Система автоматизації на котлоагрегатах

Тип роботи:
Реферат
Предмет:
Інші реферати


Дізнатися вартість нової

Детальна інформація про роботу

Витяг з роботи

Міністерство освіти і науки Республіки Казахстан

Павлодарський державний університет ім. З. Торайгырова

Кафедра «Комп'ютерні системы»

КУРСОВА РАБОТА

по дисципліни: «Автоматизоване проектирование»

на задану тему: «Система автоматизації на котлоагрегатах»

|Выполнили: |студенти грн. АСУ-51 | | |Абильшаихова К.Б. | | |Окатенко Н.В. | | |Бещембаева М.М. | | |Макзымов Е.Ж. | |Перевірив: |Ишимцев Р.Ю. |

Павлодар, 2003

| |ЗАПРОВАДЖЕННЯ | | |1. |Технологічний ділянку освіти пара, як об'єкт АСУ | | | |1. 1|Технология парообразования й устаткування | | | | |1.1.1 |Опис технологічного процесу виробництва | | | | | |пара | | | | |1.1.2 |Технологічна інструкція по експлуатації | | | | | |парових котлів | | | | |1.1.3 |Опис технологічного устаткування | | | | | |виробництва пара | | | |1. 2| |Електричні станції, би їхнє місце в | | | | | |технологічному процесі парообразования | | |2. | | |Опис системи управління котлоагрегатом | | | 3.| | |Вибір принципових технічних рішень | | | |3. 1| |Завдання управління, її декомпозиція. | | | | |3.1.1 |Котельні установки як об'єкт регулювання | | | |3. 2| |Технічне завдання створення нової АСУ | | | | |3.2.1 |Вимоги, які пред’являються системі | | | | | |автоматизованого управління | | | | |3.2.2 |Вимоги до контролерам | | | | |3.2.3 |Вимоги до інформаційних потоків | | | |3. 3| |Вибір основних технічних рішень щодо | | | | | |управляючому і обчислювальному комплексу, ПО | | | | | |системи, пульта оператора, польовий автоматики і | | | | | |мережі. | | | | |3.3.1 |Вибір коштів польовий автоматики (ПА) | | | | |3.3.3 |Вимоги до програмного забезпечення (ПО) | | | | |3.3.4 |Вимоги до неї | | |4. | | |Проект АСУ | | | |4. 1| |Функціональна схема автоматизації | | | |4. 2| |Структура програмно-технічного комплексу | | | |4. 3| |Структурна схема контуру управління | | | |4. 4| |Схема інформаційних потоків | | | | | | | | | 5.| | |Спеціальний питання: АРМ оператора вузла. | | | | | |Укладання | | | | | |Список використовуваної літератури | |

Енергетика є головним ланкою сучасного індустріально розвиненого народного господарства. Поняттям «енергетика» охоплюють, як відомо, широке коло установок для, транспорту, й використання електричної й теплової енергії та інших енергоносіїв, якось: стиснений повітря, штучний кисень та інших. У тому числі особливо важливе значення має електроенергія з універсальності її застосування у промисловості, на транспорті, і у побуті та великий транспортабельности — на багато сотень кілометрів при мінімальних потерях.

У, як у принципі й у Казахстані, приблизно 85% електроенергії виготовляють теплових електростанціях (ТЕС), найважливішим ланкою яких є котельні установки, що виробляють пар для турбогенераторов.

Надалі, під час обліку будівництва потужних гідроелектростанцій (ГЕС) і більше широкого промислового освоєння атомних електростанцій (АЕС), відсоток «паливної електроенергії» кілька знизиться, проте він становитиме, по- видимому, не мене 80% загального її виробництва. Загалом, паливному балансі країни районні теплові електростанції займають близько 15%, а, включаючи перебувають у системі промислових підприємств — приблизно 25%. Значно дуже багато палива, порядку 35%, споживається промисловістю для виробничих цілей, а решта 40% посідає всі види транспорту, й комунальне господарство. Коли ж врахувати широке поширення на водному й залізничному транспорті паросиловых установок й застосування їх різних казанів у комунальному господарстві, можна констатувати, що ні менш 55−60% виробленого країни палива спалюється в топках котлів тієї чи іншої назначения.

Потрібно вказати далі, що промислова енергетика є найбільш складним енергетичним комплексом.

У його складу входять, крім звичайних котельних установок і паросиловых установок, спеціальні повітродувні і кисневі станції, промислові печі різного призначення, газифікаційні апарати, сушильные і теплообменные устрою, теплові газові мережі, і навіть багатоаспектний електрообладнання промислових предприятий.

При виробленні пара вихідними робітниками речовинами є: паливо, окислювач — переважно кисень атмосферного повітря і живильне вода, з якої виходить пар потрібних параметрів, а виробничими відходами — охолоджені димові гази і шлакозоловые залишки палива. Димові гази виходять під час спалювання (окислюванні) палива на спеціальному устрої - топке.

Тепло які виникають тут гарячих димових газів використовується далі поверхнями нагріву для підігріву живильним води, її випаровування при певному тиску, перегріву отриманого пара, і навіть для нагріву повітря, що надходить топку для окислення горючих елементів топлива.

Димові гази, пройшовши зазначені теплоиспользующие устрою, викидаються потім у атмосферу. Разом із нею несеться частина золи палива, а інша її частка як сплавленного шлаку випадає у нижній частині топки, звідки він і виводиться — безупинно чи периодически.

Поєднання топки і теплоиспользующих поверхонь іменується котельням агрегатом; котельня установка є широким поняттям, які мають додатково устрою на приготування і в топку палива, вентилятори на шляху подання повітря і відводу у повітря охолоджених димових газів, живильні насоси й те, більш дрібне допоміжне оборудование.

Промислове застосування пара тримає в сьогодні двохсотлітню історію, вважаючи з часів Ползунова (1728−1766 рр.) і Уатта (1736−1819 рр.), історію безперервного прогресу у сфері парових двигунів і парових котлів. Проте значні досягнення досягнуто у цих галузях в 1930—1940 рр. За цей порівняно дуже обмежений час в котельної техніці досягнуто кількісним і якісному відносинах значно більше, ніж на попередні 150 лет.

Великі зрушення котельної техніки в1930−1640 рр., відбиваючи загальне прискорення темпів промислово- технічного прогресу, обумовлюються в основному бурхливим розвитком упродовж років електроенергетиків зв’язки й з інтенсивний ріст енергоозброєності народного господарства, великий концентрацією потужностей та застосуванням транспорту електроенергії на величезні відстані. Потрібно вказати, щодо Жовтневої революції котлостроения в СРСР фактично був, як і багатьох інших галузей важкої промисловості, а вся порівняно невеличка потреба у парових казанах покривалася імпортом їх із Німеччини й Англії. Починаючи з 1928−1930 рр. ми створюється власна і потужна топочно-котельная промисловість, концентрируемая ряд спеціалізованих заводів, найважливішими у тому числі є Таганрозький, Подільський, Барнаульський і Белгородский.

1. Технологічний ділянку освіти пара, як об'єкт АСУ

1. Технологія парообразования і оборудование

1.1.1 Опис технологічного процесу виробництва пара

Технологічна схема виробництва пара на паротурбинной електричної станції з прямоточными казанами і спалюванням твердих палив в пилоподібному стані показано на мал.1. Тверде паливо як шматків вступає у приемно-разгрузочное приміщення в залізничних вагонах. Вагони заталкиваются в вагоноопрокидыватели разом із ними, повертаючись навколо своєї осі приблизно 180°, розвантажуються в розташовані нижче бункера. З допомогою автоматичних живильників паливо надходить на стрічкові конвеєри першого підйому, передають їх у дробарки. Звідси потік подрібненого палива- дробленки (розміри шматочків палива трохи більше 25 мм) конвеєром другого підйому подається в бункера котельної. Далі дробленка вступає у углеразмолъные млини, де остаточно подрібнюється і подсушивается. Новоутворена топливно-воздушная суміш вступає у топкову камеру.

[pic]

Мал.1 Технологічна схема виробництва пара

1-штабель вугілля; 2- стрічковий транспортер; 3 і 4-бункер; 5- вагоноопрокидыватель з залізничним вагоном; 6- дробильный завод; 7- бункер дробарки; 8- вугіллі размольная млин; 9- первинний повітря; 10- пылевоздушная суміш; 11- пальники; 12- фронт казана; 13- паровий казан; 14- топочная камера; 15- вторинний повітря; 16- НРЧ; 17- СРЧ; 18- ВРЧ; 19- перегрітий пар; 20- конвективный пароперегреватель; 21- паркан повітря із приміщення; 22- паркан зовнішнього повітря; 23- короб холодного повітря; 24- проміжний паронагреватель; 25- горизонтальний газоход; 26- конвективная шахта (вертикальний газоход); 27- экономайзер; 28- живильне вода; 29- воздухоподогреватель; 30- дутьевой вентилятор; 31- золоуловитель; 32- дымосос; 33- димова труба; 34- шлакозоловой канал.

Примітка: парогенератор іноді називають також котлоагрегатом, чи паровим котлом.

