Устройство для определения динамических параметров конвективной поверхности нагрева экономайзера содорегенерационного котлоагрегата
Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать состояние поверхности нагрева экономайзера содорегенерационного котлоагрегата (СРК). Технически результат достигается тем, что в устройство, состоящее из трубы котлоагрегата, емкости с нагреваемой жидкостью, поверхности теплообмена, обдуваемой паром, устанавливается термопара ТХК, соединенная через аналого-цифровой преобразователь с ПЭВМ. Градуировочный график позволяет преобразовать получаемое напряжение в температуру. В паропроводе установлена задвижка для полного включения и выключения подачи пара. Технический результат направлен на получение кривых зависимости температуры дымовых газов после прохождения поверхности водяного экономайзера от времени и определения диагностических параметров путем подбора коэффициентов аппроксимирующих функций.
Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать состояние поверхности нагрева экономайзера содорегенерационного котлоагрегата (СРК) по экспериментальным динамическим характеристикам.
Экономайзер представляет собой рекуперативный теплообменник, позволяющий более полно использовать тепло, выбрасываемое через трубу в атмосферу вместе с дымовыми газами. Их температура при движении вдоль поверхности теплообмена всегда уменьшается. Задача состоит в уменьшении конечного значения температуры, что повышает эффективность работы экономайзера.
Известно устройство [RU 
2325595 C1], содержащее дымоход и емкость с подогреваемой жидкостью. Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности контролировать эффективность процесса теплообмена и существенное загрязнение нагреваемой жидкости. Предлагаемое устройство позволяет определить постоянные времени и время запаздывания для процессов, происходящих при включении и выключении обдува паром конвективной поверхности нагрева экономайзера (рис.1):
Т1 - постоянная времени, характеризующая инерционность переходного процесса изменения температуры дымовых газов 
вэ(t) при выключении обдува паром поверхности экономайзера;
1 - время запаздывания для процесса выключения обдува паром поверхности экономайзера;
T2 - постоянная времени, характеризующая инерционность переходного процесса изменения температуры дымовых газов вэ(t) при включении обдува паром поверхности экономайзера;
2 - время запаздывания для процесса включения обдува паром поверхности экономайзера.
Технически результат заключается в определении зависимости температуры дымовых газов после прохождения поверхности водяного экономайзера вэ(t) от времени и нахождения передаточных функций W(p) и переходных функций 
вэ(t) для этих процессов с целью диагностирования эффективности работы экономайзера
где W(p) - передаточная функция процесса конвективного теплообмена;
вэ(р)- оператор выходного сигнала вэ(t);
вэ(t) - нормированный выходной сигнал (нормированная температура вэ(t));
Gоб(p) - оператор входного сигнала, соответствующего полному выключению или полному включению задвижки паропровода;
вэн - начальное значение температуры вэ(t);
вэк - конечное значение температуры вэ(t).
Начальное значение температуры дымовых газов перед экономайзером принимается постоянным, то есть вэ1=const.
Технически результат достигается тем, что в устройство, состоящее из трубы котлоагрегата, емкости с нагреваемой жидкостью, поверхности теплообмена, обдуваемой паром, дополнительно устанавливается термопара ТХК, соединенная через аналого-цифровой преобразователь с ПЭВМ. Градуировочный график позволяет преобразовать получаемое напряжение в температуру. В паропроводе установлена задвижка для полного включения и выключения подачи пара.
Сущность полезной модели представлена рисунками: на рис.1 изображена схема экономайзера с термопарой, аналого-цифровым преобразователем, ПЭВМ, градуировочным графиком и задвижкой трубопровода; на рис.2 изображена зависимость от времени реальной температуры дымовых газов вэ(t) а на рис.3 нормированной вэ(t) для переходного процесса, получаемого при полном закрытии задвижки паропровода; на рис.4 изображена зависимость от времени нормированной температуры вэ(t) для переходного процесса, получаемого при полном открытии задвижки паропровода, и аппроксимирующая эту зависимость функция с ее параметрами 2 и Т2.
