Моделирование системы топливоподачи

Система топливо приготовления и топливоподачи, так же как и конструкция топок, зависит от типа топлива. Пренебрегая объемами между регулирующими органами подачи топлива и горелками и полагая давление жидкого или газообразного топлива перед регулирующими органами неизменным, можно записать % = хк, где % — относительное изменение расхода топлива; \iK — относительное перемещение регулирующих органов подачи топлива.
Мощные парогенераторы, работающие на твердом топливе, оборудованы камерными топками, использующими топливо в пылевидном состоянии. Для измельчения топлива применяют мельницы. Сырое топливо к ним подают с помощью ленточных или шнековых питателей. Готовую пыль к горелкам транспортируют пневматическим путем, используя для этого часть воздуха, нагнетаемого дутьевыми вентиляторами (первичный воздух). Другую его часть (вторичный воздух) подают непосредственно к горелкам. Первичный воздух используют также для подсушки топлива.
Для питателей, работающих с постоянным заполнением и переменной частотой вращения, регулирующим органом является электродвигатель, приводящий питатель. В таком питателе расход топлива изменяется практически мгновенно после изменения частоты вращения приводящего электродвигателя. Такой питатель может быть описан уравнением %х = |хк, где Xi — относительное изменение массового расхода топлива В питателем; K — относительное изменение частоты вращения питателя. Обозначение принято в данном случае для общности с обозначениями регулирующих воздействий в других рассматриваемых схемах.
Расход топлива на выходе питателя, работающего с постоянной скоростью и переменным заполнением, изменяется после перемещения дозатора, характеризуемого временем /, с отставанием на время транспортного запаздывания т, определяемое временем прохождения рабочего тела через питатель. При этом Xi (0 р = jiK (t — т), где [хк — относительное перемещение дозатора. Передаточная функция такого элемента с чистым запаздыванием определяется соотношением.
В системах пылеприготовления с промежуточным бункером пыль после питателя транспортируется к горелкам сжатым воздухом, подаваемым дутьевым или специальным мельничным вентилятором. В системе пневматического транспорта возникает дополнительное транспортное запаздывание. Передаточная функция системы пневматического транспорта W2 — = exp (—STj), где х. — относительное изменение расхода топлива, подаваемого к горелкам. Общая передаточная функция системы подачи топлива с промежуточным бункером
На практике возможно изменение расхода воздуха GB в системе пневматического транспорта. Если при этом расход топлива питателем неизменен (xi = 0), то концентрация пыли b = B/GB в каком-либо выделенном движущемся объеме V будет иной, чем для других объемов. Отрезок пути I от питателя до горелок рассматриваемый объем пройдет за время Т/, определяемое уравнением, где w — скорость движения воздуха, которая определяется как изменением расхода, так и аккумуляцией пылевоздушной смеси в системе пневматического транспорта.
Найдя из этого уравнения величину транспортного запаздывания, можем определить концентрацию пыли перед горелками Ъ в зависимости от ее концентрации за питателем.
В общем случае решение интегрального уравнения (3.2), в котором неизвестное служит пределом интегрирования, затруднительно. В большинстве практических задач v ^жно считать, что аккумулирующая способность трубопроводов пренебрежимо мала, а изменения расхода воздуха и его скорости невелики.
Пусть первоначальная концентрация пыли b10 = B10IGb0. При изменении расхода воздуха на величину ДGB концентрация пыли за питателем
С учетом принятого, что изменения скорости невелики, можно рассматривать транспортного запаздывания как постоянную величину равную тх в уравнении (3.1). В таком случае, учитывая соотношение (3.3), найдем концентрацию пыли перед горелками.
Если расход воздуха и подачи топлива изменяются, топлива к горелкам найдем, сложив изменения расхода топлива, полученные в каждом отдельном случае:
В ряде практических задач влиянием транспортного запаздывания питателей и систем пневматического транс- Воздух ~ порта можно пренебрегать по сравнению с инерцией других аккумуляторов котельного агрегата. В таком случае систему подачи топлива рассматривают как кинематическое звено, которое описывается уравнением % = цк.
Система топливоподачи с прямым вдуванием в топку включает кроме питателей и системы пневматического транспорта также мельницу и сепаратор, схематически показанные на рис. 3.1. В мельницу входит сырое топливо (массовая подача By) и подогретый воздух (массовый расход Gx). В мельнице производятся подсушка и размол топлива. Подсушенная пыль потоком воздуха направляется в сепаратор и далее к горелкам. Крупные частицы из сепаратора возвращаются в мельницу. Из сепаратора к горелкам направляется сухое топливо (массовая подача Вг) и воздух (массовый расход G2), причем для установившегося режима В10 + Цо = Вго + Go0. Уравнение материального баланса для топлива запишем в виде.
При установившемся режиме В10 = кгВп0. Уравнение материального баланса для воздуха запишем, пренебрегая его аккумуляцией: Gx = k2G2, где k2 — коэффициент, учитывающий увлажнение воздуха за счет подсушки.
Задачу решают [96] в предположении, что концентрация пыли в транспортирующем воздухе однозначно связана с массой топлива, находящегося в мельнице и сепараторе, т. е., где V — объем мельницы и сепаратора; k — коэффициент пропорциональности.
Умножив и разделив левую часть уравнения (3.7) на G20 — ДС2, получим после дифференцирования.
Подставив полученное выражение в уравнение (3.6) и принимая во внимание приведенные выше соотношения для установившихся режимов, получим уравнение мельницы в относительных координатах, которое после преобразования Лапласа примет вид.