У виконанні вітчизняної енергетиці найбільш широкого розповсюдження набули парові казани з П-образным профілем — це дві вертикальні призматичні шахти, з'єднані вгорі горизонтальним газоходом. Перша шахта — велика за величиною — є топкової камерою (топкою). Залежно від потужності агрегату і спалюваного палива її обсяг коливається в межах — від 1000 до 30 000 м³ і більше. У топкової камері з усього периметру і уздовж усієї висоти стін зазвичай розміщуються трубні плоскі системи — топочные екрани. Вони отримують теплоту прямим випромінюванням від смолоскипа і є радіаційними поверхнями нагріву. У середовищі сучасних агрегатах топочные екрани часто виконують з плавниковых труб, свариваемых між собою — і їхнім виокремленням суцільну газо-плотную (газонепроницаемую) оболонку. Газо-плотная екранна система покрита оболонкою з теплоізоляційного матеріалу, яка зменшує втрати теплоти від зовнішнього охолодження стін агрегату, забезпечує нормальні санітарно-гігієнічні умови у приміщенні і виключає можливості опіків персонала.

Друга вертикальна шахта і який би з'єднав її з топкової камерою горизонтальний газоход служать розміщувати поверхонь нагріву, одержують теплоту конвекцией, і тому називаються конвективными газоходами, а сама вертикальна шахта-коллективной шахтою. Поверхні нагріву, що міститимуться в конвективных газоходах, дістали назву конвективных.

Після віддачі теплоти топочным екранам продукти згоряння залишають топку за нормальної температури 900−1200°C (залежно від виду палива) і чинять в горизонтальний газоход.

Принаймні руху на трубах топочных екранів вода перетворюється на пар. Поверхні нагріву, у яких утворюється пар, є испарительными, парообразующими. У прямоточном казані испарительная поверхню нагріву міститься у частині топки і тому називається нижньої радіаційної частиною (НРЧ). При СКД у ній розміщається радіаційний экономайзер. Вода, яка надходить паровий казан, називається живильним водой.

Харчовий вода містить домішки. У процесі парообразования збільшується зміст пара, вода у своїй упаривается, а концентрація домішок зростає. При досягненні певних концентрацій наприкінці зони парообразования внутрішній поверхні труб утворюються відкладення в вигляді накипу. Теплопровідність відкладень вдесятеро менше теплопровідності металу, із якого виконані поверхні нагріву. Це погіршує теплопередачу до робочої середовищі і за інтенсивному обігріві в топкової камері призводить до перегріву металу труб, зниження міці й розриву під впливом внутрішнього тиску робочої среды.

Поверхня нагріву, у якій завершується пароутворення і здійснюється перехід до перегріву пара, називають перехідною зоною. У цьому зоні здебільше і утворюються відкладення. Для полегшення роботи металу в ранніх конструкціях прямоточных котлів перехідну зону виносила з топкової камери в конвективный газоход, де інтенсивність обігріву приблизно менше — винесена перехідна зона. Нині прямоточні казани харчуються практично чистої водою і накип не утворюється, у сучасних казанах винесеною перехідною зони не роблять робоча середовище з НРЧ надходить у вышерасположенные топочные екрани, у яких пар вже перегрівається — радіаційний пароперегреватель. Він може полягати або з цих двох поверхонь нагріву: середньої радіаційної частини (СРЧ) і верхньої радіаційної частини (ВРЧ), включених між собою по пару послідовно, або тільки ВРЧ, включеної безпосередньо за НРЧ. З ВРЧ частково перегрітий пар вступає у останню у процесі пара поверхню нагріву, що у конвективном газоходе — конвективный пароперегреватель, коли він доводиться до необхідної температури. З конвективного пароперегревателя перегрітий пар заданих параметрів (тиску і температури) направляють у турбіну. Як вона та будь-яка конвективная поверхню нагріву, конвективный пароперегреватель є систему значної частини паралельно включених між собою трубчастих змійовиків з сталевих труб, об'єднаних на вході і виході коллекторами.

Температура продуктів згоряння за конвективным пароперегревателем досить висока (800−900°С). Частково отработавший в турбіни пар знову направляють у паровий казан для вторинного (проміжного) перегріву до температури, зазвичай рівної температурі пара, що його видають основним пароперегревателем. Цей пароперегреватель отримав назву промежуточного.

На виході з проміжного пароперегревателя продукти згоряння мають ще високої температури (500−600°С) і тому що є у яких теплоту утилізують в конвективном экономайзере. До нього надходить живильне вода, яка підігрівається до температури, меншою температури насичення. При цієї температурі вода вступає у НРЧ. За экономайзером температура продуктів згоряння становить 300−450°C і більше. Подальша утилізація теплоти ввозяться наступній конвективного поверхні нагріву для підігріву повітря — воздухоподогревателе. Воздухоподогреватель часто є систему вертикальних труб, якими проходять продукти згоряння, а між трубами-нагреваемый повітря. Температура повітря на вході у воздухоподогреватель (холодний повітря) 30- 60 °C, не вдома (гаряче повітря) 250−420°С залежно від палива й способу його сжигания.

При спалюванні твердих палив в шалі видному стані гаряче повітря ділять на два потоку. Первинний повітря служить для подсушки палива при розмелі і транспорту готової паливної пилу через пальники в топкову камеру. Температура топливно-воздушной суміші 70−130°С. Вторинний повітря надходить через пальники в топку безпосередньо (минаючи мельничную систему) за нормальної температури за воздухоподогревателем.

Після воздухоподогревателя продукти згоряння мають вже низьку температуру (110−160°С). Подальша утилізація теплоти цих продуктів згоряння економічно недоцільна, та його викидають дымососом через димову трубу у повітря. Їм назва що йдуть газов,

Через війну спалювання палива залишається зола, що у основному несеться продуктами згоряння. Її уловлюють в золоуловителе, размещаемом перед дымососом. Цим запобігається абразивний знос дымососов і забруднення атмосфери золою. Вловлена зола видаляється пристроями золоудаления. Частина золи випадає в нижню частина топки і безупинно видаляється системою золошлакоудаления.

Технологічна схема виробництва пара з барабанними казанами відрізняється лише конструкцією і клубною роботою самих парових котлів. І тут що настає в топочных екранах пароводяная суміш вступає у барабан. Выделившийся в барабані практично сухий пар вступає у пароперегреватель, потім у турбину.

З розгляду технологічної схеми виробництва пара на мал.1 слід, що котельної установки входять: паливний тракт — комплекс елементів, у якому здійснюється подача, роздрібнення розмел твердих палив, його транспортування і подання у топкову камеру для спалювання. Паливний тракт включає дробильное устаткування, транспортери, бункер дробленого палива, углеразмольную млин і що з'єднують її з топкової камерою пылепроводы. До бункерів дробленки паливо переміщається конвеєрами; опір по паливному тракту, починаючи з млини, долається напором, створюваним вентилятором; водопаровой тракт, являє собою систему послідовно включених елементів устаткування, у яких рухається живильне вода, пароводяная суміш і перегрітий пар. Водопаровой тракт входять такі елементи устаткування: экономайзер, топочные екрани і пароперегреватели; повітряний тракт, являє собою комплекс устаткування приймання атмосферного (холодного) повітря, його підігріву, транспортування і подача в топкову камеру. Повітряний тракт включає короб холодного повітря, воздухоподогреватель (повітряна сторона), короб гарячого повітря і горелочные устрою; газовий тракт-комплекс елементів устаткування, яким здійснюється рух продуктів згоряння до виходу у повітря; він починається у топкової камері, проходить через пароперегреватели, экономайзер, воздухоподогреватель (газова сторона), золоуловитель і закінчується димовою трубой.

Повітряний і газовий тракти з'єднуються між собою послідовно. Так утворюється газовоздушный тракт. Перехід від однієї до іншого ввозяться обсязі топкової камери. Тут повітря транспортують дутьевыми вентиляторами і відповідні повітряний тракт дільниці вентилятор — топка перебуває під тиском вище атмосферного. Продукти згоряння транспортують дымососами, розташованими після казана, у зв’язку з, з ніж топка і всі газоходы перебувають під розрідженням. Таку схему тяги і дуття називають врівноваженій, чи сбалансированной.

Транспорт повітря до топки і продуктів згоряння до виходу у повітря можна також ознайомитися забезпечити лише дутьевыми вентиляторами — без дымососов. Топка і газоходы у разі перебуватимуть під деяким надлишковим тиском — наддувом.

1.1.2 Технологічна інструкція по експлуатації парових котлов

Параметри котлів. Типи й параметри енергетичних парогенераторів (котлів) стандартизированы (ГОСТ 3619−76). Відповідно до ГОСТ казани, виготовлені ТКЗ, мають тиск, продуктивність та інші характеристики, рівні одного з вказаних у таблиці 1 комплектів значений.

