На даний момент дуже важливе значення для паливно-енергетичного потенціалу країни має забезпечення нормального, безаварійного та економічного функціонування систем теплопостачання як громадянських так І промислових об’єктів

Выводы по второй главе

1. 
   Разработана математическая модель производства и передачи теплоты в котлоагрегате с НТКС, которая отличается от существующих моделей топок НТКС возможностью регулировать производительность по трем параметрам;
   
2. 
   Данная модель получена на основе уравнений теплового и материального балансов системы теплоснабжения шахты, что позволяет получить передаточные функции элементов комплекса теплоснабжения шахты и исследовать динамические характеристики элементов.
   
3. 
   Предложенная модель позволяет рассчитывать итоговое значение ожидаемой полезной производительности котлоагрегата и значения других технологических параметров при различных комбинациях управляющих воздействий, а также определять динамический характер их изменений при переходных процессах с одного рабочего режима на другой, в зависимости от комбинации управляющих воздействий и выбирать наиболее рациональную.
   
4. 
   Получены графики переходных процессов в топке НТКС при различных видах регулирования, которые наглядно демонстрируют динамику изменения технологических параметров КА с НТКС при осуществлении управляющего воздействия.
   

ГЛАВА 3 ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КОТЛОАГРЕГАТА С НТКС

1. 
   Методика проведения эксперимента и обработки результатов исследований работы топки НТКС
   

В промышленных условиях была проведена экспериментальная проверка адекватности разработанной модели топки НТКС. В качестве объекта исследований была выбрана котельная установка шахты 4-21 ГП «Шахтоуправление «Южнодонбасское» №1» (г. Донецк). В ходе экспериментов были изучены динамические свойства топки НТКС при различных видах управления ее производительностью. Методика проведения эксперимента и результаты исследований приведены в приложениях Б и В.

При оценке адекватности разработанной математической модели топки осуществлялось следующее:

• 
  производили периодические измерения и регистрацию значений температуры слоя при условии нормального функционирования топки в переходных режимах;
  
• 
  результаты измерений обрабатывали для получения необходимых характеристик, чтобы оценить соответствие разработанной модели и фактического объекта;
  
• 
  исследовали поведение топки НТКС в динамике с помощью разработанной модели для тех же условий, которые существовали при экспериментальных исследованиях;
  
• 
  определили дисперсии воспроизводимости экспериментальных значений; дисперсии адекватности реальных характеристик топки НТКС и характеристик, полученных в результате моделирования;
  
• 
  проверили однородность дисперсии адекватности с использованием критерия Фишера.
  

В качестве средств измерения технологических параметров топки НТКС
использовали следующие датчики:

• 
  термоэлектрический преобразователь ТХА706-02 со вторичным прибором КВП1 для измерения температуры НТКС;
  
• 
  камерная диафрагма ДК16-150-II, дифференциальный манометр ДМ3583М, вторичный прибор КВД1 для определения производительности дутьевого вентилятора;
  
• 
  ртутный технический термометр типа П-5 для измерения температуры окружающей среды.
  

Для оценки расхода твердого топлива использовали объемную производительность забрасывателя типа ЗП-600, которая оценивалась по уровню твердого топлива в загрузочном бункере. Поверка приборов выполнена в условиях ОАО «Теплоэнергоавтоматика» (г. Донецк).
В ходе эксперимента осуществлялись непрерывные измерения температуры НТКС и производительности дутьевого вентилятора с их последующей ручной регистрацией, а также определение текущей производительности забрасывателя по уровню твердого топлива в бункере. Оценка показаний технологических датчиков осуществлялась каждые 30 с, что в соответствии с теоремой Котельникова о выборе интервала дискретизации сигнала [111] являлось достаточным для воспроизводимости результатов эксперимента.
Экспериментальные исследования выполнялись на функционирующем в нормальном режиме котельном агрегате. Ступенчатые управляющие воздействий производительностью котла НТКС осуществлялись в ручном режиме либо изменением производительности забрасывателя либо/и дутьевого вентилятора. При этом величина управляющего воздействия не должна была вывести температуру в топочном пространстве за пределы существования кипящего слоя.
Технические характеристики датчиков технологических параметров [83], структурная схема объекта исследований [132], условия проведения эксперимента, методика, программа и порядок обработки полученных данных приведены в методике оценки динамических свойств котлоагрегата (приложение Б).
С целью получения достоверной информации о динамических свойствах топки НТКС было осуществлено необходимое количество измерений [130] контролируемых параметров топки.
Номинальные значения технологических параметров котельной установки были следующие:

• 
  температура наружного воздуха t_vn, ⁰С -8;
  
• 
  начальная температура НТКС t_ks, ⁰С 800;
  
• 
  начальный объемный расход твердого топлива V_tt, м³/ч 0,29;
  
• 
  изменение объемного расхода твердого топлива V_tt, м³/ч +0,04;
  
• 
  начальный объемный расход дутьевого воздуха V_dv, м³/с 1,0;
  
• 
  коэффициент избытка дутьевого воздуха α 1,7;
  
• 
  изменение объемного расхода дутьевого воздуха V_dv, м³/с -0,2;
  

• 
  низшая теплота сгорания твердого топлива
  

^{Q p} , кДж/кг 16987;

• 
  
  n
  влажность твердого топлива W , % 4;
  
• 
  зольность твердого топлива A, % 40.
  

В соответствии с рекомендациями по обработке результатов экспериментов [53], были определены усредненные значения коэффициентов, характеризующих динамические свойства объекта исследований. На основе компьютерного моделирования работы топки НТКС были получены графики переходных процессов в топке при условиях, подобных условиям проведения эксперимента.
Обработка результатов эксперимента и результаты компьютерного моделирования [59] для управления по производительности забрасывателя и по производительности дутьевого вентилятора приведены соответственно в таблицах В.1 и В.2. На рисунках 3.1 и 3.2 представлены экспериментальные характеристики изменения температуры НТКС при ступенчатом управлении по производительности забрасывателя и дутьевого вентилятора, соответственно, вместе с результатами компьютерного моделирования. Сдвиг по времени в 4000 с обусловлен необходимостью имитации математической моделью процесса розжига топки.
Дисперсии воспроизводимости и неадекватности экспериментальных

данных составили  ² =89,68⁰С,  ² =23,79⁰С,  ² =37,00⁰С,  ²
=73,21⁰С.

y1 y 2 n1 n2

Осуществим сравнение с табличным значением критерия Фишера

_ 2



2
F₁  ^{n1 =4,01<4,49;} F₂
y1
2






ⁿ² =3,08<4,49.
2
y2

Температура НТКС
Следовательно, разработанная модель топки НТКС при уровне доверительной вероятности 0,95 адекватна реальным процессам в котлоагрегате.


τ,τ, сс
Рисунок 3.1 – Изменения температуры НТКС при ступенчатом воздействии по производительности забрасывателя (экспериментальные характеристики y1 – y4) и результатов моделирования (характеристика y5)

Температура НТКС


Рисунок 3.2 – Изменения температуры НТКС при ступенчатом воздействии по производительности дутьевого вентилятора (экспериментальные характеристики y1 – y4) и результатов моделирования (характеристика y5)

2.