regulatorul principal (RP) prin meninerea constant a presiunii aburului pe baracolectoare. Schema principial de reglare a combustiei i a depresiunii n focar este o schemn serie deoarece cazanul funcionnd pe gaz metan, debitul de combustibil este msurabil.


8/24


103

b)

RA

A

BRO2

%O2=ctO2

RG

G

pCZ0=ctpCZ

d

dt_

_

_ _

+

+ +

a)

RP

RST

p0=ct

p

xF la celelalte RST

B

D+dpT/dt

+_

__

Figura 10.8. Scheme principiale de reglare a procesului de ardere pentru cazanul cu circulaie

natural cu combustibil gazos (CH4) funcionnd pe bar colectoare cu turbina: a) reglarea sarcinii;b) reglarea combustiei i a depresiunii n focar

Din schema bloc (Figura 10.9.) rezult c regulatorul principal RP este un regulator derejecie a perturbaiei (cu referin constant, de stabilizare), iar RST-ul este un regulator de

urmrire, servo-sistem ce urmrete referina impus de ctre regulatorul principal. Lareglarea aerului, n cascad, regulatorul de aer este cel de urmrire i cel de oxigen este cel derejecie al perturbaiilor. Reaciile inverse la RST prin debitul de combustibil B i la RA prindebitul de aer A, sunt reacii de stabilizare. Acestea au rolul de a scurta procesul tranzitoriu ide a stabiliza mai repede orice regim dinamic care poate s apar n urma apariiei unei

perturbaii.

RPp0=ct +

p

_

xF

la celelalte

RST

RST EEArderea

in focar

Transforma--rea caldurii

Producerea

aburului viu

Acumularepresiune in

tambur

Aburprodus decazan

Acumularepresiune in

canal

BQcb Qvap

DV pT D

FOCAR

_p

Tr pT

Tr D

d/dt

_

_

Tr B

_

DT

W

RO2%O2=ct

+RA

_

EE Proces

Tr A

A

pCZ=ct

+RG

_

EE Proces

Tr pCZ

pCZ

Tr p

_

_

DependentaO2 de B

DependentaO2 de A

Tr O2

_

+

G

d/dt

_

DependentapCZ de A

_

Figura 10.9. Schema bloc a SRA aferent procesului de ardere pentru cazanul cu circulaie natural cucombustibil gazos (CH4) funcionnd pe bar colectoare cu turbina

Reacia dinamic (derivativ) dup mrimea de comand de la ieirea lui RA are rolulde a furniza o informaie suplimentar asupra perturbaiei principale n circuitul de reglare aldepresiunii n focari anume debitul de aer. Experiena arat c, dintre diversele posibiliti


9/24


104

de modificare a debitului de aer i de gaze de ardere, cele mai convenabile sunt cele ceutilizeaz aparatul director al ventilatoarelor de aer, respectiv de gaze.

n Figura 10.10. este dat schema tehnologoc cu automatizri a procesului de arderepentru cazanul cu circulaie natural cu combustibil gazos (CH4) funcionnd pe barcolectoare cu turbina.

EPA

VA

VG

PAR

ECO

SI

VAPORIZATOR

FOCAR

(pCZ)

TAMBUR

(H, pT, SAL)

combustibil (B)

gaze de ardere

(G)

aer (A)

apa alimentare

(W)

purja (Wp)

spre TURBINA (DT)

FT

PT

PTY

PC

ref

_xFla celelalteRST

_

_

FC

RP

RST

_

FT

FC

FT

+

CCT

RA

RO2_

refPC

RG

PT

_

d/dt

d/dt

Y

_ref

_

conducta colectoare

abur (D, p, T)

Figura 10.10. Schema tehnologic cu automatizri a procesului de ardere pentru cazanul cu

circulaie natural cu combustibil gazos (CH4) funcionnd pe bar colectoare cu turbina

Dac cazanul ar funciona n schem bloc cu bar de ajutor, schema principial dereglare pentru reglarea sarcinii ar fi cea din Figura 10.11.

RP

RB

p0=ct

p

xF

B

xP

+_

_+

Figura 10.11. Schema principial de reglare a sarcinii pentru cazanul cu circulaie natural cu

combustibil gazos (CH4), funcionnd n schem bloc cu conduct de ajutor

Astfel, att perturbaia interioar ct i cea exterioar sunt tratate unitar, iar semnalulcare detecteaz cel mai bine acest ansamblu al perturbaiilor este semnalul de sarcinxP, care

poate fi: puterea electric generat,


10/24


105

debitul de abur debitat de cazan, presiunea uleiului din circuitul de comand al regulatorului automat al vitezei

(turaiei) turbinei.Se constat c, n aceast situaie, semnalul de presiune i, implicit, regulatorul

principal au doar un rol de corecie pentru debitul de combustibil. Debitul de aer estecomandat dup o schem serie ca n Figura 10.8. b.