Таблиця 1.1 Основні параметри енергетичних котлів, изготовляемых

ТКЗ (по ГОСТ 3619–76)

|Показатели |Барабанні казани |Прямоточні | | | |казани | |Тиск пара на | | | | | | |виході з казана, |100 |140 |140 |140 |255 | |кгс/см2 | | | | | | | |115 |155 |155 |- |- | | | |420 | | | | | |220 |480 |670 |1800 |1000 | | | |500 | | |2650 | | | | | | |3950 | | | | | | | | | | | |200 |500 |300 | | |- |- | | |800 | | | | | | | | | | | | | |1200 | | | | | | | | | |215 |230 |243 |240 |265 | | | | | | | | | |540 |560 |545 |515 |545 | | | | | | | | | |- |- |545 |515 |545 | |Тиск пара в | | | | | | |барабані, кгс/см2 | | | | | | |Продуктивність | | | | | | |казана, т/ч | | | | | | | | | | | | | |Електрична | | | | | | |потужність енергоблоку| | | | | | |з однією казаном, МВт | | | | | | | | | | | | | |Температура | | | | | | |живильним води, C0| | | | | | |Температура | | | | | | |первинного пара, C0 | | | | | | |Температура | | | | | | |проміжного пара,| | | | | | |C0 | | | | | |

Тиск, температура і кількість пара, возвращаемого з турбіни в казан для проміжного перегріву, залежить від теплових особливостей турбіни і нормируются.

З таблиці 1.1 видно, що в великих казанах, обладнаних проміжним паронагревателем, температура пара менше, ніж у агрегатах продуктивністю від 420 до 500 т/ч без проміжного перегріву пара. Частково це пояснюється лише тим, що у великих казанах за високої ширині газоходов важче уникнути нерівномірного обігріву димовими газами окремих труб. З іншого боку, за наявності в казані як первинного, і проміжного паронагревателей їх вихідні ділянки, у яких температура пара має найбільше значення, доводиться безкоштовно розміщувати у зоні вищих температур димових газів, ніж у казанах без проміжного паронагрівача. Тому казани з проміжним перегрівом пара працюють за більш значному перевищенні температури металу труб над температурою який струменіє у яких пара. При однаковою і навіть за вищої температурі стінок труб температура пара повинен мати У цих котлів кілька менше значение.

Маркування котлів. Розрізняють повну маркірування по ГОСТ і скорочену заводську маркірування котлів. Найширше заводи застосовують скорочену маркірування, що складається з кількох літер і цифр. Першої всім котлів ТКЗ є літера Т («Таганрозький»). Наступні літери вказують тип казана: літера П означає пылеугольный, М- мазутный, Р- газовий, тобто. розрахований на спалювання газоподібного палива. До цих буквах може додаватися літера П- прямоточный чи Є- з природною циркуляцією воды.

1.1.3 Опис технологічного устаткування виробництва пара

Казани бувають парові і водогрейные.

Паровий казан — пристрій, має топку, обогреваемое продуктами спалюваного у ній палива й призначене щоб одержати пара із тиском вище атмосферного, використовуваного поза самого устройства.

Водогрійний казан — пристрій, має топку, обогреваемое продуктами спалюваного у ній палива й призначене для нагрівання води, яка перебуває під тиском вище атмосферного і яка у ролі теплоносія поза самого устройства.

Казан- утилізатор — паровий чи водогрійний казан, у якому ролі джерела тепла використовуються гарячі гази технологічного процесса.

Казан- бойлер — паровий казан, в паровому просторі якого розміщено пристрій для нагрівання води, використовуваної поза самого казана, а також паровий казан, в природну циркуляцію якого включений окремо стоїть бойлер.

Стаціонарний казан — казан, встановлений на нерухомому фундаменте.

Пересувний казан — казан, має ходову частину або встановлений на пересувному фундаменте.

Паронагреватель — пристрій, призначене підвищення температури пара вище температури насичення, відповідної тиску в котле.

Экономайзер — обогреваемое продуктами згоряння палива пристрій, призначене для підігріву чи часткового випаровування води, що надходить у паровий котел.

Паровий казан разом із додатковими пристроями, котрі представляють собою різні апарати, призначені для перетворення хімічної енергії палива на теплову енергію пара, називається котлоагрегатом.

Кілька котлоагрегатів, об'єднаних загалом, приміщенні, утворюють котельну установку.

Котельня установка може й вже з котлоагрегата.

Котельні установки у промисловості призначаються розробки пара, які у парових двигунах (парових машинах і парових турбінах) і різних технологічними процесами (варіння, випарювання, сушіння тощо.), і навіть опалювання, вентиляції і побутових нужд.

Тому залежно від призначення розрізняють такі різновиду котельних установок: Енергетичні - що виробляють пар для парових двигунів; Производственно- опалювальні - що виробляють пар задля потреб виробництва, опалення й вентиляції; Опалювальні - що виробляють пар опалювання виробничих та житлових приміщень; Змішаного призначення — що виробляють пар для постачання одночасно парових двигунів, технологічних потреб і отопительно — вентиляційних установок.

Основними елементами сучасного котлоагрегата є казан, топка, паронагреватель, экономайзер, плита, і навіть установка і каркас.

Для управління роботою котельного агрегату і забезпечення нормальних пенсій і безпечної його експлуатації він постачається контрольно — вимірювальними приладами, пристосуваннями, автоматами і арматурою. Сюди відносяться: манометри, запобіжні клапани та внутрішнього облаштування, водоуказательные прилади, вентилі і засувки, службовці для підключення чи відключення котлоагрегатів від парових, поживних і спускних (продувних) трубопроводов.

Топка і газоходы казана забезпечуються гарнитурой. У її складу входять: фронтові дверцята, балухи, лази і шиберы в газоходах, люки для обдувки котлоагрегата від сажі і золи, вибухові запобіжні клапаны.

Допоміжними пристроями котлоагрегата чи котельної установки в цілому є: живильні трубопроводи і паропроводы, воздухопроводы, живильні насоси і баки, устаткування водопідготовки, вентилятори і дымососы, золоуловители, димова труба, склади для палива, устрою для подачі палива, видалення золи і шлака.

Робітниками тілами, що у процесі отримання гарячої чи пара для производственно — технічних цілей і опалення, служать вода, паливо і воздух.

Паровий казан є основний елемент котлоагрегата, він є теплообменное пристрій, через металеві стінки якої відбувається передача тепла від гарячих продуктів горіння палива до воді щоб одержати пара.

Паропроизводительность котельної установки чи її потужність є сумою паропроизводительностей окремих котлоагрегатів, які входять у її состав.

Паропроизводительность котлоагрегата визначається кількістю кілограмом чи тонн пара, виробленого їм у годину, позначається буквою D і вимірюється в кг/ч чи т/ч.

Топочное пристрій котлоагрегата служить для спалювання палива й перетворення їх у хімічної енергії в тепло найбільш економічним способом.

Пароперегреватель призначений для перегріву пара, отриманого в казані з допомогою передачі тепла димових газов.

Водяної экономайзер служить для підігріву що надходить у казан живильним води теплом що йдуть з казана димових газов.

Воздухоподогреватель призначений для підігріву що надходить топочное устрою повітря теплом що йдуть газов.

Паливний склад призначений для зберігання палива; його обладнують механізмами для розвантаження і подача палива на котельну або до топливоподготовительному устройству.

Топливоподготовительное пристрій в котельних, працівників пилоподібному паливі, служить для подрібнення палива до пылевидного стану; його обладнують дробарками, сушарками, млинами, живильниками, вентиляторами, і навіть системою транспортерів і пылегазопроводов.

Пристрій видалення золи і шлаків складається з механічних пристосувань: вагонеток чи транспортерів чи тих і інших, разом взятых.

Пристрій на підготовку живильним води складається з апаратів і пристосувань, які забезпечують очищення води від механічних домішок і розчинених у ній накипеобразующих солей, і навіть видалення з неї газов.

Харчовий установка складається з поживних насосів на шляху подання води в казан під тиском, і навіть відповідних трубопроводов.

Тяго-дутьевое пристрій складається з дутьевых вентиляторів, системи газо — повітроводів, дымососа й димової труби, які забезпечують подачу необхідної кількості повітря на топочное пристрій, рух продуктів згоряння по газоходам і видалення продуктів згоряння межі котлоагрегата.

Пристрій теплового контролю та автоматичного управління складається з контрольно — вимірювальних приладів та автоматів, які забезпечують безперебійне і узгоджену роботу окремих пристроїв котельної установки розробки необхідної кількості пара точно температури і давления.

У цьому курсової роботі пропонується автоматизація системи з використанням парових котлів, які входять у котлоагрегаты.

Такий вибір обумовлюється тим, що у Павлодарі, зокрема ТЕЦ, використовуються котлоагрегаты, основу яких — парові казани високої паропроизводительности, які забезпечують місто теплом, гарячою водою і електроенергією, а промислових підприємств (наприклад, ВАТ «Алюміній Казахстану»), що у межах міста, виробляють що й пар, необхідний технологічного процесса.

Розглянемо пристрій парового котла.

Казан є металевий посудину, герметично закритий, обогреваемый гарячими газами і готовий до отримання гарячої чи насиченого водяної пари тиском вище атмосферного.

Казан є циліндричний посудину з опуклими днищами. Така форма підпорядкована казана як найкраща в умовах міцності для судин, працюючих під тиском. Цей казан складається з зовнішнього й двох внутрішніх циліндрів. До них приварені згадані вище опуклі днища (переднє і заднее).

У внутрішніх циліндрах, званих жаровыми трубами, розміщені топки, мають горизонтальні колосниковые грати. Кожна топка має топкову дверцята для завантаження топлива.

Під колосникової гратами є простір, що називається зольником потрібне для збору золи, проваленої при горінні палива, і навіть для підвода повітря на топку.