Устройство состоит из трубы котлоагрегата 2, по которой поднимаются дымовые газы 1, и емкости с нагреваемой жидкостью 7, которые разделены металлической поверхностью и представляют собой рекуперативный теплообменник, называемый водяным экономайзером. Через паропровод 9 подается на поверхность конвективного теплообмена АВ пар, очищающий эту поверхность от несгоревших твердых частиц, осаждающихся из трубы котлоагрегата на поверхность теплообмена, и обеспечивающий повышение КПД водяного экономайзера. Знаками «+» в круге обозначено направление движения пара перпендикулярно поверхности рисунка от нас. Задвижка 8 предназначена для регулирования расхода пара с целью уменьшения затрат тепла при обеспечении эффективной работы экономайзера. Хромель-копелевая термопара 3 обеспечивает измерение температуры дыма за экономайзером. Аналого-цифровой преобразователь 4, обеспечивает преобразование аналогового сигнала в цифровую форму и усиление сигнала термопары, измеряющей температуру вэ(t). Использовался АЦП L-154, работающий совместно с программой PowerGraph. Компьютер 5 обеспечивает запись и обработку полученных результатов. Градуировочный график 6 позволяет преобразовать получаемое напряжение в температуру.
Устройство работает следующим образом. При постоянном значении температуры вэ1 входящих дымовых газов 1 получаем зависимости температуры дымовых газов после прохождения поверхности водяного экономайзера вэ(t) от времени при полном закрытии и открытии задвижки 8 (рис.2). Тепло передается от горячего дыма 1 к холодной жидкости 7, которые движутся прямоточно. Таким образом, еще некоторая часть тепла выбрасываемых в атмосферу дымовых газов используется для нужд СРК. Расход пара для заданного режима работы СРК должен быть минимальным и обеспечивающим минимум потерь тепла с уходящим в атмосферу дымом (вэ=min). С помощью градуировочного графика 6 преобразуем получаемое напряжение в температуру. Для обработки результатов удобно использовать программы MathCAD или Excel, так как они дают возможность аппроксимировать полученные кривые и строить графики. В соответствии с формулой вэ (1) строим кривые нормированных выходных сигналов вэ(t) (рис.3). Поскольку изображение ступенчатой функции Gоб(p) равно 1/р, кривые нормированных сигналов имеют вид экспонент, изменяющихся в пределах от 0 до 1 и в начальный период от 0 до кривые практически не изменяются, считаем изображение по Лапласу выходного сигнала равным
Ему соответствует выходной сигнал.
где Ф(t-) - ступенчатая функция Хевисайда.
Аппроксимируя этой зависимостью экспериментальные результаты, получаем
T1=14,3 мин; 1=3,3 мин; Т2=18 мин; 2=23 мин.
Полученные параметры следует рассматривать как диагностические и интерпретировать их изменение в зависимости от условий эксплуатации. Например, увеличение 2 может определяться увеличением неполноты сгорания топлива в результате ухудшения его качества. Это вызывает увеличение слоя копоти на поверхности теплообмена. Увеличение значений T 1 и Т2 в течение длительного срока (примерно год) может обусловливаться появлением слоя накипи на поверхности теплообмена со стороны жидкости. В этом случае вэк будет расти, что ухудшает эффективность работы экономайзера.
Устройство для определения динамических параметров конвективной поверхности нагрева, состоящее из трубы котлоагрегата, емкости с нагреваемой жидкостью, поверхности теплообмена, паропровода для обдува поверхности теплообмена, отличающееся тем, что за поверхностью теплообмена установлена термопара ТХК, которая через аналого-цифровой преобразователь подключена к ПЭВМ градуировочным графиком, задвижкой, установленной в паропроводе, позволяющей полностью открывать или закрывать подачу пара к поверхности теплообмена.