E. Exemplul 2 - cazanul cu circulaie natural cu combustibil crbune i moricu bile funcionnd pe conduct colectoare cu turbina

Instalaiile de preparare a combustibilului sunt strns legate din punct de vederedinamic cu cele ale cazanului. Cantitatea de crbune necesar arderii se obine pe msur cecomustibilul brut (bulgrii de crbune) sunt mcinai n moara cu antecamer a cazanului.Astfel, automatica cazanului trebuie s in cont de faptul c este necesar corelarea

productivitii morilor de crbune (cantitatea de crbune praf) cu sarcina cazanului.Aerul destinat combustiei l vom denumi aer totali va fi utilizat ca:

aer primar, fiind dirijat ctre morile de crbune (un cazan poate avea mai multe mori); aer secundar, fiind dirijat direct la arztor.ntruct cantitatea de combustibil nu poate fi msurat exact, se utilizeaz schema n

paralel (Figura 10.12.). Perturbaiile exterioare vor fi astfel rejectate de ctre regulatorulpresiunii pe bara colectoare iar perturbaiile interioare vor fi rejectate datorit regulatorului desarcin termic, cu ajutorul semnalului de cldur.

RATOT

A

RO2

%O2=ctO2

RG

G

pCZ0=ctpCZ

d

dt

_

_

_ _

+

+

RP

RST

p0=ct

p

xFla celelalte RST

B

D+dpT/dt

+

_

_

d

dt

RAprim

RPaer

D0=ct

D

+_

Aprim

la celelalte RAprim

ale fiecarui cazan

RAsec

paer0=ct

paer

+_

Asec

Figura 10.12 Scheme principiale de reglare a procesului de ardere pentru cazanul cu circulaie

natural, cu moar cu ciocane, funcionnd pe bar colectoare cu turbina,

Din motive legate de sigurana alimentrii cu crbune praf se vor utiliza mai multemori de crbune n paralel i, ca urmare, vor exista pe fiecare dintre aceste mori regulatoarede aer primar.

Toate aceste regulatoare de aer primar vor fi subordonate din punct de vedere alcomenzii unui regulator de presiune de aer care folosete drept mrime msurat (reglat)semnalul de sarcin D. El va avea rolul de a repartiza univoc sarcina pe morile aflate n


11/24


106

funciune. Ca urmare, acest regulator va avea, ca i regulatorul principal, o comportare staticn raport cu perturbaia.

Debitul de aer secundar se regleaz pe baza presiunii aerului n conducta de alimentarecu abur a cazanului. n regim tranzitoriu, de modificare a sarcinii cazanului, semnalul decomand de la regulatorul de presiune a aerului va sesiza aceste modificri i va influena larndul lui debitul de aer primar, ceea ce va duce la modificarea presiunii aerului pe conductade alimentare i, implicit, la modificarea debitului de aer secundar.

Pentru realizarea unei combustii optime este necesar s avem o anumita granulaie acrbunelui. n perioade tranzitorii de modificare a sarcinii nu este posibil s se modifice brusccantitatea de combustibil destinat arderii dect acionnd asupra debitului de aer primar care

proate antrena o cantitate mai mare de combustibil praf dar cu inconvenientul antrenariiparticulelor cu granulaie mai mare ce conduc la o ardere mai proasta. n paralel ns se vaaciona i asupra debitului de crbune brut antrenat de mori. Rezultatul acestei aciuniintervine ns cu oarecare ntrziere n raport cu prima deoarece din punct de vedere sistemic

procesul de transport al crbunelui brut spre moar este un element cu timp mort.n consecint se va observa pe schema de reglare principial c la regulatorul de aer

primar se introduce un semnal de anticipaie (derivativ) dup mrimea de comand de laieirea din regulatorul de combustibil.

Urmrind schema principial de reglare n Figura 10.12. i considernd modelareaprocesului de ardere pentru un cazan cu circulaie natural se obine schema bloc a SRA aprocesului n Figura 10.13.

RPp0=ct +

p

_

xF

la celelalte

RST

RST EEArderea

in focar

Transforma-

-rea caldurii

Producerea

aburului viu

Acumulare

presiun e in

tambur

Abur produs

de cazan

Acumulare

presiune in

canal

BQcb Qvap

DV pT D

FOCAR

_p

Tr pT

Tr D

d/dt

_

_

Tr B

_

DT

W

RO2%O2=ct

+RAtot

_

EE Proces

Tr Atot

Atot

pCZ=ct

+RG

_

EE Proces

Tr pCZ

pCZ

Tr p

_

_

Dependenta

O2 de B

Dependenta

O2 de AtotTr O2

_

+

G

d/dt

_

DependentapCZ de A

_

d/dt

RPaer RAprim

_

EE Proces

Tr Aprim

Aprim_

RAsec

_

EE Proces

Tr p aer sec

Aprimpaer sec

Proces

paer sec=ct

+

Figura 10.13. Schema bloc a SRA a procesului de ardere pentru un cazanul cu circulaie natural, cu

moar cu ciocane, funcionnd pe conduct colectoare cu turbina

Schema tehnologic cu automatizri a procesului de ardere pentru un cazan cucirculaie natural, pe crbune, funcionnd pe conduct colectoare cu turbina utilizeazschema bloc de reglare (Figura 10.13.) i este reprezentat n Figura 10.14.