Простір між зовнішнім та внутрішньою циліндрами служить для заповнення його водою і пором, получающимся під час роботи котла.

Частина обсягу казана, завжди заповнена водою до певного рівня, називається водяником пространством.

Та частина внутрішнього обсягу казана, яка за постійно заповнена пором, називається паровим простором. Парове простір необхідне збору пара, утворить в казані, й те водночас у тому, щоб дати пару час виділити захоплені їм частки воды.

[pic]

Рис. 2 Паровий двухжаротрубный котел

1- барабан казана; 2- запобіжні клапани; 3- головний парозапорный вентиль; 4-влагоотделитель; 5- лаз для огляду; 6- зворотний клапан; 7- запірний вентиль на живильним лінії; 8- термічний водоумягчитель; 9- днище казана; 10- манометр на сифонной трубці; 11- водоуказательные скла; 12- паропровідні крани; 13- спускні вентилі; 14- топочные дверцята; 15- колосниковая решітка; 16- жарова труба; 17- опорні стільці; 18- установка котла.

Поверхня окропу в казані, яка відокремлює водяний обсяг від парового, називається дзеркалом испарения.

Поживний обсяг (живильне пристрій) розташовується між нижчим і вищим рівнями води в казані. Вода, ув’язнена в живильному обсязі, то, можливо перетворено на пар без харчування казана водою, тому цей об'єм в процесі роботи казана то, можливо заповнений то водою, то пором. Призначення його — дати можливість кочегарові легше регулювати роботу котла.

Поверхня металевих стінок казана, омивана з боку водою, і з зовнішньої - газами, називається поверхнею нагріву, вимірюється в квадратних метрах і позначається Hk.

Поверхня нагріву підраховується із боку, обогреваемой газами.

Поверхня нагріву, сприймає променисте тепло палаючого шару твердих палив чи смолоскипа рідкого чи газоподібного палива на топці, називається радіаційної поверхнею нагрева.

Поверхня нагріву інших частин казана, сприймає тепло гарячих димових газів внаслідок зустрічі з ними, називається конвективной.

У паровому казані гарячими газами омивається лише не та частина його, яка з боку охолоджується водою. Омывание гарячими газами тієї частини казана, що з внутрішньої сторони зтикається з пором, заборонена через можливого перегріву металу стінок казана та утворення ними отдулин, що можуть призвести до розриву стінки і вибуху казана (винятком є вертикальні стоячі казани, які мають частина жаровой труби зтикається із зовнішнього боку з газами, і з внутрішньої - з пором). Лінія, яка відокремлює обогреваемую газами поверхню від необогреваемой, називається вогневої линией.

Щоб уникнути оголення стінок казана й забезпечення надійності і безпеки його роботи наинизший припустимий рівень води в барабані, омиваному газами, повинен розташовуватися на 100 мм вище обогреваемых газами стінок поверхні нагрева.

Для контролю над рівнем води в казані встановлюються водоуказательные прилади (водоуказатели). На приладах наинизший і найвищий допустимі рівні води в казані відзначаються металевими стрілками, прикріпленими до водоуказателю.

Наинизший рівень води може бути щонайменше ніж 25 мм вище нижньої видимої крайки скла водоуказателя, а найвищого рівня може бути не менш як на 25 мм нижче верхньої видимої крайки скла водоуказателя; понад цього рівня не можна накачувати води казан з метою запобігання викиду води в паропровод.

Відстань між найвищими і наинизшими рівнями вибирають (в залежність від розмірів котлів) від 50 до 100 мм.

З іншого боку, цих рівнях ставляться пароводопробные крани, з допомогою яких можна також ознайомитися визначити, перебуває чи рівень води у припустимих пределах.

Тиск пара в казані має бути постійно за його роботі; воно називається робочим тиском і контролюється манометром, установлюваному на сифонной вигнутій трубці, постаченої трехходовым краном.

На випадок перевищення тиску пара понад робочого на казані встановлюють запобіжні клапани, які автоматично випускають надлишок пара в атмосферу.

Крім зазначених контрольних приладів, на казані встановлюються: поживний клапан і вентиль, з якого до котла подається живильне вода; паровий запірний вентиль, з якого відбирається пар з казана; спускні приборы-вентили, встановлювані у самій частині казана для періодичної продувки від осілої бруду (шламу) і спуску воды.

Циркуляція води в казані. Під час горіння палива частина тепла передається казана безпосередньо випромінюванням від палаючого шару палива. Гарячі гази рухаються по газоходам й тепло металевим стінок казана, омываемым зсередини водою. Тепло, сприйняте зовнішньої стінкою казана, внаслідок хорошою теплопровідності металу передається воді, що у казані. Вода підігрівається від температури, завдяки якій вона вступає у котельну установку, до заданої температури чи до температури кипіння при заданому тиску пара. Потім відбувається випаровування води, тобто. перетворення їх у насичений пар за постійних робочому тиску і температуре.

Прошарки води, стикаються з поверхнями нагріву казана, нагріваються швидше, ніж верстви води, не стикаються із нею, як і легші піднімаються, але в би їхнє місце притікає більш холодна, через що і створюється рух її, що називається циркуляцией.

Найбільш проста схема циркуляції води в паровому казані приведено на рис1.

[pic]

Рис. 3 Схема циркуляції води в циліндричному і паротрубном котів. а — циліндричний казан; б — водотрубный котел

1- обогреваемая підйомна труба;

2- верхній барабан;

3- необогреваемая опускна труба;

4- нижній барабан.

При природною циркуляції контур утворюється обогреваемой трубою 2, необогреваемой трубою 4 і двома барабанами 1 і трьох, яких ці труби присоединены.

Поки труба 2 не нагрівається, температура води у замкненому контурі однакова і циркуляція відсутня. Щойно розпочнеться нагрівання труби 2, питому вагу води у ній стане менше, ніж питому вагу холодної води в трубі 4, і як наслідок утворюється натиск, під впливом якого вода в трубі 2 стане зводитися, а холодна вода надходитиме по трубі 4. При цьому розпочнеться циркуляція, яка тим енергійніше, чим сильніший нагрівання труби 2. Циркуляція буде найсильнішою, коли розпочнеться пароутворення і труба 2 буде частково заповнена пароводяної сумішшю, значно більше легкої, ніж вода.

У простих циліндричних котлів контур, яким має відбуватися циркуляція відсутня, тому циркуляція У цих котлів дуже слабка, а це пов’язано з малої паропроизводительностью котлів і можливість аварий.

У низки конструкцій котлів обігріваються опускні і підйомні труби циркуляційного контуру, причому другі сильніше, перші слабше. Таких котлів часто відбувається порушення циркуляції за низкою причин: внаслідок нерівномірності обігріву паралельно працюючих труб, недостатньою швидкості води окремими лавах труб, шлакообразования труб та інших причин.

Тому з метою забезпечення надійності циркуляції в багатьох сучасних котлів опускні труби роблять необогреваемыми.

Під час одного обороту води по циркуляционному контуру випаровується від 2,5 до 6% від кількості води, що циркулювала у контурі; для повного випаровування вода має зробити від 15 до 40 оборотів. Ця кількість називається кратністю циркуляции.

Крім природною циркуляції, у низці конструкцій котлів застосовується примусова з допомогою насосів, у своїй кратність циркуляції значно зменшується тоді як природною циркуляцією і дорівнює 4−6 оборотам.

Безупинне рух води в паровому казані змиває із поверхні нагріву парові газові бульбашки, що сприяє поліпшенню теплопередачі, і навіть охороняє стінки казана то разъедания (коррозии).

Водночас циркуляція води сприяє смыванию опадів, які виділяються з води та відведення цих опадів на нижню частину його, звідки вони систематично видаляються у вигляді продувки.

Підігрівши води та пароутворення відбувається швидше на більш тонких шарах води. Переміщення нагрітих частинок води в казані посилюється з появою пухирців пара, оскільки питому вагу пароводяної суміші менше, ніж питому вагу воды.

При досягненні нормального тиску пара в казані відкривають запірний паровий вентиль, і пар надходить по паропроводу доречно свого споживання. Відтоді підтримують постійне тиск; заодно й температура води в казані буде також постоянной.

Що стосується припинення подачі палива на топку за незмінної витратах пара тиск і температура води знижуватися; за незмінної горінні палива й подачі їх у топку і припинення витрати пара тиск пара і температури буде повышаться.

Кількість води в казані принаймні перетворення їх у пар зменшується, і підтримки нормального рівня потрібно подавати свіжу води казан насосом. Ця вода називається живильним водой.

Вода, яка перебуває у казані, називається котловой водой.

Кількість пара в кілограмах, снимаемое з кожного кв. м поверхні нагріву казана, називається напругою поверхні нагрева.

Кількість пара, одержуваного з казана протягом години на кілограмах чи тоннах, називається його паропроизводительностью.

Паропроизводительность казана залежить з його конструкції, поверхні нагріву, кількості і забезпечення якості спалюваного палива, чистоти поверхонь нагріву, правильного обслуговування та інших умов і є основним показником його работы.

Відповідно до законами фазового переходу отримання перегрітого пара характеризується послідовним протіканням наступних процесів: підігріву живильним води до температури насичення, парообразования і, нарешті, перегріву насиченого пара до заданої температури. Ці відбуваються чітких меж перебігу здійснюються у трьох групах поверхонь нагріву. Підігрівши води до температури насичення відбувається у экономайзере, освіту пара — в парообразующей (испарительной) поверхні нагріву, перегрів пара — в пароперегревателе.

