کنترل های احتراق

به گزارش تاسیسات نیوز، کنترلهای احتراق ورودی های هــوا و سوخت را در یک سیستم احتراقــی تنظیم می کنند تــا نسبت هوا/ سوخت در محدوده ای کـه برای احتراق صحیح ضروری است حفظ شود.

این نسبتها در سراسر دامنۀ عملیاتی طبق آنچه توسط سازندۀ مشعل برای کاربرد مشخص شده، برحسب تقاضا حفظ می شوند.

امّا هنگام مقایسه انواع سیستمهای کنترل موجود، چگونه می فهمید که کدام سیستم بیشترین منفعت را برای کاربردتان به همراه خواهد داشت؟

آیا می دانید چگونه سیستم فعلی شما می تواند روزآمد شود یا بطور دقیق فرآیند احتراق را برای تجهیزات کنترل کند؟

کسب دانش بیشتر دربارۀ کنترلهای احتراق به شما کمک خواهد کرد تا به پاسخ این سؤالات دست یافته و عملکرد سیستمهای احتــراقی خـــود را بهبود بخشید.

• مخلوطهای هوا/ سوخت

سوخت و هوا باید در نسبتهای درستی به مشعل تحویل داده شوند تا احتراق ایمن و مطمئن با مقدار مطلوب هوای اضافه صورت گیرد. وقتی که یک مشعل در نسبتهای درست هــوا/ سوخت کار می کنــد، گفته می شود که مشعل تنظیم شده است.

این معمولاً نقطــه ای است که در آن، تجهیزات نزدیک به راندمان حداکثر کار می کنند؛ بهترین انتشارات ممکن برای مشعل بدست می آیـد؛ کل سوخت به مصرف می رسد؛ شعله پایدار خواهد بود؛ و حجم گازهـای اگزاست بـــه حداقل خواهد رسید.

مشخصات دقیق شعله به نوع مشعل بستگی خواهد داشت؛ اما شعله معمولاً مخروطی شکل بوده و رنگ آن آبی با نوک صورتی یا نارنجی است.

کنترلهای احتراق چنانچه تست و نگهداری نشوند می توانند باعث شوند که سیستم به نسبت نادرست هوا/ سوخت سوق داده شود.

 

نسبت نادرست مخلوط هوا/ سوخت ممکن است یک شعلۀ ناپایدار ایجاد کند و بــه شرایط خطرناک گوناگونی منجر شود.

اگر سرعت مخلوط هوا/ سوخت از سرعت جبهۀ شعله تجاوز کند، ”رانش شعله” اتفاق می افتد. این وضعیت معمولاً پُر سر و صدا بــوده و گرمای حاصل از شعلــه را در مـوقعیت نامطلوبی قرار می دهد که می تواند به گرم شدن بیش از حد و آسیب دیدن مادۀ نسوز یا سایر ساختارهای داخلی منجر شود.

اگر سرعت مخلوط هوا/ سوخت کمتر از سرعت جبهۀ شعله باشد، ”پس زدن شعله” ممکن است رخ دهد.

این وضعیت به برخورد شعله با مشعل منجر می شود که می تواند نازلهای سوخت یــا دریچه های هوا را سریعاً تخریب کند.

چهــار سیستم رایج برای کنترل نرخ احتراق عبارتند از :

 

● سیستم کنترل لینکیج موازی

 

● سیستم کنترل مستقل

 

● سیستم اتصال متقاطع

 

● سیستم کنترل جریان جرمی با سنجش کامل

•  سیستم کنترل لینکیج موازی

کنترلهای هوا و سوخت لینکیج موازی از یک اکچــوایتــور واحد برای کنترل هوای احتراق و سوخت ارسالی به مشعل استفاده می کنند .

هنگام استفاده از ایــن روش کنترل باید بسیار احتیاط نمود. ایــن روش بیشترین خطر نسبتهای نــادرست هوا/ سوخت را ارائه می دهد چرا که دو مجموعه لینکیج مکانیکی (میله یا بازوی متحرک) و فقط یک شیر کنترل وجود دارد.

این شیرهــا معمولاً بطور متفاوتی مشخص می شوند؛ بدین معنی که برای یک وضعیت باز با درصد مشخص، نرخ جریان متفاوتی بدست خواهد آمد.

این ممکن است باعث شود تا مشعلها بین وضعیتهای اشتعال بالا و اشتعال پایین در نسبتهای متفاوت هوا/ سوخت کار کنند. سیستمهای کنترل لینکیج موازی غالباً در سیستمهای پکیج با اندازۀ متوسط بکار برده می شوند.

اگر به خاطر عدم نگهداری یا خرابی لینکیجهای مکانیکی، فشارها و جــریانهای هوا/ سوخت از تنظیم اولیه تغییر کنند، احتمــال خطر وجود خواهد داشت. علیرغم این معایب، این سیستم ساده ترین و کم هزینه ترین گزینۀ کنترل است.

 

 

 

•  سیستم کنترل مستقل

 

در این سیستم، شیرهای کنترل مستقل هوا و سوخت از اکچوایتورهای جداگانه استفاده می کنند؛ یکی برای هوا و یکی بــرای سوخت.

اکچوایتورها ممکن است از نوع لینکیجی یا اتصال مستقیم بـــاشند. شیرها به وضعیتهایی رانــده می شوند که توسط منحنی های برنامه ریزی شدۀ سیستم کنترل، بازخورد از پارامترهای فرآیند یا یک پارامترنسبت هوا/ سوخت مانند درصد اکسیژن موجود در گاز اگزاست دودکش، تعیین می شوند.