12/24


107

EPA

VA

VG

PI aer

ECO

SI

VAPORIZATOR

FOCAR

(pCZ)

TAMBUR

(H, pT, SAL)

combustibil (B)

gaze de ardere

(G)

aer (A)

apa alimentare

(W)

purja (Wp)

spre TURBINA (DT)

FT

PT

PTY

PC

ref

_xFla celelalteRST

_

_

FC

RP

RST_

FC

FT

+

CCT

RAtot

RO2_

refPC

RG

PT

_

d/dt

d/dt

Y

_ref

_

conducta colectoare

abur (D, p, T)

PT

PC

RAsec

ref

Y

d/dt

FT

PC

RPaer

FC

__

la celelaltemori ale cazanului

Figura 10.14. Schema tehnologic cu automatizri a procesului de ardere pentru un cazanul cu

circulaie natural, pe crbune, funcionnd pe conduct colectoare cu turbina

10.1.2. Reglarea automat a alimentrii cu ap

Asigurarea alimentrii cazanului cu ap, n mod continuu, este necesar pentru a evitarmnerea fr ap a evilor vaporizatoare, ceea ce ar conduce la arderea acestora i pentru ampiedica ptrunderea apei n supranclzitor, ceea ce ar conduce la creterea umiditiiaerului i chiar la introducerea de ap n turbin. Astfel, este necesar s se regleze debitul deap de alimentare a cazanului.

SRA-ul alimentrii cu ap a cazanului de abur este destinat meninerii ntre limiteleprescrise a nivelului apei n tamburul cazanului. n funcie de particularitile constructive alecazanului, pentru instalaii moderne care depesc 20 t/h se impune ca variaia nivelului s nu

depeasc 75 100 t/h fa de nivelul n regim normal de funcionare.Nivelul apei n tambur, ca parametru reglat, poate fi influenat de debitul de ap de

alimentare i de debitul de abur cerut de turbin (Figura 10.15.). Pe lng aceste perturbaiiprincipale, mai pot s apar, n anumite situaii ca mrimi perturbatoare dar cu influen maimic: debitul de ap purjat, temperatura apei de alimentare, debitul de gaze de ardere ce trec

prin economizor.Din punct de vedere sistemic alimentarea cu ap a tamburului este un proces fr

autoechilibrare deoarece este un element de tip integral (nivelul este proporional cu integrala

diferenei dintre debitul de aburD i debitul de ap de alimentare W, H k D W dt ).


13/24


108

Comportarea dinamic a tamburului, datorit amestecului neomogen ap-abur pe care lconine, este influenat de aa numitul fenomen de umflare a nivelului. Acesta const nmodificarea nivelului, n primele momente, n sens contrar dezechilibrului masic al debitelorde api de abur.

D

t

H

t

Tu

W

t

Hideal

Hreal

t

Tu

H

ECO fierbator

ECO nefierbator

Figura 10.15 Curbele de rspuns pentru nivelul n tambur la perturbaie D i W.

De exemplu, o variaie treapt a debitului de abur determin n tamburul cazanului oscdere a presiunii i, deci, o scdere a temperaturii de vaporizare. Acest fapt determin, n

primul moment, o cretere a cantitii de bule de aer n emulsia ap-abur din tamburi deci ocretere a nivelului. Dac cererea de abur rmne constant, dup un timp se ajunge la oevoluie a nivelului n tambur similar cu caracteristica static ideal. Timpul de revenire lacaracteristica static ideal se numete timp de umflare.

La o perturbaie a apei de alimentare, comportamentul tamburului difer n funcie detipul economizorului. Dac economizorul este de tip fierbtor, introducerea unei cantiti de

ap mai rece dect cea din tambur duce la scderea numrului de bule de aer din emulsie i nrealitate efectul perturbaiei va fi resimit cu o oarecare ntrziere. n cazul economizoruluinefierbtor temperatura sczut a apei ce se introduce determin o scdere drastic a bulelorde aer n api, ca urmare n primele momente are loc o scdere a nivelului apei n tambur.

Ca mrime de execuie se folosete debitul de ap de alimentare ce poate fi modificatfie prin modificarea poziiei ventilului de reglare al cazanului, fie prin modificarea tura iei

pompelor de alimentare.n principiu, reglarea nivelului poate fi realizat dup o schem cu unul sau mai multe

impulsuri (semnale). La cazanele cu tambur mare, unde fenomenul de umflare estenesemnificativ, se poate adopta schema cu un impuls Figura 10.16.a), unde modificareanivelului n tambur comand direct debitul de ap de alimentare prin acionarea ventilului dealimentare al cazanului.

La cazanele cu tambur mic, timpul de golire/umplere fiind foarte scurt, trebuie s sein cont n fiecare moment de perturbaiile principale, debitul de aburi debitul de ap pentrua realiza un bilan intrare-ieire al agenilor termici n tambur. Astfel, se folosesc scheme cudoui n special trei impulsuri (Figura 10.16. b).