З метою безперервного відводу виробництва тепла й забезпечення нормального температурного режиму металу поверхонь нагріву робоче тепло у яких — вода в экономайзере, пароводяная суміш в парообразующих трубах і перегрітий пар в пароперегревателе — рухається безупинно. У цьому вода в экономайзере і пар в пароперегревателе рухаються одноразово щодо поверхні нагріву. При русі води в экономайзере виникають гідравлічні опору, подолані напором, створюваним поживним насосом. Тиск, развиваемое поживним насосом, має перевищувати тиск у початку зони парообразования на гідравлічне опір экономайзера. Аналогічно рух пара в пароперегревателе зумовлено перепадом тиску, які виникають між зоною парообразования і турбиной.

У парообразующих трубах спільне рух води та пара і подолання гідравлічного опору цих труб в казанах різних типів організовано по — різного. Розрізняють парові казани з природною циркуляцією, з примусової циркуляцією і прямоточные.

Агрегати, в парообразующих трубах яких рух робочого тіла створюється під впливом напору циркуляції, природно виникає при обігріві цих труб, називається паровими казанами з природною циркуляцией.

У парообразующих трубах то можна організувати рух робочого тіла примусово, наприклад насосом, включеною у контур циркуляції, такі агрегати називаються казанами з многократной примусової циркуляцией.

2. Електричні станції, би їхнє місце в технологічному процесі парообразования

Електрична станція є підприємство для вироблення електричної енергії. Основне кількість енергії у СРСР й у великих й економічно розвинених країн проводилися на теплових електростанціях (ТЕС), використовують хімічну енергію спалюваного органічного палива. Електричну енергію виробляють на теплових електричних станціях, працівників ядерному пальному, — атомних електричних станціях (АЕС) і електростанціях, використовують енергію потоків води, — гидроэлектростанциях.

Незалежно від типу електростанції електричну енергію, зазвичай, виробляють централізовано. Це означає, що окремі електричні станції працюють паралельно загальну електричну мережу і, отже, об'єднують у електричні системи, стали охоплювати значну територію з великою кількістю споживачів, зменшує необхідну резервну потужність, знижує собівартість вироблюваної електроенергії з допомогою раціональної завантаження електростанцій, які входять у електричну систему, і дозволяє встановлювати агрегати великий одиничної потужності. Широко користуються і централізованим постачанням теплотою як гарячої води і пара низького тиску, вироблюваних що на деяких електростанціях разом з електричної енергією. Електричні станції, електричні і теплові мережі, і навіть споживачі електричної енергії і теплоти разом становлять енергетичну систему. Окремі енергетичні системи з'єднують межсистемными зв’язками підвищеного напруги в об'єднані енергетичні системы.

Теплові електростанції. Основними тепловими електричними станціями на органічному паливі є паротурбінні електростанції, які діляться на конденсаційні (КЭС), що виробляють лише енергетичну енергію, і теплофикационные (ТЕЦ), призначені розробки електричної й теплової энергии.

Паротурбінні електростанції вигідно відрізняються можливістю зосередження величезної потужності одному агрегаті, відносно високій экономичностью, капітальними найменшими витратами їх спорудження та короткими термінами будівництва. Основними тепловими агрегатами паротурбинной ТЕС є паровий казан і парова турбина.

Паровий казан є системи поверхонь нагріву для виробництва пара з безупинно що надходить нього води шляхом застосування теплоти, выделяющейся під час спалювання палива, яке подається в топку разом із необхідним для горіння повітрям. Що Надходить в паровий казан воду називають живильним водою. Харчовий вода підігрівається до температури насичення, випаровується, а выделившийся з киплячій (котловой) води насичений пар перегревается.

При спалюванні палива утворюються продукти згоряння — теплоносій, що у поверхнях нагріву віддає теплоту води та пару, званий робочим тілом. Після поверхонь нагріву продукти згоряння при щодо низької температури видаляються з казана через димову трубу в атмосферу. На електростанціях великої потужності димові труби виконують заввишки 200−300м і більше, аби знизити місцеві концентрації забруднюючих речовин, у повітрі. Через війну горіння палива залишаються зола і шлак, які теж видаляються з агрегата.

2. Опис системи управління котлоагрегатом

У цьому курсової роботі опишемо систему управління ТЕЦ, основу якої лежить робота котлоагрегата, причому робитимемо посилання, що стосуються безпосередньо роботи ТЭЦ-1 міста Павлодара.

Схема котлоагрегата, працюючого на пилоподібному вугіллі, приведено на рис. 4 (додаток 1).

[pic]

Паливо з вугільного складу після роздрібнення подається конвеєром в бункер сирого вугілля 1, з яких направляють у систему пылеприготовления, має углеразмольную млин 2. Повітрям, нагнетаемым спеціальним вентилятором 3, пылевидное паливо транспортується трубами до горілкам 4 (де спалюється як смолоскипа 14, що складається з світних продуктів згоряння (димових газів)) топки казана 5, що у котельної 6. Стіни топкової камери (топки) робляться з вогнетривкої цегли, але в внутрішній стороні їх (із боку смолоскипа) закріплені звані екранні труби (екрани). У нижню частину цих труб через колектори 15 надходить нагріта до температури кипіння вода, та якщо з верхню частину (після нагріву води теплотою, випромінюваної факелом) виходить суміш пара із жовтою водою, котра, за трубах 16 відводиться в барабан 17. У цьому вся барабані, розташованому зовні котлоагрегата і «поза зони обігріву, пар відокремлюється від води, яка по опускным трубах 18 знову підводиться до нижнім колекторам 15. У барабані котлоагрегата отделившийся від води пар має температуру киплячою під тиском води (зазвичай 300−350 [pic]) і називається насиченим пором. Проте збільшення к.п.д. ТЕЦ доцільно підняти його температуру до 550−570 [pic]. З цією метою насичений пар з барабана трубами 19 направляють у пароперегреватель 20, трійка частин: радіаційної, ширмовой і конвективного. Гази шляху до верхню частину топки кілька охолонули (і тому перестали світитися), але ще мають досить високої температурою (близько 900−1000[pic]). Пройшовши пароперегреватель, пар набуває необхідну роботи турбіни температуру 540−565[pic](так званий перегрітий пар), а димові гази розладнуються до 400−500[pic]. Перегрітий пар з трубок пароперегревателя 20 збирається у колекторі 21, з яких потім паропроводу іде до турбіни. Теплоту що йдуть з пароперегревателя димових газів доцільно використовуватиме попереднього нагрівання испаряемого потім у екранах води, в тому числі повітря, який буде необхідний спалювання палива. Для такого підігріву потрібна отримання пара кількість води (його називають живильним водою) пропускають через спеціальну змеевиковую трубну систему 22, звану экономайзером. Вода для харчування казана нагнітається поживним насосом 8 з бака живильним води 7, має деаэрационное устройство.

Харчовий вода, йдучи змеевикам знизу вгору підігрівається майже до температури кипіння, після чого з верхню частину экономайзера по з'єднувальним трубах (23−24 труби) вступає у барабан 17. Потрібний для спалювання палива повітря засмоктується дутьевым вентилятором 9 і подається їм через воздухоподогреватель 25, у якому нагрівається димовими газами до температури 250−350[pic] спеціальними коробам до горілкам 4. Подача в топку гарячого повітря полегшує запалення палива, забезпечує його повне спалювання і підвищує температуру горіння. У воздухоподогревателе 25 доцільно пропускати повітря зовні труб, а гази по трубам.

за рахунок экономайзера і воздухоподогревателя температура димових газів то, можливо знижена до температури 110−130 [pic], коли він направляють у спеціальний обертову машину — дымосос 11, отсасывающий минущі гази з котлоагрегата гази і выбрасывающий в димову трубу 12. При спалюванні твердих палив лопатки дымососов необхідно захищати від истирания золою спеціально встановленими золоуловителями 10. Ступінь очищення що йдуть газів такими золоуловителями має бути дуже високої (зі ступенем уловлювання 99,5% все твердих частинок), що потрібно усунення забруднення довкілля (атмосфери) эоловыми викидами з димовою труби, яку задля тієї ж мети споруджують заввишки 200−300 м.

Вловлена з димових газів пылевидная зола і який випав в нижню частина топки шлак видаляються, зазвичай, серед води каналами, та був що настає пульпу відкачують спеціальними багерными насосами 13 і видаляється трубопроводами. Проте у про те, що зола може використовуватися потреб будівництва, наприклад як інертна приварок у бетон (а цього вона повинна переважно виводитися з котельної в сухому вигляді), в останнім часом інтенсивно впроваджується транспорт золи в сухому вигляді - зазвичай з допомогою повітряного потока.

Що Надходить з котлоагрегата пар наводить у обертання ротор паровий турбіни, однією валу з якою встановлюється електричний генератор. Після входження у турбіну пар розширюється в каналах спеціального профілю (соплах), де рахунок різниці у тиску пара доі після сопла швидкість пара змінюється від 34−40 до 400−500 м/с зі збільшенням у своїй його кінетичній енергії. Чим більший різниця у тиску пара, вхідного і виходить із неї, то більша робота може бути отримана з кожним одиниці маси пара (кілограма чи тонни). У середовищі сучасних турбінах відпрацьований пар іде у конденсатор при тисках в 25−30 раз менших, ніж тиск повітря лежить на поверхні земли.

