Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОМ

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в электрофильтрах тепловых электростанций.

Известно устройство для автоматического управления электрофильтром, содержащее бункер, исполнительные механизмы встряхивания электродов, подключенные к уровнемеру, блок управления, шлюзовый питатель [1].

Недостатком устройства является невозможность удаления пыли из бункера на значительное расстояние, сложность конструкции, определяемая наличием двух уровнемеров.

Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому решению является устройство для автоматического управления электрофильтром, содержащее бункер, исполнительные механизмы встряхивания электродов, подключенные к уровнемеру, транспортный трубопровод, состоящий из секций в каждой с восходящим и наклонным участками, узлами подвода и отвода воздуха соответственно в нижней и верхней частях восходящего участка, трубопровод подачи воздуха, соединенный с источником избыточного давления через клапан с приводом, подключенным к выходу уровнемера [2].

Недостатком устройства является невозможность автоматического регулирования процессом удаления пыли из бункера при изменения режима работы котлоагрегата, определяющая снижение надежности работы.

Сущность изобретения

Устройство для автоматического управления электрофильтром, содержащее бункер, исполнительные механизмы встряхивания электродов, подключенные к уровнемеру, транспортный трубопровод, состоящий из секций в каждой с восходящим и наклонным участками, узлами подвода и отвода воздуха соответственно в нижней и верхней частях восходящего участка, трубопровод подачи воздуха, соединенным с источником избыточного давления через клапан с приводом, подключенным к выходу уровнемера, две трубки, датчик давления, умножитель, делитель, элемент памяти, регулятор давления в трубопроводе подачи воздуха, постоянные гидравлические сопротивления, измеритель разности давлений, причем узел отвода воздуха выполнен в виде вертикальной трубы, нижний конец которой соединен с верхней частью восходящего участка, а на верхнем конце установлено гидравлическое сопротивление, длину восходящего участка выбирают меньшей длины вертикальной трубы, в нижней и средней частях восходящего участка первой секции размещены выходные концы двух трубок, входные концы которых соединены с источником избыточного давления, входы измерителя разности давлений сообщены с полостями трубок между постоянным гидравлическим сопротивлением и выходным концом, полость верхней трубки между постоянным гидравлическим сопротивлением и выходным концом соединена с датчиком давления, выход которого подключен к первому входу умножителя, вторым входом соединенным с выходом элемента памяти, а выходом - с первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу измерителя разности давлений, выход делителя соединен с регулятором давления воздуха.

Устройство для автоматического управления электрофильтром изображено на чертеже и содержит бункер 1, исполнительные механизмы 2 встряхивания электродов, подключенные к уровнемеру 3, транспортный трубопровод, состоящий из секций в каждой с восходящим 4 и наклонным 5 участками, узлами подвода 6 и отвода 7 воздуха соответственно в нижней и верхней частях восходящего участка, трубопровод 8 подачи воздуха, соединенный с источником избыточного давления 9 через клапан 10 с приводом. В нижней и средней частях восходящего участка 4 первой секции размещены выходные концы трубок 11, 12, входные концы которых соединены с источником избыточного давления 9. Полости трубок 11,12 между постоянными гидравлическими сопротивлениями 13, 14 и выходными концами соединены со входами измерителя 15 разности давлений. Полость трубки 12, размещенной в средней части восходящего участка, между ее выходным концом и постоянным гидравлическим сопротивлением соединена с датчиком давления 16, выход которого подключен к первому входу умножителя 17, вторым входом соединенным с выходом элемента памяти 18, а выходом - с первым входом делителя 19, второй вход которого подключен к выходу измерителя 15 разности давлений, выход делителя соединен с регулятором 20 давления воздуха. Узел отвода воздуха выполнен в виде вертикальной трубы 21, нижний конец которой соединен с верхней частью восходящего участка, а на верхнем конце установлено гидравлическое сопротивление 22.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В результате срабатывания преобразователя уровнемера 3 начинается процесс встряхивания электродов через исполнительные механизмы 2, пыль поступает в нижнюю полость бункера 1. Клапан 10 открывается, воздух поступает в нижние части восходящих участков секций транспортного трубопровода, а также через трубки 11, 12 в первую секцию, где барботирует через слой пыли, причем параметры потока воздуха в трубках 11, 12 будут определяться высотой слоя пыли в восходящем участке и в трубе 21. Высота поднятия пыли в трубе 21 зависит от ее расхода через бункер и скорости воздуха в трубках 11, 12. Уравнение баланса массы в каналах с локальным истечением воздуха из двух трубок имеет вид

Р₁=ρ_тg(1-ε)H₁+P₀;

P₂=ρ_тg(1-ε)H₂+P₀,

где P₁ и Р₂ - давление в полостях на выходных концах трубок (бар);

ρ_т - плотность материала частиц (г/см³);

g - ускорение силы тяжести (см/с²);

ε - порозность (доля пустот) слоя пыли;

H₁ и Н₂ - высота размещения выходных концов трубок (см) от уровня пыли;

P₀ - давление над слоем пыли.

После совместного решения этих уравнений получим

при Н₂=H₁+l; и P₀=P_a (атмосферному давлению) получим выражение для определения уровня пыли в трубе 21:

Из этого выражения можно определять расход пыли через бункер и в зависимости от его величины регулировать производительность (расход) пыли через секции транспортного трубопровода. Величина этого расхода зависит от скорости воздуха в узлах его подвода в нижние части восходящего участка:

Q=(1-ε)ρ_т·U·S,

где U - скорость истечения частиц (U≈U_в - скорость воздуха);

S - эффективное сечение трубопровода.

Следовательно, при получении экспресс-информации о величине уровня в трубе 21 возможно в автоматическом режиме регулировать производительность транспортного трубопровода и повысить надежность проведения процесса удаления пыли из бункера.

Измеряя величину давления P₁ датчиком 16 в умножителе 17, получаем величину l·P₁, используя постоянный коэффициент, пропорциональный расстоянию между выходными концами трубок 11, 12.

В результате преобразования в делителе 19 выходных сигналов умножителя 17 и измерителя 15 разности давлений получим значение, соответствующее высоте слоя пыли в трубе 21, которое не зависит от ее физических параметров. Согласно полученному значению осуществляется корректирование величины расхода воздуха регулятором 20.

Согласно экспериментальным данным, критическая высота сепарационного пространства - высота вертикального участка, на котором осуществляется процесс сепарации частиц с минимальным размером, соответствует длине наклонного участка. Поэтому для исключения выбросов частиц мелкой фракции пыли в атмосферу длину вертикальной трубы 21 выбирают большей длины наклонного участка. Установка на верхнем конце вертикальной трубы 21 гидравлического сопротивления позволяет уменьшить скорость воздуха в ее сепарационном пространстве, что также определяет уменьшение выбросов в атмосферу.

Таким образом, за счет введения двух дополнительных трубок, реализующих одновременно две задачи измерения уровня поступления пыли в транспортный трубопровод и ее пневмотранспорта по наклонному участку первой секции, достигается повышение надежности работы электрофильтра.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1588440, В 03 С 3/68, 1987 г.

2. Патент РФ №2192928, В 03 С 3/68, 2002 г.