РОЗДІЛ 2
РОЗРОБЛЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПОДАВАННЯМ ВОДИ В КОТЕЛЬНЕ ПАЛИВО (АРПВ)
2.1. Розроблення структурної схеми системи АРПВ
Метод спалювання водно - мазутної емульсії (ВМЕ) широко відомий. У дослідженнях, присвячених цьому питанню [90-92], встановлено, що для досягнення поставленої задачі ВМЕ повинна бути приготована у вигляді однорідної суміші мазуту та вологи, що додається по типу "вода - масло", в якій вода як дисперсна фаза у формі часток діаметром кілька мікрометрів знаходиться всередині паливної оболонки (рис. 2.1). Тільки при збереженні цієї умови та вологості водномазутної емульсії до 20% забезпечується надійне займання та стійке її горіння з високою повнотою згорання. Підвищена ефективність процесу горіння емульсії (навіть при гранично низьких надлишках повітря) зумовлена мікровибухом її крапель внаслідок різниці температур кипіння води та мазуту. При додатковому
подрібненні крапель емульсії здійснюється підвищення їхнього випаровування та покращується процес перемішування палива з повітрям, в наслідок чого в зоні горіння продуктів дисоціації води процес
Рис. 2.1. Модель ВМЕ згорання мазуту стає істотно інтенсивні -
шим. Для виготовлення якісних ВМЕ потрібних вологості, дисперсності та в'язкості повинні застосовуватись відповідні пристрої - емульгатори.
Задачею даного дослідження є створення системи автоматичного регулювання подаванням води у змішувальний резервуар емульгатора для автоматизації процесу виготовлення якісної паливної суміші із можливістю додавання води у співвідношенні від 0 до 30% в загальному об'ємі палива. Система повинна забезпечувати високу точність дозування, гнучкість конструкції та простоту експлуатації. Ефективність систем керування істотно залежить від точності відпрацювання виконавчими механізмами керівних сигналів. Традиційне використання як виконавчого механізму дискових затворів із трифазними асинхронними двигунами не забезпечує потрібної якості регулювання через інерційність. Так, наприклад, зупинка виконавчого механізму системи автоматичного регулювання рівнем гліколя у абсорбенті здійснюється через 3 с після зникнення керівного сигналу. Виникаюча при цьому похибка по витраті гліколя може досягати 40%. Застосування ж пристроїв прямого та реверсного гальмування за відповідними законами керування призводить до ускладнення апаратної реалізації і істотного зниження рівня пожежобезпечності.
В зв'язку з цим автором запропонований принцип керування виконавчим механізмом, який полягає в отриманні на його виході квантованого за рівнем вхідного потоку рідини.
Система АРПВ [6] призначається для здійснення безперервного подавання заданої кількості води на відповідний вхід емульгатора для створення двофазної емульсії із заданим вмістом вологи безпосередньо в робочому потоці палива, що підлягає спалюванню. Паливо із робочого резервуара подаватиметься на відповідний вхід емульгатора з одночасним подаванням певної кількості води на його другий вхід. Однорідна стійка емульсія, яка утворюється на виході емульгатора через певний час, рухається трубопроводом через проточний ємнісний вимірювальний перетворювач (ВП) вологості і потрапляє в паливну камеру, де і здійснюється її спалювання. Зміна ємності ВП, викликана зростанням діелектричної проникності палива внаслідок наявності води, фіксується вимірювальною схемою, перетворюється в напругу та потрапляє одночасно на індикатор вологості та на схему порівняння, призначену для формування керуючої дії за різницею сигналів, отриманих з ВП та задавача вологості. Керівний сигнал надходить до регулятора, призначеного для керування виконавчим механізмом, по зміні положення якого здійснюється збільшення або зменшення потоку води (рис. 2.2). По досягненню потрібного (заданого) відсотка вологості система підтримуватиме його у паливі протягом потрібного часу. У випадку, коли в робочий резервуар потрапило паливо із вмістом вологи, що перевищує заданий, система припиняє подавання води у емульгатор. При необхідності система може бути споряджена давачами тиску та температури, як зображено на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Структурна схема системи АРПВ
Удосконалена структура системи автоматичного регулювання подаванням води, що відповідає вищенаведеному принципу, складається з регулятора витрати води у вигляді двійково - реверсивного лічильника, спорядженого задавачем швидкості відпрацювання керівного сигналу (рис. 2.3, 2.4).
Давач вологості 1 підключений до вологоміра 2, з'єднаного з блоком віднімання 3. До блоку віднімання також підключені задавач вологості 4 та блок задавання точності 5. Виходи блоку віднімання під'єднані до входів схеми порівняння 6, а її виходи в свою чергу підключені до індикатора ступеня обводнення 7 та до входу регулятора витрати води 8. До входу регулятора 8 також під'єднаний задавач швидкості відпрацювання керівного сигналу 9. Регулятор 8 з'єднаний із дешифратором 10, який в свою чергу підключено до індикатора правильності роботи 11, і поєднаний через блок реле 12 із виконавчим механізмом 13. Виконавчий механізм складається з N електроклапанів 14, з'єднаних з відповідними кульовими кранами 15, що мають спільний вихід і підключені до зворотного клапана 16.
Рис. 2.3. Функційна схема системи АРПВ
Система АРПВ працює наступним чином. Вологомір, конструкція якого описана в розділі 3, здійснює вимірювання вологості матеріалу з діелектричними властивостями безпосередньо в робочому потоці, де і розміщено давач вологості. Інформаційний сигнал Wв (вимірене значення вологості) з виходу вологоміра потрапляє на відповідний вхід блоку віднімання. За допомогою задавача вологості оператор має
Рис. 2.4. Виконавчий механізм можливість виставити той відсоток води, що пла-
нується додати в матеріал. Сигнал Wз із задавача вологості передається на відповідний вхід блоку віднімання. Блок віднімання так
- Київ+380960830922