Видалення пара, що досягає наприкінці роботи їх у турбіни настільки низьких тисків, значно полегшується, якщо перетворити їх у воду. Причина цього у цьому, що маса води при даному тиску займає значно менший обсяг, чим зумовлена ця ж маса як пара. Перетворення пара в воду відбувається за відповідному його охолодженні і називається конденсацією пара.

У турбінної установці електростанції для конденсації пара після турбіни встановлюється спеціальний апарат, званий конденсатором, а турбіну, у якій пар розширюється до настільки низький тиск, конденсационной турбиной.

У основі роботи ТЕС лежить відомий закон збереження енергії, який говорить: енергія жевріє і створюється знову, і може лише перетворюватися вже з виду в другой.

Призначення ТЕС у тому, щоб теплову енергію що надходить палива перетворювати на електричну. Проте перетворювати всю енергію палива на електричну на конденсационной електростанції не можна, оскільки значну частину тепла, одержану палива, доводиться марно відводити через конденсатор. Вирішення проблеми — теплофикация.

На ТЕЦ встановлюються спеціального типу, дозволяють відбирати частина розширюваного у яких пара на шляху подання його споживачам. Що Залишилося частина пара використовується для нагріву гарячої зазвичай від 75[pic] до 115[pic]. За такої використанні тепло відпрацьованого в турбіни пара не йде з проточній водою у ріку, а використовується з метою теплоснабжения.

Прикладом такої теплоелектроцентралі є Павлодарская ТЭЦ-1, яка постачає споживачів як електроенергією, але й теплом як пара та гарячої води. Пара іде на фабрики і, де використовується з метою виробництва. Гаряча вода використовується для опалення будинків та потреб гарячого водопостачання (лазні, ванни, душі, бассейны).

3. Вибір принципових технічних решений

3. Постановка і декомпозиція загальної задачи

Систему керування сучасними теплових електростанцій автоматизовано і має дві рівня: Автоматизована систему управління окремими технологічними процесами (АСУТП); Управління теплової електростанцією (АСУ ТЕС). До пристроїв автоматики теплових електростанцій ставляться технологічні захисту, блокування і сигналізація, регулятори і системи автоматики.

Технологічні захисту енергетичних та блоків забезпечували відключення при аварійних режимах; падінні вакууму турбін; різкому відхиленні параметрів пара від проектних; скидах навантажень; відключенні тягодутьевых механізмів; припинення харчування котлоагрегатів; припинення подачі топлива.

Автоматичне регулювання теплових процесів здійснюється з допомогою систем автоматичного регулирования.

Головна особливість виробництва пара полягає у щодо невисокою швидкості перебігу технологічного процесу його безперервності. Організація такого способу виробництва буде ефективнішою у разі автоматизації, оскільки процес може бути рівномірно, скоротиться чисельність обслуговуючого персоналу, удлинится термін їхньої служби устаткування, скоротиться витрата сировини, палива й електроенергії, збільшиться продуктивність апаратури. Також наслідком автоматизації виробництва вважатимуться полегшення умов праці та зниження виробництва пара.

Автоматизація виробництва пара залежить від автоматичному контролі і регулювання подачі живильним води, процесу горіння, температури перегрітого пара, водного режиму, паропроизводительности котлоагрегатів, розрідження в топці казана шляхом установки контрольно-вимірювальних приладів і регулюючих устройств.

3. Котельні установки як об'єкт регулирования

Котельня установка є комплексом машин і європейських механізмів, що працюють у єдиному технологічному потоці (див. мал. 5, Додаток 2).

У обсяг котельної установки, крім основного виробництва, можуть входити кілька цехів: підготовки води, підготовки й транспортування палива, теплопостачання споживачів мережевий водою опалювання і води для гарячого водопостачання і др.

У кожному з цих цехів перебувають агрегати і двигуни, частина з яких автоматизовані, блоковані між собою, чи входять до системи АСУ (автоматичну систему управления).

Але ці допоміжні цехи установки або спрямовані на створення безперебійної роботи котлоагрегата і турбін ТЕЦ, або є пристроями, покликаними розподіляти енергію, яку вироблено теплосиловой установкой.

Основним енергоємним агрегатом, від якого економічна робота теплової станції, залишається котельний агрегат. Тож особливу значення надається системі регулювання теплового процесу котельного агрегата.

[pic]

Рис. 5 Схема котельного агрегату з основними точками регулирования:

1 — топка казана, 2 — барабан казана, 3 — пароперегреватель, 4 — экономайзер, 5 — турбіна, 6 — дымосос, 7 — вентилятор, ОК — отсечный клапан, РОТ — регулюючий орган палива, РК — регулюючий клапан живильним води, ЇМ — виконавчий механізм, РУ — регулятор рівня, РД

— регулятор тиску, БРОУ — быстровключающаяся редукционно — охладительная установка, Д — діафрагма, РТ — регулятор тяги, РІВ — регулятор надлишку повітря, КР — коригувальний регулятор, РН — регулятор навантаження, t — термопара.

Паливо, сжигаемое в топці 1, виділяє певну кількість тепла, яке сприймається активними поверхнями нагріву казана. Зазвичай це екранні водонагрівальні трубки, які, спускаючись з барабана казана, опоясують топочное простір та створюють замкнутий контур циркуляції воды.

Тепло, передане екранним трубах гарячими газами, змушує води трубах скипати, й у, а останніх утворюється пароводяная суміш. Щільність такий суміші менше щільності води, тому нагріта пароводяная емульсія піднімається вгору трубами й потрапляє в барабан казана, де пар відокремлюється від води та займає верхній обсяг барабана. По опускным необогреваемым трубах, які внизу казана з'єднані з обогреваемыми трубами, цього разу місце минулої в барабан казана емульсії надходить вода і знову утворюється емульсія, подымающаяся вгору. Отже, в казані створюється стала циркуляція воды.

Виниклий пар збирається у барабані казана 2 і крізь паронагреватель 3 вступає у паровий турбіну 5. продукти згоряння палива (як топочных газів) отсасываются дымососом 6.

На своєму шляху топочные гази омивають трубки пароперегревателя 3 і водяного экономайзера 4.

Вторинне використання тепла димових газів підвищує коефіцієнт корисної дії, оскільки тепло використовується підвищення енергетичних показників пара, а підігріта живильне вода, вступаючи в барабан, не відповідає що знаходиться там воду. Підігріта вода після водяного экономайзера надходить через поживний клапан РК в барабан, поповнюючи втрати води з отбираемым паром.

Паливо в топку (у разі горючий газ) надходить через отсечный клапан ОК і регулюючі орган РОТ. Нормальний режим горіння палива забезпечується поданням о топку повітря від вентилятора 7.

Щоб підтримувати економічний і стабільний режим котельного агрегату, треба, передусім, вибрати параметр, що ліг би основою регулювання подачі палива на топку. У індивідуальних котельних агрегатах, працюючих кожен зважується на власну турбіну, таким параметром є тиск пара в барабані казана. Справді, їли в топці згоряє стільки палива, скільки потрібно освіти пара, який покриває його витрати, то тиск у барабані казана буде незмінним. Інакше висловлюючись, підвід тепла до котельному агрегату від сгорающего палива, з урахуванням коефіцієнта корисного дії, має відповідати догляду тепла з отбираемым паром.

Якщо пара, що надходить топку, перевищує витрата тепла з які йдуть пором, то пароутворення в казані буде протікати інтенсивніше і тиск у барабані збільшиться. Якщо пара тепла, отбираемое з пором, перевищує тепло, подаване з паливом, тиск у барабані казана буде падать.

Кількість тепла, подаваного в топку, може змінюватися через зміни складу і калорійності палива. Але, якщо вважати, що склад подаваного палива не змінюється, що він відповідає дійсності для газового і рідкого палива, то зміна подачі палива на топку то, можливо викликано лише однієї причиною — зміною кількості отбираемого пара. Тож регулювання подачі палива називається регулюванням навантаження казана, а регулятор, провідний той процес, називається регулятором нагрузки.

Регулятор РН отримує імпульс тиску в барабані казана і передає команду на виконавчий механізм ЇМ, який переміщає регулюючий орган палива РОТ. Регулятор непросто передає команду на регулюючий орган, він її обробляє відповідно до законами регулювання. Річ у тому, що освіти пара в казані не відразу змінюється кількість виробленого пара. Причиною цього і те, що сама процес освіти пара відбувається в часу, ще, частина тепла витрачається на нагрівання топочных мас котла.

Уявімо в розгорнутому вигляді перехідною процес після зміни відбору пара чи, інакше кажучи, обурення системи регулювання. нехай у результаті збільшення відбору пара тиск у барабані впала. Для здобуття права віддати команду На оновлення тиску, регулятор повинен врахувати, яку величину впала тиск, а найчастіше, і як швидко воно падає. Коли подача палива на топку збільшиться, частина збільшеною подачі тепла піде на нагрівання топкової кладки, деталей топкового устрою, металу екранних трубок тощо. Отже, у тому, аби пожвавити відновлення тиску в барабані казана, регулятор має подати команду, враховує цей підвищений витрата тепла.