14/24


109

RH

H0=ct

H

+_

W

RH

H0=ct

H

+_

W

RW

D

+_

a) b) Figura 10.16 Scheme principiale de reglare a alimentrii cu ap a cazanelor cu tambur

Plecnd de la schema principial din Figura 10.16. b, se obine schema funcional areglrii nivelului n cascad (Figura 10.17.) i schema tehnolgic cu automatizri Figura10.18.

Regulatorul de debit este un regulator proporional de rejecie a perturbaiilor interne

(static) i regulatorul de nivel este de tip PI, pentru a rejecta perturbaiile far eroare staionar(astatic).Variaiile debitului de ap de alimentare influeneaz nivelul apei n tambur pe dou

ci: direct prin dependena H de W i indirect prin dependena H de . Ambele elementesunt de tip integral.

Perturbaia Wp reprezint variaia debitului de purj evacuat din alte motive dectdatorit modificrii poziiei ventilului de reglare a debitului de purj.

RH

H0=ct +

H

_RW EE

D

+H

+

Tr W_

Wp

Tr H

+

Dependenta

de W

W

Dependenta

H de

Dependenta

H de W

Tr D+

DependentaH de D

+

H1

H2

H3

Figura 10.17. Schema funcional de reglare a alimentrii cu ap a cazanelor cu tambur

O problem aparte a reglrii alimentrii cu ap o reprezint modificarea mrimii deexecuie. Astfel, putem avea mai multe variante:

a) dac pompa este cu turaie constant, se modific debitul de ap prin schimbareaseciunii ventilului de reglare (Figura 4.18.a). Ventilul de reglare se alege pentru unanumit debit nominal reprezentnd un procent din debitul nominal al cazanului Dn( 10 15% Dn). Pentru abateri mai mari ( 20 60% Dn) cderea de presiune peventilul de reglare crete, obinndu-se semnale eronate de msur a debitului. Pentrua utiliza drept organ de reglare tot ventilul de reglare se poate proceda la utilizarea maimultor ventile de reglare n paralel, fiecare ventil fiind ales pentru un anumit debit(40% Dn, 60% Dn, etc.). Exist un comutator automat care, n funcie de sarcina defuncionare dorit, face selecia ventilului de reglare acionat, celelalte ventile fiindnormal nchise (Figura 10.19.)

b) se variaz turaia pompei de alimentare, acionndu-se asupra cuplei hidraulice.


15/24


110

c) se acioneaz ventilul iar meninerea cderii de presiune constant pe acesta se faceprintr-o bucl de reglare suplimentar ce acioneaz asupra cuplei hidraulice.

_

_

FT

FT

LT

FC

ref

YC

+LC

_

+

+W

D

H

RH

RW

__

FT

FT

LT

FC

ref

YC

+LC

_

+

+W

D

H

RH

RWPT

PT

YC

PC

+

_

_

_

FT

FT

LT

FC

ref

YC

+LC

_

+

+W

D

H

RH

RW

a) b) c)

Figura 10.18 Schema tehnologic cu automatizri de reglare a alimentrii cu ap a cazanelor cu

tambur

FC

RW

Figura 10.19 Reglarea alimentrii cu ap cu mai multe ventile n paralel

10.1.3. Reglarea automata a temperaturii aburului supranclzit

Temperatura aburului supranclzit trebuie meninut ntre anumite limite bine

precizate. Limita superioar este impus de efectul mecanic iar cea inferioar de efectulenergetic. Efectul mecanic este datorat apropierii temperaturii nominale a aburului de limitade fluaj a metalului (temperaturi peste 540C) i, ca urmare, sistemul de regare trebuie smenin n limite foarte strnse abaterile de temperatur n timpul proceselor tranzitorii.Efectul energetic limiteaz scderea temperaturii deoarece funcionarea cazanului latemperaturii mai mici dect temperatura nominal influeneaz n mod negativ randamentulcazanului.

La turbinele cu abur de presiune medie, o scdere a temperaturii de supranclzire cu10C corespunde unei scderi a randamentului ciclului termic cu 0.5%, i a produciei deenergie electric cu 1.5%.


16/24


111

Din punct de vedere al reglrii, procesul supus automatizrii este constituit practic dinsupranclzitorul de abur (S), iar mrimea reglat este temperatura aburului la ieirea dinsupranclzitor. Din punct de vedere sistemic este un proces cu timp mort. Un astfel de sistemnrutete stabilitatea unui sistem de reglare automat. Parametrul reglat, temperatura laieire din S, poate fi perturbat de o serie de factori cum ar fi: debitul de aburD, cantitatea decldur Q primit de S, prin radiaie sau convecie, sau temperatura aburului nainte deinjecie Tp.

Meninerea constant a temperaturii se poate face prin dou metode: metoda direct: injecie de ap de alimentare sau condensat (de la condensator sau

preparat din aburul prelevat din tambur); metoda indirect: schimbarea unghiului de nclinaie al arztoarelor, recircularea

gazelor arse cu ajutorul ventilatorului de gaze, modificarea traseului gazelor de arderecu ajutorul unor clapete.