ایــن نــوع سیستم کنترل در تمامــی انواع تجهیزات، چه بزرگ و چه کوچک، رایج شده اند.

 

•  سیستم اتصال متقاطع

 

سیستمهــای اتصال متقاطع در بسیاری از کوره ها و گرمخانه ها یافت می شوند.

این سیستمها مقدار کمی از هوای احتراق را به یک رگولاتور گاز (کـه معمولاً رگولاتور نسبت5 نامیده می شود) به عنوان فشار مرجع تغذیه می کنند.

هوا توسط یک شیر موتوری از نوع لینکیجی یا اتصال مستقیم کنترل می شود. افزایش در تقــاضای گرما باعث می شود که شیر هوا بیشتر باز شود که این منجــر به افزایش فشار در رگولاتور نسبت از طریق یک خط ضربــه ای6 خواهد شد.

فشار بالاتر، سطحی که سوپاپ بشقابی7 در رگولاتــور باز می شود را افزایش می دهد که این موجب افزایش جریان گاز می شود. رگولاتور نسبت در ضریبی تنظیم می شود که یک فشار گاز برابر با فشار هوا را تحویل دهد، اما می تواند برای تحویل فشار گاز بالاتر یا پایین تر توسط یک مکانیزم بایاس 8 نیــز تنظیم شود.

رگولاتور گاز برای تنظیم جریان گــاز اشتعال پایین (Low Fire)، و یک شیر روزنه دار محدود کننده9 پایین دست رگولاتور برای تنظیم جریان گاز اشتعال بـــالا (High Fire) مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 

دستورالعملهای خاصی وجود دارند که بایــد از آنها هنگام تنظیم سیستم کنترل اتصال متـقـاطع پیروی نمود. از دستورالعملهای کارخــانه سازنده دقیقاً پیروی کنید تا مطمئن شوید که متغیر (یا متغیرهای) صحیح را تنظیم می کنید؛ چه این متغیر نرخ اشتعال باشد، چه نسبت هوا/ سوخت، یا هر دو.

•  سیستم کنترل جریان جرمی با سنجش کامل

 

سیستمهای کنترل جریان جرمی بطور خودکار تغییرات مؤثر بر عملکرد احتراق از قبیل تغییرات فشار و دمای سوخت و هوا و همچنین فشار محفظۀ احتراق را جبــران می کنند.

در این سیستم، جریان هـوا و جـــریان سوخت هر دو دقیقاً اندازه گیری می شوند. برای هر نرخ اشتعال خاص، یک نقطه تنظیم منحصر بفرد برای جریان سوخت و فقط یک نقطه تنظیم متناظر برای جریان هوا وجود دارد.

این مشابه سیستم کنترل مستقل است با این تفاوت که جریانهای حجمی واقعی هوا و سوخت بطور پیوسته پایش می شوند و اصلاحات برای جبران تغییرات دما و فشار اعمال می گردند.

ایـن کنترل کنندۀ نسبت10 را قــادر می سازد تا جریانهای حجمی را بــه جریانهای جرمی تبدیل کنـد. بطور کلی، نقطه تنظیم جریان هوا بــه عنوان تابعی از نرخ جریان سوخت مشخص می شود.

 

 

محدودکنندۀ متقاطع11 نرخهای جریان هوا و سوخت در این نوع سیستم از شرایط غنی از سوخت جلوگیری نموده و تضمین می کند که هوا، سوخت را در افزایش بار هدایت کرده و سوخت، هوا را در کاهش بار هدایت می کند.

همچنین این سیستم چنانچه خطای نسبت هوا/ سوخت خیلی بزرگ شود، بطور خودکار خاموش می شود. علاوه بــر این، سیستمهای بـا قابلیت سنجش کامــل می توانند بــرای احتــراق همزمان دو یــا چند سوخت مورد استفاده قرار گیرند.

این سیستم در ارتباط با نوع سوخت از سایر سیستمها انعطاف پذیرتر است، اما به منظور ایجاد منحنی های مدلسازی در سیستم کنترل به دامنۀ مشخصی از ارزشهای حرارتی سوخت نیاز دارد.

این سیستم همچنین ممکن است بــا بازخورد از حسگرهای اکسیــژن در دودکش اگزاست یکپارچه شود تا ایمنی را افزایش داده و تضمین کند که تجهیزات زیر نسبت استوکیومتری کـــار نمی کنند. تست کارایی معمولاً بـــرای سیستمهـــای کنترل جــریانجــرمی مورد نیاز است تا تأیید شود کـــه نسبت هوا به سوخت در سراسر دامنـــۀ عملیاتی، صحیح و پـــایــدار است.

 

 

 

•  نتیجه گیری

 

صرف نظر از اینکه چه نوع وسیلۀ احتراقی در یک ساختمــان مورد استفاده قرار می گیــرد، کنترلهای احتراق برای حفظ سطح بـــالای کارایی ضروری هستند.

کنترلهـــای درست نه تنها خروجی یک سیستم را افـزایش می دهند، بلکه منافع دیگری از قبیل عملکرد ایمن تر، بهبود اتکاء پذیری، کاهش انتشار آلاینده، کاهش هزینه های سوخت و افزایش تولید را نیز فراهم می کنند.

مطلوب ترین سیستم کنترل سیستمی است کــه ساده و انعطاف پذیر بـــاشد، هرچند که فرآیند عموماً تعیین می کند که کدام سیستم کنترل بهترین گزینه است.

بعد از اجرای سیستم، نگهداری باید بطور منظم انجام گیرد تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات و کنترلها درست کار می کنند.

 

 

 

 

 

انتهای خبر