Терморегулятор для твердотопливного котла

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Послушайте, @KoenigMan, идите Вы в вечернюю школу...
Обучение начинают с изучения базовых понятий...
Вам формулу дашь, так Вы в осадок выпадите...

 

Вот основа философии ТТ сжигателей:
В качестве модели выберем свойства идеального газа, поскольку при атмосферном давлении уравнения описывающие его состояния выполняются достаточно точно.
Таким основополагающим уравнением связывающим зависимость состояния газа от давления, температуры и объема, является уравнение Менделеева-Клайперона:
PV=nRT, где
Р- давление газа
V -объем газа
n - число молей газа (моль - это одинаковое количество молекул газа, содержащихся в единичном объеме и соответствующее числу Авогадро. масса газа может быть разной для разного газа, но количество молекул всегда будет одинаковым)
R- Газовая постоянная = 8.31431 Дж/ молю* К
T- температура
Также это уравнение можно записать для "микроуровня" в виде
PV=NKT, где
N -количество молекул газа в объеме
К - постоянная Больцмана
и для "макроуровня" PV=(M/m) RT, где
М -масса газа
m- молярная масса газа.
Но мы возьмем классическую формулу и для начала "проверим" ее на соответствие постулатам о том, что один моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) (давление 1 атм. и температура 0 градусов Цельсия) занимает объем 22,4 литра. Заодно посмотрим некоторые любопытные простейшие выводы из расчетов, которые можно сразу применить в "печном деле"
Поскольку практически все тепловые агрегаты используются при атмосферном давлении, то объявим давление величиной постоянной P=const =1 атмосфере=101 кПа. Тогда наше уравнение принимает такой вид:
101000 V=n 8,31431Т, а для одного моля любого газа просто 101000V=8,31431T
Вот первый удивительный факт, оказывается, что если мы эксплуатируем наш котел при атмосферном давлении, а желательно даже, иметь это давление в топке чуть ниже атмосферного, чтобы не дышать дымком, то состояние газа единичной массы (берем ее равной массе одного моля) зависит только от объема газа и его температуры.

Т=101000V/8,31431=12147,731V Мы получили простейшую зависимость изменения объема газа единичной массы от температуры
Т=12147,731V
А давайте проверим полученный результат и немного "прокатимся" в расчетах
Возьмем н. у. и посчитаем 273, 15 (Кельвинов) = 12147,731V Следовательно V= 0,02251 кубических метров или 22,48 литра. Однако совпадает с постулатом, лишняя 8 - это отброшенные хвосты цифр в расчетах. А теперь давайте посчитаем для 1000 градусов
1273,15 = 12147,731V следовательно V= 0,1048 куб. м. или 104,8 литра. Разделим объемы 104,8: 22,4 = 4, 68
Т. е. мы получили вывод, что нагрев газа с 0 градусов до 1000 вызывает увеличение его объема в
4, 68 раза, если нет препятствий для его расширения, т. е. когда давление остается неизменным.
В итоге есть простое соотношение из которого каждый теперь сможет посчитать зависимость объема газа от температуры
V = T/12147,75
Дальше надо? али сами продолжите. Вот отсюда алгоритмы складываться начинают...

 

Отлично, вот только все это лишь подтверждает наличие проблемы настройки регулировки подачи воздуха в котел, и лишь частично объясняет почему открытие поддувала на 20% и до допустим 50% разницы по регулировке мощности котла считай никакой. Сама же регулировка мощности котла с помощнью поддувала происходит в очень узком диапазоне прикрытия поддувала, без преувеличения по мулиметрам, а выйдя из этого диапазон +\- сантиметр уже какой либо точной регулировки не дает.

 

@KoenigMan, Потому, в данных изысках было продолжение, причем еще до того, как начал руки в глине и песке марать. Так в продолжении расчетов на 300 листах бумаги родились требования к ТТ котлу. Далее следовал поиск прототипа наиболее полно соответствующему бумажной версии. Таковым оказалась ракета. Осталось только запилить ее в соответствии с теорией, что и было сделано. Получилось конечно немного не то, что в классике значится и в интернетах постится. Но преемственность в обзывании осталась. Так вот, выполнение всех надлежащих функций управления описалось в логической форме, с учетом данных, полученных в опытных конструкциях котла (печи, горелки и т д) Так алгоритм управления горением появился, а самое главное пришло понимание тонкостей процессов, опыт пользования и пр. фишки и плюшки. Вот Павел (Реба) не даст соврать, что полученная информация хорошо помогла для построения приличного агрегата. Ну и в постах ранее написал, что в теме обсуждаются совсем не значащие элементы. Например нет проблемы в настройке и регулировке подачи воздуха. Вопрос стоит куда подавать, когда и сколько. Для монотоплива актуальны только первые два, куда и когда...Остальное удалось в конструкции зарегулировать таким образом, что появились обратные связи на воздействие оператора котла и атмосферные условия. Появились также и новые элементы, воздействие на которые меняет "глубину обратных связей". Но как уже писал, это все несколько по другому выглядит нежели вопросы из-за которых в теме холивар пучится.