RT

Ties0=ctTies

+_

W inj

a)

RT

Ties0=ctTies

+_

W inj

b)

D

+

RT

Ties0=ctTies

+_

W inj

c)

Tdupa inj

+

RT

Ties0=ctTies

+_

W inj

d)

+

_dupa injdT

dt

RT

Ties0=ctTies

+_

W inj

e)

+

_dupa injd T xdt

RT1

+_

RT2

+ +

f)

Ties0=ctTies

W inj

Tdupa inj

RT1

Ties0=ctTies_tr2

+_

W inj_interm

RT2

Ties0=ctTies_tr1

+_

W inj_primara

g)

x

Figura 10.20. Scheme principiale de reglare a temperaturii aburului supranclzit

Cea mai folosit metod este cea care folosete ca mrime de execuie debitul apei deinjecie. Debitele de injecie se preiau n mod curent prin derivare din apa de alimentare acazanului.

n Figura 10.20. se prezint mai multe soluii de reglare a supranclzirii.Notaiile folosite sunt: Ties temperatura aburului la iesirea din supranclzitor; Tdupa inj

- temperatura aburului dup injecie; Winj debitul de ap de injecie;D debitul de abur;x poziia elementului de execuie; Ties_tr1, Ties_tr2 temperatura aburului la ieirea din primatreapt a supranclzitorului, respectiv a doua i Winj_primar, Winj_interm debitele de injecie n

prima i a doua treapt.n Figura 10.20. varianta a reglarea temperaturii se realizeaz cu un regulator PI sau

PID. Datorit constantelor de timp mari ale instalaiei, att n cazul variaiei sarcinii ct ncazul altor perturbaii, aceast schem nu d rezultate bune n regim dinamic. n alt variant,

pentru a reduce ntrzierile, regulatorul primete ca semnale de intrare temperatura la ieireadin S i perturbaia, respectiv debitul de abur n varianta b sau temperatura dup injecie nvariantac. n aceste variante debitul de abur, respectiv temperatura aburului la intrarea n S(dup injecie), comand un debit proporional de injecie, temperatura final la ieire din Sefectund corecia reglrii. n varianta d semnalul de anticipare const n derivata


17/24


112

temperaturii aburului dup injecie, n timp ce, n varianta e se introduce i derivata dupsemnalul de poziie al elementului de execuie. Prin aceasta se reduce simitor timpul derspuns i crete stabilitatea. Dezavantajul acestor scheme este introducerea elementuluiderivativ i, pentru a nltura acest dezavantaj compensnd i perturbaia, se folosete oschem de reglare n cascad. n variantaf, n cascad, temperatura la ieire este prelucrat deregulatorul 1 de tip PI ce transmite impulsul de acionare ca mrime de referin ctreregulatorul 2, tot cu aciune PI. Acesta din urm regleaz injecia proporional cu temperatura

aburului dup injecie. Se poate considera o mbuntire a varianteif, adugndu-se, prinadunare n regulatorul 2, semnalul reprezentnd poziia elementului de execuie.

n cazul mpririi supranclzitorului de abur n mai multe trepte, n variantag, seregleaz separat temperatura n fiecare treapt, ceea ce conduce la o proast comportaredinamic. Pentru a mbunti schema, se introduce un semnal suplimentar dup temperaturaaburului nainte de injecia n regulatorul 1.

Schema bloc funcional pentru reglarea automat a temperaturii aburuluisupranclzit, realizat dup schema principiala din Figura 10.20. f., este dat n Figura10.21. iar schema tehnologic cu automatizri n Figura 10.22.

RT1Ties0=ct+

H

_

RT2EE (servo +

ventil de reglare)

+

_

Tr Tdupa_inj

Tr Ties

DependentaT ies de Q

DependentaT ies de T dupa inj

+

T2

T3Instalatia

de injectie

pT

_dupa injT

Q

DependentaT ies de D

T1D

+

iesT

Figura 10.21. Schema funcional de reglare a temperaturii aburului supranclzit

n Figura 10.21. s-au indicat mrimile perturbatoare: debitul de abur trecut prin supranclzitorD; debitul de cldur primit de supranclzitor prin convecie de la gazele de ardere sau

prin radiaie, Q; temperatura aburului la intrarea n S, nainte de punctul de injecie, Tp.

TT

ref

+

TC_

+

RT1

TT

TC

SI

RT2

Figura 10.22. Schema tehnologic cu automatizri a reglrii temperaturii aburului


18/24


113

10.2. Automatizarea cazanelor de abur cu strbatere forat

Cazanele de abur cu strbatere forat se pot realiza n variantaele cu vas de separaie(Schulzer) sau fr vas de separaie (Benson, Ramsin). Ele se prezint sub forma unuischimbtor de cldur foarte lung.

La cazanele cu recirculare, sau de tipLa Mont, la care circulaia n evile fierbtoare seasigur

de o pomp

de circula

ie, automatizarea cazanului este similar

cu cea a cazanelor cu

circulaie natural, pompa fiind cu debit constant.La cazanele cu circulaie forat lipsa tamburului determin o serie de condiii

specifice pentru schemele de reglare, condiii n general mai severe dect la cazanele cutambur.