Разом про те, коли процес встановиться з нового режимі, усі частини казана прогріваються, і це додаткова порція тепла, якщо її зняти, призведе до посиленої виробленні пара, отже, до підвищення тиску вище нормы.

Усе це має бути враховано регулятором: від початку перестановки регулюючого органу подача палива збільшиться; тиск почне відновлюватися; з наближенням тиску норму регулятор повинен уповільнювати рух регулюючого органу і припинити його перестановку, коли тиск досягне нормы.

Проте внаслідок вищесказаних причин, і навіть помилок регулятора, інерційності виконавчого механізму, і регулюючого органу, процес рідко у цьому закінчується. Найчастіше регулюючий орган на момент відновлення тиску займає становище, відповідне підвищеної, проти необхідного, подачі палива. Тому тиск у казані зростатиме й процес регулювання буде повторюватися зі зворотним знаком.

Минуть кілька коливань всієї системи, як процес встановиться. Такі коливання є дуже небажаними для котельного агрегату, оскільки, ще, що така режим є дуже неекономічним, він призводить до тепловим перевантажень і деформаціям всіх частин казана. Правильний вибір регулятора та її точна настроювання помітно зменшують перехідний процес і покращують режим роботи котла.

Задля більшої процесу горіння палива на топку має бути подано певну кількість повітря, кисень якого необхідний повного згоряння палива. Надлишок подаваного повітря викликає підвищений віднесення тепла з топочными газами й призведе до переохлаждению топкового простору, а недостатня подача повітря — до неповного сгоранию палива. Тому відповідна витраті палива подача повітря є другий завданням, що повинен забезпечувати режим автоматичного регулирования.

У топку подається невеличкий надлишок повітря проти тим, який потрібен до повного спалювання палива. Цей надлишок визначається коефіцієнтом надлишку повітря, який встановлюється при теплових випробуваннях котлоагрегата. Завдання автоматичного регулювання залежить від забезпеченні подачі повітря на суворій відповідності з цим коефіцієнтом. Якщо характеристика системи «паливо — регулюючий орган» линейна, тобто. переміщення регулюючого органу прямо пропорційно кількості палива, подаваного в топку, то сигнал про кількість подаваного палива можна зняти з датчика дистанційної передачі виконавчого механізму регулюючого органу палива. Цей сигнал сприймається регулятором надлишку повітря РІВ, який дає команду виконавчому механізму ЇМ, службовцю приводом подає апарату вентилятора 7.

Топочные гази повинні бути цілком віддалені. Повного видалення продуктів згоряння можна досягнути забезпеченням певної продуктивності дымососа 6. Щоб топочные гази не вибивалися з топки назовні, необхідно підтримувати певне розрядження в топці казана. Разом про те, збільшення цього розрядження призводить до підвищеному подсосу повітря через не щільності в стінках котлоагрегата. У казані потрапляє не підігрітий повітря. Підвищуються втрати з отходящими газами, так як зростає швидкість димових газів, нераціонально збільшується витрата електроенергії на привід дымососа. Усе це веде до зменшення коефіцієнта корисної дії котла.

Імпульс розрядження знімається у верхній частині топкової камери у зв’язку з тим, що у нижніх частинах топки може бути різноманітних подсосы. Тому, підтримуючи розрядження у верхній частині топки, можна бути впевненим, що у інших частинах топки розрядження може лише більше, але з менше. Імпульс розрядження передається на регулятор РТ, який через виконавчий механізм повертає спрямовує апарат дымососа.

Регулювання рівня барабані казана здійснюється регулятором РУ. Команда рівня передається на регулюючий клапан РК. При зниженні рівня клапан відкривається. При збільшенні рівня — прикрывается.

Такою є спрощена картина регулювання рівня. Насправді справі до рівня в барабані казана впливає низку чинників. До цих чинникам належить теплова навантаження топки, тиск пара в барабані казана, витрата пара з барабана казана і подача живильним води в барабан.

У що встановилася стані теплового режиму кількість тепла, сприймається екранними трубками, у часі постійно зростає і кількість що утворився пара в казані відповідає кількості пара, отбираемому споживачем. У цьому кількість пухирців пара в екранних трубках постійна щільність і обсяг пароводяної эмульсии.

Будь-яке порушення встановленої стану теплового режиму призводить до зміни співвідношень між середнім змістом пара та води в екранних трубах.

При збільшенні теплової навантаження топки кількості тепла, передане поверхнями нагріву, збільшується, отже, збільшується інтенсивність парообразования. Збільшення кількості пухирців пара в пароводяної емульсії призводить до збільшення обсягу, що б'є по рівні у барабані казана — рівень збільшується. Збільшення тиску в барабані котлоагрегата призведе до зменшення змісту пара в пароводяної емульсії, бо за підвищеному тиску частина пухирців пара скондесується і перетвориться на воду. Тому, за підвищенні тиску рівень буде понижаться.

Розглянемо процес зміни рівня при обурення теплового процесу у разі навантаження на котел.

Збільшення споживання пара споживачам за незмінної подачі палива призведе до зменшення тиску в барабані казана, що викликає збільшення обсягу пароводяної емульсії, зване «набухання». У результаті ефекту «набрякання» рівень у барабані казана досить значно зросте. Розмір зміни рівня залежить від тепло напруженості поверхонь нагріву і кількість води, котра міститься в котле.

У казанах з великим водяникам обсягом, які мають екранних поверхонь, зміна рівня за зміни навантаження майже відчувається. У казанах з однією барабаном і дуже розвиненим топочным екраном «набухання» рівня може сягнути величини сотень миллиметров.

Збільшення рівня барабані казана сприймається регулятором як сигнал до їх зниження подачі живильним води. Зменшення кількості живильним води, поданого в барабан казана, призведе до підвищення температури води, отже, до ще більшого «набряканню». Проте якщо з збільшенням навантаження казана кількість води, минаючої як пара, збільшується, що наприкінці кінців призведе до стійкого зниження рівня барабане.

Отже, збільшення навантаження спочатку призведе до різкого збільшення внаслідок «набрякання», та був до їх зниження їх у результаті підвищеного витрати воды.

Щоб регулятор реагував на причини, викликають зміни рівня, він має сприймати сигнали як рівня барабані казана, а й витрати пара, а вони часто й витрати живильним води, поданого до котла. Причому сигнал витрати пара подають у регулятор зі знаком, зворотним сигналу уровня.

Через війну явища «набрякання» рівень у барабані казана змінюється так швидко, що регулятор неспроможна спричинити величину цього відхилення. Навіть повне закриття клапана живильним води в останній момент збільшення навантаження майже зменшує відхилення рівня процесі «набрякання». Але якщо дозволити регулятору повністю закрити поживний клапан, виникає небезпека упуска рівня період, коли рівень почне стійко знижуватися з допомогою невідповідності подачі води в барабан і витрати пара.

Тому, при введення у регулятор сигналу по витраті пара процес регулювання виглядатиме так: у період після збільшення навантаження регулятор, прийнявши сигнал збільшеного витрати пара, видасть команду на поживний клапан і він почне відкриватися; в наступний період розпочнеться «набухання», цей сигнал змусить регулятор припинити команду для відкриття живильного клапана. Якщо після цього рівень у барабані не встановиться, а змінюватиметься, цей сигнал зміни рівня, не скомпенсований сигналом витрати, знову призведе до переміщенню живильного клапана до відновлення уровня.

Якщо поживний насос подає воду на паралельно працюючі казани, то при відключенні однієї з них тиск, створюване поживним насосом, збільшиться (згодом зменшення навантаження казана). Збільшення тиску призведе до підвищеному кількості води, поданого в у роботі казани, унаслідок чого рівень у них підвищиться. Щоб запобігти подібному явищу в регулятор заводять іще одна сигнал — по витраті живильним воды.

Автоматичний процес регулювання теплового режиму котельного агрегату, працюючого на турбіну, ускладнює тим, що турбіну й казан як об'єкт регулювання мають різні швидкість розгону, тобто. швидкості відновлення номіналу параметра. Турбіна може змінювати споживання пара зі швидкістю, що з часом закриття регулюючих клапанів. Зміна вироблення пара казаном відбувається значно повільніше. Тому при різкому скиданні чи наборі навантаження тиск пара в паропроводі перед турбіною може значно меняться.

Для захисту від різкого підвищення тиску в паропроводі служить швидко включающаяся редукционно-охладительная установка БРОУ. При скиданні навантаження, коли тиск пара швидко росте, і регулятор навантаження не встигає привести агрегат в нормальний режим, тиск може піднятись ще вище певної межі, тоді регулятор тиску РЛ відкриває клапан БРОУ і скидає надлишок пара в конденсат турбины.

Зазвичай тиск, яким налаштований регулятор РД, трохи вища настройки регулятора навантаження, і по того часу, поки регулятор навантаження РН не призведе тиск у барабані до тями, регулятор РД з допомогою БРОУ буде підтримуватиме тиск трохи вища нормального.