 

@alarin, это все здорово, вот только форумчанин изначально признал сказав что регулировка на обычном котле с помощью поддувала очень не точная, контролер не решает абсолютно ничего. И это так и есть и я об этом еще более раннее говорил в этой теме, сперва нужно научить котел правильно работать, а потом уже можно и контролер вешать, хотя особой необходимости в нем нет, разве что только для комфорта. Вы об этом же самом говорите и не только говорите но посчитали, объяснив почему так получается. По этому все разговоры что якобы автоматика что то решает по регулированию пустой треп, т. к. контролер по сути регулирует не качество горения, а поддерживает заданную Т.

 

Вот я же писал об этом явлении ... все посмеялись и забыли.

Я понимаю таким образом что эти "обратные связи" не связаны с терморегулятором как есть, а скорее проявились из конструкции вашего котла ? Если это как-то применимо для вообще ТТ котлов - то естественно интересно понимать как у Вас это работает и почему.
Появилась у мну одна "абстрактная" задумка как и каким образом возможно сделать датчик для измерения тяги за котлом для контроллера (что-бы применять её для регулировок в работе контроллера).
Но пока не совсем вижу как это применить на деле. Возможно сделать процент открытия воздушной заслонки зависимым от измереной тяги. Сделать работу заслонки зависимой от состояния тяги.
Еще были в своё время мысли использовать датчик массового расхода воздуха от инжектора.
Каковы перспективы таких измерений и нужно ли это для создания универсальной системы управления для котла ?

 

Уже сюда перебрался со своими наивными представлениями. Целую простыню запостил об уравнении состояния. К твоему сведению это уравнение не больше чем связь между тремя параметрами газа.
Никакого объяснения причин движения и расчет параметров газового потока из него вывести невозможно, как бы ты не пыжился. Придется почитать начала газовой динамики хотя бы для техникумов.
Поясню для остальных. Состояние газа описывается тремя параметрами: давление, плотность и температура. Зная два из них, по уравнению состояния, если есть такая необходимость, можно посчитать третий параметр. Чтобы рассчитать параметры газового потока при движении в канале нужно привлекать уравнения сохранения расхода и импульса. Уравнение состояния тут никаким образом не поможет от слова совсем. Хоть 300, хоть 1000 страниц испиши.
Это лишь легкий ликбез. А уж подсчитать процессы в твердотопливном котле от заслонки до выхода из домовой трубы не под силу не только местным гаражным сенсеям, а крупным научным коллективам.

 

Так диванные сейчас ее моментом зафигарят- универсальную систему то.

 

Пускай напрягут мозг и поразвлекаются. Возможно кто чего полезного скажет.
Я как бы в конечном итоге хочу добиться работы регулятора не в режиме чисто старт-стоп а по выходу на режим котла его плавной работы с возможностью автоматической подстройки если условия горения меняются .

 

@ruslandauto, нужно уменьшать площадь поддувала и желательно что бы круглое сечение было.
Если уж и браться за регулирование контролером, то тупо взять электронную дроссельную заслонку от бенз автомобиля, вот тебе готовый сервопривод, так еще и понтенциометры есть, можно точно отслеживать положение дросселя, вот тебе и защита сразу, обесточенная дросселька всегда в положение закрыто встает.

 

@KoenigMan, У меня привод получает задание с контролера по напряжению. Я и так знаю на сколько он открыт (зависит чисто от задания 0.5 в - 5% ... 1.5 в - 15% и т. д. 10 в -100%). Для использования датчика массового расхода - то да придется использовать сечение от авто .

 

Да можно хоть от самолета, если на цену пофиг. Основной затык - программа управления. Ее откуда пришпандорить?

 

Если воздух в котле подается исключительно под колосник, смысла в этом датчике на входе в поддувале котла -нет.

 

Показания с датчика тяги формируют задание для привод буквально в вольтах (где 0.1в = 0.1 % открытия).Я пока не придумал как сделать данные с "тяги" цифровыми. Придумал абстрактную модель датчика .

 

@ruslandauto, Если оставить@Оксфорд, продолжать бороздить просторы космического пространства, то:

В двух словах все не пояснить, но попробую...Сразу скажу, что с измерением тяги заморачиваться не стоит, совсем, а вот с градусниками очень даже. Из той вот портянки наверху как раз выходит, что тяга от градуса зависит, так их измерить гораздо проще. Здесь хитрость определить точки установки градусников, в которых будет наиболее четко отслеживаться приведенная зависимость. В местах откуда газы выходят и жидкость льется... оне не нужны, ну только в процессе первичной настройки. На жидкость только аварийку, чтобы не обделаться кипением и коррозией...
И так, первое что сделано, так это отделение горения газовой унд паровой части топлива от твердой. Второе, газ всю жизнь жгут во всяких форсунках, т е специально создают условия. Котел не исключение, подобие форсунки надо делать. Далее, форсунки все работают используя перепад давления. У нас не исключение, только мы не давление создаем, а разряжение, вакуум. Что собственно сути не меняет. Давление как из теории следует у нас атмосферное, а значит его мы в константу вносим, но вот внутри котла устройство меняющее давление есть и его работа как раз и отвечает за создание этих самых обратных связей...
Если интересно, то продолжу, маякните, а пока пусть@Оксфорд, очередную порцию йада сбросит. Все таки жалко чела, заклевали совсем, даром что бороздит...
Форсунка в кишках котла: Есть и другие варианты реализации. Конечно, можно все по своему задумать, но я так реализовал.


П С Твердая часть топлива, без газа обзывают коксом. С ним тоже есть определенные заморочки, но это уже вторая часть Марлезонского балета. Будем последовательны