Tamburul permite n cazul cazanelor cu circulaie natural, s se asigure o rezerv deapi de abur. n cazul cazanelor cu strbatere forat, lipsa tamburului impune o sincronizarea debitelor de api de abur, prin egalitatea n orice moment a celor dou debite. Punctul desfrit al vaporizrii, n funcie de tipul constructiv al cazanului, trebuie s fie meninut ntr-un

punct fix sau variabil cu sarcina.La cazanele cu strbatere forat, fr vas de separare, de tipul Benson, n care

pierderile de circulaie sunt acoperite de presiunea pompei de alimentare, punctul de terminare

a vaporizrii n circuitul ap abur poate fi fix sau mobil. n cazul punctului mobil, acesta sedeplaseaz spre economizor atunci cnd sarcina cazanului crete sau debitul de ap scade.CazanulRamsin este tot un cazan cu strbatere forat asemntor cu cazanulBenson,

cu diferena cevile ecran de radiaie din focar sunt nclinate fa de orizontal cu 20.Cazanul Schulzer posed, fa de cazanul Benson, un vas de purjare la care se

racordeaz toate evile ce vin de la vaporizator. Ca urmare punctul de terminare a vaporizriin circuitul ap-abur este fix i depinde de poziia pe care o are vasul de purjare.

Ca obiect reglat, cazanul cu circulaie forat este tot un element multivariabil peintrare ieire, practic avnd acelai set de mrimi dar cu alte dependene intrare-ieire.

n Figura 10.23. se prezint caracteristicile cazanului cu strbatere forat, exprimateca raspunsuri tranzitorii la variaia debitului de combustibil i a celui de ap de alimentare.

B

t

p

t

W

t

punct de vaporizare fix

punct de vaporizare variabil

p

t

Figura 10.23. Caracteristicile cazanului cu strbatere forat

10.2.1. Reglarea automat a procesului de ardere

SRA al cazanului trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: meninerea constant a parametrilor eseniali ai aburului (p, T); meninerea constant a temperaturii n zona de vaporizare; asigurarea unei egaliti ntre sarcina cazanului i debitul de ap de alimentare; egalitatea cldurii transferate de la abur la ap n focar i cldura cedat

consumatorului.


19/24


114

Mrimile reglate ale procesului de ardere sunt:a) presiunea aburului (reglarea sarcinii);

b) debitul de aer (reglarea combustiei);c) depresiunea n focar (reglarea debitului de gaze de ardere).La cazane cu strbatere forat se constat c debitul de ap W influeneaz direct

debitul de abur produs, precum i parametrii acestuia. Ali factori perturbatori pot fi: debitulde combustibil, sarcina turbinei i debitul de injecie. Rezult c semnalul de variaie a

sarcinii (presiunea aburului la ieirea din cazan), prin intermediul regulatorului automat, vacomanda debitul de ap W. Se impune condiia de a se aciona, n acelai timp, i asupracantitii de cldur dezvoltate n focar, pentru a menine parametrii aburului la valorilenominale, deci s se actioneze asupra debitului de combustibil.

Exist astfel dou strategii de conducere a procesului de ardere: regulatorul de combustibil (RB) are rol de regulator de sarcin termic (RST) iar

regulatorul de debit (RW) are rol de stabilizare a parametrilor aburului (Figura 10.24.); regulatorul de debit (RW) are rol de regulator de sarcin termic (RST) iar regulatorul

de combustibil (RB) are rol de stabilizare a parametrilor aburului.La funcionarea pe bar colectoare exist un regulator principal avnd rolul de a

distribui perturbaia exterioar (de sarcin) pe RST-urile ataate cazanelor n funciune.Perturbaiile interne vor trebui rejectate de propriile sisteme de reglare ale fiecrui cazan.

La cazanele funcionnd cu turbina n schem bloc cu conduct de ajutor nu se facedeosebirea ntre perturbaiile externe i interne.

Semnalul de la ieirea RP poate fi mbuntit, dac pe lng presiunea aburului laieirea cazanului, se mai adaug un impuls de anticipare dup derivata presiunii uleiului dincircuitul de comand al regulatorului automat de vitez (Figura 10.24.b). Semnalul de laieirea RST poate fi mbuntit prin adugarea semnalelor de sarcina i de debit dealimentare (Figura 10.24.c).

a) b)

RP

RST(RB)

p0=ct

p

xF la celelalte RST

B

+_

RP

RST(RB)

p0=ct

p

xF la celelalte RST

B

+_

dpulei/dt

RP

RST(RB)

p0=ct

p

xF la celelalte RST

B

+_

W

D

c)

Figura 10.24 Scheme pricipiale de reglare a sarcinii pentru cazane cu strbatere forat.

Debitul de aerse regleaz n mod similar ca i la cazanele cu circulaie natural. Seprefer reglarea n cascad (Figura 10.25.a), n care mrimea de referin a regulatorului deaer este dat de un regulator ce msoar presiunea i debitul de abur la turbin. Se poateconsidera i debitul de combustibil la intrarea regulatorului de aer (Figura 10.25.b), schemcare se utilizeaz la cazanele cu pcur.


