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El sistema de control automático de las calderas de lecho fluidizado circular incluye siete aspectos de control: regulación del nivel de agua en el tanque de vapor, regulación de la temperatura del vapor principal, regulación de la presión negativa en la cámara de combustión, regulación de la temperatura del lecho, regulación del espesor de la capa de material, regulación de la presión del vapor principal y regulación del flujo de aire. En esta publicación, se comparten los métodos para la construcción e implementación del sistema de control automático de las calderas de lecho fluidizado circular, utilizando diagramas SAMA y casos concretos. Yunrun.com.cn/product/999.html. En el funcionamiento de las calderas de lecho fluidizado circulante de 75 t/h de una empresa determinada, es necesario mantener los siguientes parámetros dentro de rangos establecidos: ① Nivel de agua en el tanque de vapor: desviación estática de ±5 mm. ② Temperatura del vapor principal: desviación estática de ±5 °C. ③ Presión negativa en la cámara de combustión: desviación estática de ±5 Pa. ④ Temperatura del lecho: desviación estática de ±4 °C. ⑤ Diferencia de presión en la capa de material: desviación estática de ±0,1 kPa. ⑥ Presión del vapor principal: desviación estática de ±0,05 MPa. ⑦ Contenido de oxígeno en los gases de escape: desviación estática de ±3 %. Hay muchos factores que afectan la estabilidad de estos parámetros, y estos factores se influyen mutuamente entre sí. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171742585498.png Desde el punto de vista del control automático, el lecho fluidizado circular es un sistema de control con múltiples variables interrelacionadas, de naturaleza no lineal, variable en el tiempo y con parámetros distribuidos. Para poder regular automáticamente dichos parámetros, la empresa Changhui Instrument Manufacturing Co., Ltd. ha realizado estudios y pruebas que permiten dividir su control en dos partes principales: 1. Sistema de vapor y agua. El sistema de vapor y agua de las calderas de lecho fluidizado tiene muchas similitudes con el de otros tipos de calderas; por lo tanto, se pueden utilizar los esquemas de control típicos de las calderas de combustión en capas y de las calderas de combustión suspendida. 2. Sistema de combustión: El sistema de combustión de las calderas de lecho fluidizado tiene sus propias características y ventajas. Además, los diferentes parámetros están interconectados entre sí y presentan grandes retrasos en su respuesta. Se puede establecer un plan de control basado en la teoría del control difuso, tras realizar la identificación del sistema. Diseño de sistema de control automático para calderas de lecho fluidizado circulante de 75 t/h yunrun.com.cn/tech/1924.html El control automático de las calderas de lecho fluidizado circulante se basa en el diseño con diagramas SAMA, lo que facilita que todos comprendan claramente los principios de control y los métodos de implementación. Si no está familiarizado con la leyenda de SAMA, consulte el artículo técnico de este sitio titulado “Uso de los diagramas SAMA y sus legendas en el diseño de sistemas de control automático”. 1. Sistema de regulación del nivel de agua en el vaso de expansión. El nivel de agua en el vaso de expansión es un parámetro importante para garantizar el funcionamiento seguro de la caldera. Su sistema de control utiliza un sistema de regulación de tres impulsos de un solo nivel, con compensación de temperatura y presión. El diagrama de control SAMA se muestra en la Figura 1: http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171355570318.png. En la Figura 1 se puede ver el sistema de regulación del nivel de agua en el tanque de vapor de las calderas de lecho fluidizado circulante, según el modelo SAMA. En cuanto a la regulación de la temperatura del vapor principal, se utiliza un sistema de regulación en cascada. La temperatura del vapor principal sirve como entrada para el regulador principal (regulador de circuito simple), mientras que la temperatura de salida del despresor funciona como parámetro intermedio para el regulador secundario. Este último actúa como retroalimentación para el regulador principal. El regulador principal actúa de forma “reactiva”, mientras que el regulador secundario actúa de forma “proactiva”. De esta manera, se puede ajustar la cantidad de agua utilizada para el enfriamiento, con el fin de cumplir con los requisitos de temperatura del vapor principal. El gráfico de control de SAMA se muestra en la Figura 2. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171409313236.png Figura 2: Diagrama del sistema de regulación de la temperatura del vapor principal en las calderas de lecho fluidizado circular, SAMA. Figura 3: Sistema de regulación de la presión negativa en el hogar de la caldera. Los canales de regulación tienen buenas características dinámicas. Se utiliza un transmisor de presión negativa con precisión del 0,075% y alta estabilidad para medir la presión en el hogar de la caldera; el control se realiza mediante un sistema de regulación de circuito simple. Pero dado que la velocidad de ascenso del canal perturbado es bastante alta, se utiliza un sistema compuesto de retroalimentación con señal de feedforward relacionada con el caudal de aire. Para evitar que las fluctuaciones de presión negativa pongan en peligro la seguridad, es necesario incorporar unidades de limitación en el circuito, a fin de garantizar que las compuertas de extracción se muevan dentro de un rango de apertura determinado. El gráfico de control de SAMA se muestra en la Figura 3. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171419068337.png Figura 3: Diagrama del sistema de regulación de la presión negativa en el hogar de la caldera de lecho fluidizado circulante, SAMA. Figura 4: Sistema de regulación de la temperatura del lecho. La temperatura del lecho en las calderas de lecho fluidizado circulante es un parámetro importante; si es demasiado alta, puede causar la formación de coque. Si, por otro lado, es demasiado baja, disminuye la eficiencia del proceso de desulfurización y además puede provocar que la caldera se apague. Los factores que influyen en la temperatura de la cama son, principalmente: la calidad del carbón, el tamaño de los gránulos de carbón y el espesor de la capa de material. Además, el espesor de la capa de material también está relacionado con la cantidad de carbón suministrado y la cantidad de material que vuelve al sistema. Sin embargo, ambos factores tienen un efecto opuesto en la temperatura del lecho. Para evitar operaciones incorrectas, es necesario incluir el parámetro importante que refleja ese efecto: el contenido de oxígeno en los gases de escape. Se satisfacen los requisitos de regulación de la temperatura del lecho ajustando la cantidad de material devuelto (la velocidad del soplador rotativo o el grado de apertura de las rejillas de retorno de cenizas). El gráfico de control de SAMA se muestra en la Figura 4. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171442479110.png Figura 4: Diagrama del sistema de regulación de la temperatura del lecho en las calderas de lecho fluidizado circular. Figura 5: Sistema de regulación del espesor del lecho. En las calderas de lecho fluidizado circular no existe un espesor definido del lecho, pero aún así se distingue entre una zona de fase densa y una zona de fase diluida. El espesor del lecho se refiere al espesor del mismo cuando está en estado estacionario en la zona de fase densa. El espesor de la capa de combustible no solo afecta la temperatura del lecho, sino que también tiene una gran influencia en el funcionamiento económico de la caldera. Se calcula el espesor real de la capa de material midiendo la diferencia de presión entre la cámara de aire primario y la zona de fase diluida, así como el caudal de aire primario; luego, este valor se compara con el espesor de capa de material especificado. Se controla la velocidad del desechador espiral refrigerado por agua a través de la regulación PI, con el fin de mantener una cierta espesor en la capa de material. El gráfico de control de SAMA se muestra en la Figura 5. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171650307524.png Figura 5: Sistema de ajuste del espesor de la capa de material en las calderas de lecho fluidizado circular, SAMA. Figura 6: Sistema de ajuste de la presión del vapor principal. La presión del vapor principal es una de las condiciones necesarias para garantizar un funcionamiento seguro y económico de la caldera. Debido a las grandes demoras en los canales de control, es necesario utilizar un sistema de doble circuito con parámetros intermedios para acelerar la eliminación de las perturbaciones internas. El parámetro del punto intermedio se obtiene a partir de la señal de calor calculada en función de la cantidad de vapor y la presión del vaso de expansión; para satisfacer los requisitos de regulación de presión, se ajusta la cantidad de combustible (la velocidad del alimentador de carbón). El gráfico de control de SAMA se muestra en la Figura 6. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171632083039.png Figura 6: Diagrama del sistema de regulación de la presión del vapor principal en las calderas de lecho fluidizado circulante, SAMA. Figura 7: Sistema de regulación del aire de alimentación. El sistema de regulación del aire de alimentación permite ajustar la cantidad de aire suministrado para que se adapte a la cantidad de combustible utilizado, lo cual garantiza un coeficiente de aire excedente adecuado y, por lo tanto, una combustión más eficiente. Se utiliza el contenido de oxígeno en los gases de escape como parámetro a regular, y se ajustan las cantidades de aire primario y secundario para satisfacer dichas necesidades de regulación. Para mejorar aún más la calidad de la regulación, se introduce una señal de carga como señal de retroalimentación, de modo que el sistema de suministro de aire funcione al mismo tiempo que el sistema de presión de vapor ante perturbaciones en la carga. El gráfico de control de SAMA se muestra en la Figura 7. http://yunrun.com.cn/upload/201804/17/201804171812177730.png Figura 7: Diagrama del sistema de regulación del aire de alimentación en las calderas de lecho fluidizado circulante SAMA. En el proyecto de control automático de las calderas de lecho fluidizado circulante de la empresa Wu County Jiangyuan Thermal Power Co., Ltd., se utilizaron calderas de lecho fluidizado de temperatura y presión media, fabricadas por Beijing Boiler Factory, con una capacidad de 75 t/h. Aunque tanto la señal de calor como la señal de temperatura del lecho se pueden utilizar en el sistema de regulación de la presión del vapor principal de las calderas de lecho fluidizado circulante para superar el retraso que causan los cambios en la cantidad de carbón en dicha presión, y la señal de temperatura del lecho permite una respuesta más rápida, la acción conjunta de estos dos sistemas provoca grandes fluctuaciones en la temperatura del lecho; por lo que, con un poco de descuido, puede ocurrir la formación de coque. Además, el uso exclusivo de la señal de calor permite superar el retraso en las respuestas y, al mismo tiempo, eliminar la interconexión entre los dos sistemas de regulación. De este modo, la configuración de cada uno de los sistemas de regulación se vuelve independiente. Estos son los requisitos de control diseñados por Changhui Instrument Manufacturing Co., Ltd. Estos requisitos han sido probados en la práctica, y el sistema de control automático para calderas de lecho fluidizado es estable y fiable, lo que satisface las necesidades de control automático a largo plazo de las unidades que lo utilizan.