20/24


115

a) b)

RA1

RA2

p0=ct

p

A

+_

DT

_

B0=ctB

+_

RA

A

Figura 10.25. Scheme pricipiale de reglare a debitului de aer pentru cazane cu strbatere forat.

Reglarea debitului de gaze de ardere se realizeaz n mod similar ca la cazanele cucirculaie natural, n care depresiunea n focar comand debitul de gaze de ardere.

10.2.2. Reglarea automat a alimentrii cu ap

SRA al alimentrii cu ap trebuie s asigure debitul de abur cerut i terminareavaporizri ntr-o anumit zon a circuitului ap-abur, numit zon de tranziie (ZT). Punctulde terminare a vaporizrii apei nu trebuie s se apropie de turbin sau economizor.

O variant ar fi meninerea constant a presiunii (Figura 10.26. a) pentru a controlapunctul de vaporizare, sau reglarea debitului de ap dup semnalul ieit de la regulatorulprincipal (Figura 10.26.b).

n Figura 10.26.c. regulatorul din amonte, care msoar temperatura sau umiditatea nzona de vaporizare, transmite regulatorului n cascad mrimea de referin. Acesta primetei o perturbaie (debitul de abur D sau de combustibil B) i comand debitul de ap dealimentare.

b)a)

RW1

RW2

ct

T sau umiditatea

W

+_

D

dpZT/dt

RW

W

de la RP

RW

W

c)

D sau B

Figura 10.26 Scheme pricipiale de reglare a debitului de ap pentru cazane cu strbatere forat.

SRA al alimentrii cu ap funcioneaz n strns legtur cu SRA al sarcinii termice,perturbaia de sarcin reflectndu-se asupra temperaturii n zona de terminare a vaporizrii.Astfel putem ntlni dou situaii:


21/24


116

dac temperatura aburului n ZT nu se consider un parametru independent (nu intr nstructura schemei de reglare), ea se stabilizeaz indirect prin B si W, (Figura 10.27..ai b);

dac temperatura aburului n ZT se consider un parametru independent (Figura10.27.c) atunci ea poate interveni ca parametru reglat la RST-ul care are menirea de amenine un raport bine determinat ntre W i B.n Figura 10.27 temperatura aburului la intrarea n S este reglat indirect dup o

strategie cu RB folosit ca RST n varianta a i dup o strategie cu RW folosit ca RST nvariantelebi c. Semnalul (D+dpZT/dt) este asemntor semnalului de cldur de la cazanelecu circulaie natural folosit n regim dinamic pentru rejectarea perturbaiilor interioare.SemnalulxFeste semnalul de intensitate a focului, obinut la ieirea RP.

b)a)

xF

D+dpZT/dt

RB

B

RW

W

RW

W

xF

RB

D+dpZT/dt

B

c)

RW

W

xF

RB

T

B

d/dt

dTga/dt

Figura 10.27. Scheme pricipiale de reglare RW/RB

n Figura 10.27.c temperatura e utilizat ca semnal de msur n structura buclei dereglare. Ca urmare temperatura este reglat direct n punctul de nceput al supranclzirii. Seadopt o strategie n care RW este regulator de sarcin termic iar RB este regulator destabilizare a temperaturii aburului nainte de S. Pentru a mbuntii performana schemei dereglare n regim dinamic, se introduce un semnal de anticipare dup temperatura gazelor deardere evacuate din central.

10.2.3. Reglarea automat a temperaturii aburului supranclzit

Orice perturbaie ce apare pe traseul ap-abur se reflect direct asupra temperaturiiaburului. Avnd n vedere dinamica mai accentuat a acestor cazane, meninerea constant atemperaturii se face n condiii mai grele dect la cazanele cu tambur. La cazanele cucirculaie forat este necesar ca temperatura s se menin constant n diferite puncteintermediare.

Reglarea automat a temperaturii aburului dup zona de tranziie se face similar ca lacazanele cu tambur.

n zona de supranclzire se folosesc dou sau trei rcitoare de abur cu injecie, reglatepe fiecare parte a cazanului (Figura 10.28 b). Schema de reglare este, n general, n cascad

sau cu semnal de anticipare (Figura 10.28.a).


22/24


117

b)a)

Tint2

D

RT2

W inj2

RT1

W inj1

Ties1RT3

Ties2Ties20=ct

Ties10=ct

+

+

Ties2 Tint2

W inj2

Ties1 Tint1

W inj1

D

Figura 10.28. Reglarea temperaturii aburului supranclzit la cazanele cu circulaie forat: a)

Schema pricipial de reglare; b) Schema tehnologic.

Corelarea buclelor de reglare se face prin intermediul perturbaiei msurabile desarcin.

10.3. Semnalizarea i protecia cazanelor

n timpul regimurilor de pornire/oprire, precum i n timpul funcionrii cazanelor,trebuie evitate avariile cauzate fie de defectri ale instalaiei sau ale dispozitivelor deautomatizare, fie de manevre greite ale personalului de exploatare. Astfel, exploatareacazanelor cu personal redus impune luarea unor msuri de siguran n exploatarea lor.

Dispozitivele de protecie ale cazanelor au ca scop sesizarea apariiei unor regimurinecorespunztoare de funcionare i intervenia automat pentru oprirea cazanului sauscderea sarcinii. Oprirea automat a cazanului nseamn nchiderea automat, brusc aalimentrii cu combustibil.

Instalaia de protecie automat permite: oprirea cazanului; reducerea sarcinii; restabilirea regimului de funcionare.

Schema de protecie depinde de condiiile tehnologice ale tipului de cazan, ns se potprevedea, de exemplu, urmtoarele condiii care au ca rezultat oprirea cazanului (Figura10.29):

1. la creterea presiunii apei n cazan peste limita superioar I se impune reducereasarcinii cazanului prin scoaterea din funcie a unui numr de arztoare;

2. la creterea presiunii peste limita superioar II se impune oprirea automat acazanului;

3. la creterea nivelului apei n tambur peste limita superioar I se deschid automatventilele de purjare de la tamburul i supranclzitorul cazanului pentru a nu trimiteabur n tambur;

4.

la creterea nivelului peste limita superioar II, care prezint pericolul de ptrundere aapei n turbin, sau la scderea nivelului apei sub limita inferioar, care poate conducela arderea evilor fierbtoare, se oprete automat cazanul;

5. la scderea presiunii gazului metan sau al pcurii nainte de arztoare se oprete brusccazanul;

6. la ieirea din funciune a ambelor ventilatoare de evacuare a gazelor de ardere seoprete automat cazanul;

7. la lipsa tensiunii mai mult de 4-6 secunde, timp n care lucreaz fr succes instalaiade anclanare automat a rezervei (AAR) se oprete automat cazanul;


23/24


118

8. la creterea presiunii n focar peste o anumit limit, ce poate provoca spargereaevilor fierbtoare n cazan, se oprete cazanul cu o temporizare de cca. 60 de secunde.

suplimIIp p

suplim

inflim

IIH H

H H

suplimcz cz p p

VG1 si VG2oprite

Ualim=0 si

t0=4..6 s

Temporizarze

t=60 s

limgazmetan

p plimpacurap p

oprire cazan

Figura 10.29 Schema principial de protecie a cazanului de abur

O instalaie de supraveghere important este cea desupraveghere a flcrii n focarulcazanului. Acumularea de combustibil nears n focar, prin stingerea flcrii, creeaz, n cazuln care se depete o anumit limit, pericol de explozie n momentul n care se ncearc oreaprindere sau n care combustibilul vine n contact cu elemente incandescente. Instala ia desupraveghere intervine fie prin blocarea admisiei de combustibil, fie prin semnalizare n cazuln care dup un anumit timp de la declanarea aprinderii i combustibilului acesta din urm nus-a aprins sau dac se stinge flacra cu o durat de maximum o secund.

Instalaia de supraveghere const din unul sau mai multe detectoare de flacr (celulesensibile la raze ultraviolete sau fotorezistene), un bloc de amplificare i comparare a

semnalului i dispozitive de semnalizare i blocare.

Dispozitivele de blocare au ca scop s evite efectuarea de manevre i operaii greitede ctre instalaia de automatizare sau de ctre personalul de exploatare. Astfel, se prevdurmtoarele blocri mai importante:

nu se poate porni sistemul de ventilaie al aerului (VA) nainte de a se porni sistemulde ventilaie al gazelor de ardere (VG);

nu se poate porni cazanul, adic nu se poate face deschiderea ventilului principal decombustibil, dac nu au fost deschise n prealabil ventilele de admisie acombustibilului la arzatoare;

nu se poate face aprinderea automat a combustibilului la arztoare dect dup 10-20de minute de la pornirea VGi VA, care asigur ventilaia focarului.Apariia funcionrii necorespunztoare a cazanului sau ieirea din funcine a unor

instalaii interne se semnalizeaz optic i acustic pe pupitrul de comand al cazanului i setransmite semnal ctre sistemul informatic de supraveghere

Semnalizrile sunt de doua feluri: de avarie (indic o avarie grav n instalaie); preventive (indic depirea unor limite ns care nu au condus nc la avarii)


24/24


10.4. Performanele reglrii automate a cazanelor de abur

n cazul realizrii reglrii automate a cazanelor de abur este necesar s se precizezeperformanele obinute prin introducerea automatizrii i intervalul de sarcinii cazanului ncare reglarea automat este garantat.

Astfel, n funcie de sarcina cazanului, ntre minimul tehnologic i 100%, toleraneleinstala

iilor de automatizare pot fi:

pentru presiunea aburului supranclzit la intrarea n turbin ntre 0.5-4.0 % dinpresiunea nominal;

pentru temperatura aburului la admisia n turbin ntre 2-12 C; pentru coninutul de oxigen n gazele de ardere 0.2-1.0 %O2; pentru depresiunea n focar ntre 0.4-2.0 mmCA pentru nivelul n tambur 2-10 cm.

Documents

Automatizarea Cazanelor Cu Abur