На такті газового палива обов’язково встановлюється отсечный клапан ОК. Його завданням є забезпечити отсечку газу разі погасания смолоскипа в топці казана, інакше газ може виходити до приміщення котельної. Як датчика погасания полум’я використовується фотоелемент чи термопара. Струм, йдучи обмоткам соленоида клапана ОК, утримує їх у відкритому стані. При погасании полум’я вихідний сигнал термопари зменшується, і клапан ОК закривається. При розжиге казана клапан ОК відкривається вручную.

Штрих пунктиром показані зв’язку автоматично, коли казан не в індивідуальному режимі, а груповому — кілька котлів працюють однією паропровід. І тут не можна вести регулювання лише індивідуальними регуляторами РН, бо за падінні тиску в магістралі воно впаде і барабані кожного казана. Регулятор навантаження кожного агрегату прагнутиме відновити тиск. Та оскільки агрегати мають різну інерційність, то такі, які менш інерційними (які мають швидкість розгону більше), швидше наберуть необхідну міць і швидше відновить тиск. Але відновлення тиску барабані - це саме, що відновлення тиску магістральному паропроводі. Тому регулятори котлів із більшої инерционностью перестануть набирати навантаження. Отже, казани виявляться завантажені неравномерно.

Тому на згадуваній електростанціях зі спільними паропроводами (поперечними зв’язками між казанами і турбін) застосовуються схеми каскадного регулювання тиску пара з головним коригувальним регулятором.

Імпульс тиску відбирається в характерною точці загального паропроводу і посилається на коригувальний регулятор КР. Коригувальний регулятор на свій чергу змінює завдання основним регуляторам. Сигнал до основного регулятору казана у разі приходить від якого — або іншого параметра, наприклад від витрати пара казаном. Регулятор Р Н подає команду на витрати в залежності про кількості отбираемого пара з казана, але за коливаннях тиску в магістралі головний регулятор КР змінює завдання основному регулятору: в понад інерційних котлів завдання збільшується, а й у менш інерційних — уменьшается.

3. 2Техническое завдання створення нової АСУ

3.2.1. Вимоги, які пред’являються системі автоматизованого управления

Автоматизована систему управління технологічним процесом (АСУ ТП) — це автоматизовану систему самонаведення вироблення та її реалізації управляючих впливів на технологічний об'єкт управління. В[pic]соответствии із критерієм управління АСУ ТП властиві такі признаки:

— АСУ ТП — це человеко-машинная система, у якому людина грає найважливішу роль, приймаючи здебільшого змістовне що у виробленні рішень щодо управлению;

— автоматичні влаштування у АСУ ТП — управляючі обчислювальні комплекси (УВК), виконують трудомісткі операції зі збирання, обробці та переробці информации;

— мета функціонування АСУ ТП — оптимізація роботи об'єкта шляхом відповідного вибору управляючих воздействий.

АСУ ТП нової генерації забезпечують автоматизований процес прийняття рішень щодо управлінню технологічним об'єктом як єдиним цілим. І тому в АСУ ТП застосовуються різні «інтелектуальні» автоматичні устрою переробки інформації, і - сучасні програмно- технічні комплексы.

З особливостей технології, устаткування й поставлених завдань управління на котлоагрегате, і навіть із принципів побудови сучасних систем автоматизованого управління виділимо вимоги запропоновані системі. Система автоматизованого управління должна:

1. вести постійний контроль над технологічним процесом, станом технологічного оборудования;

2. забезпечити можливість управління процесами й устаткуванням із допомогою коштів польовий автоматики;

3. обробляти показання аналогових і дискретних датчиків і вестиме моніторинг технологічного процесу з допомогою пультів управления;

4. виробляти діагностику і сигналізацію порушень сну і аварійних ситуацій зі своїми протоколированием;

5. забезпечити можливість дистанційного управління регулюючими виконавчими механізмами, запірними пневмоклапанами

6. і пуском-остановом приводів насосів, і навіть ведення історію їхньої состояния;

7. вести локальне регулювання, переважно автоматична стабілізація технологічних параметрів (витрата, рівень добробуту і т.п.);

8. виробляти каскадна управління витрати яке живить гідрату. До складу алгоритму верхнього каскаду управління входят:

— алгоритм управління продуктивністю участка;

— алгоритм розподілу навантаження між сгустителями;

9. виробляти розрахунок і прогноз зведених технологічних і технико- економічних параметрів і оперативний контроль з них в годинному, змінному і місячному разрезах;

10. забезпечити зв’язку з існуючої общезаводской керуючої сетью

ПЭВМ;

11. виробляти збереження і уявлення значень вимірюваних і розрахункових величин.

Також не слід забувати, що людина (виконує чільну роль під управлінням процесом) піддається впливу безлічі зовнішніх чинників. Тому треба також передбачити можливість спостереження діями оператора, накласти обмеження на введення управляючих воздействий.

3.2.2 Вимоги до контроллерам

Контролер — це обчислювальне пристрій, спрограммированное для застосування у промисловості з огляду на вимоги в надійності, безвідмовності у роботі і простоти в обслуживании.

Головне якість, яким слід проводити вибір контролера — це швидкодія. Контролер крім цього має мати такими властивостями: Компактність; вельми зручне модульна структура контролера, що дозволяє гнучко підбирати конфігурацію, з потреби замовника; Наявність резервних модулів (упродовж як мінімум модуля кожного типу) має матись у наявності у разі потреби заміни модуля. Час, надане зміну модуля, починаючи із моменту появи його з ладу, має бути з імовірністю 95% - 1час.

3.2.3 Вимоги до інформаційним потокам

У сервері УВК повинні зберігатися дані, отримані обробкою показань датчиків, внаслідок техніко-економічних розрахунків й розрахунків по алгоритмам управління. Нижче в таблиці 3.1 наведено орієнтовні кількісні характеристики обсягів сохраняемых даних в поточної (ТБ) і архівної (АБ) базі данных.

Необхідно передбачити обмінюватись інформацією між створюваним комплексом й існуючої мережею ІСС системою зв’язку типу Ethernet: устаткування, алгоритми обміну інформацією між і забезпечення зі боку комплекса.

Таблиця 3.1 Характеристика інформаційних баз данных

|Характеристики |Количест|Длительност|Период |Количест|Время | |сохраняемых |у |т зберігання |перекачування |у |хранен| |масивів |величин |в ТБ |даних в |величин |іє в | | |в | |архів |в АБ |архіві| | |ТБ | | | | | |Тренди секундних |200 |1 годину |по |100 |5 | |значень величин | | |вимозі | |діб | |Тренди середньо |1000 |5 діб |8 годину |100 |2 | |хвилинних значень| | | | |місяці| |величин | | | | | | |Тренди |1000 |5 діб |8 годину |300 |2 | |среднечасовых | | | | |місяці| |значень величин | | | | | | |Тренди |300 |2 місяці |8 годину |150 |2 року| |среднесменных | | | | | | |значень величин | | | | | | |Протокол |800 |5 діб |8 годин |300 |2 | |порушень | | | | |місяці| |(диагностируемые | | | | | | |величини) | | | | | |

Цикл роботи контурів регулювання і опитування датчиків — трохи більше 1 секунди. Максимальне час передачі повідомлення від будь-якої датчика до пульта — 2 секунди, від пульта оператора до регулюючого органу — 2 секунди, максимальне час очікування видеокадра — 2 секунды.

3. Вибір основних технічних рішень щодо управляючому обчислювальному комплексу, ПО системи, пульта оператора, польовий автоматики і сети

1. Вибір УВК

Вибір найприйнятнішого варіанта автоматизації є многокритериальную завдання, рішенням якої є компроміс між вартістю, технічним рівнем, витратами сервісне обслуговування може й іншими показателями.

За результатами проведеною роботи: порушення й вирішення декомпозиції завдання управління; аналізу існуючого рівня автоматизації; технічного завдання на автоматизацію комплексу технічних засобів — виявляється необхідність виконання тендеру з вибору типу управляючого обчислювального комплексу, й коштів польовий автоматики.

Тендер — захід, з допомогою якого вибрати оптимальне рішення, проводячи аналіз з кількох критеріїв з різноманітною ступенем важности.

Етапи проведення тендера:

1. Формування переліку що у тендері вариантов.

2. Вибір сукупності критеріїв, за якими мають оцінюватися порівнянні варианты.

3. Аналіз характеристик кожного варіанта (складання порівняльних таблиць: технічних характеристик, надійних характеристик, вартісних параметров).

4. Оцінка кожного варіанта незалежні експерти. Аналіз результату рішення многокритериальной завдання вибору і прийняття остаточного решения.

Сформуємо перелік управляючих обчислювальних комплексів, що беруть участь в тендере:

— контролер «Ремиконт» Р-110 зі SCADA-пакетом «Пилот»;

— контролер GE FANUC зі SCADA-пакетом «Cimplicity»;

— контролер TREI зі SCADA-пакетом «КРУГ».

Вибір типу УВК здійснюємо виходячи з проведення тендера серед вищезгаданих комплексів. Щодо кожного з запропонованих варіантів була опрацьована документація, проведено збір додаткових матеріалів. Уся документація наведено до виду, що дає найповніше і точне уявлення про комплексах і що дозволяє легко проводити порівняння варіантів по обраним критеріям (таблиця 3. 2). Аналізовані варіанти оцінюються експертами — фахівцями з контрольно-вимірювальним приладам і автоматизації. Вони проведуть об'єктивний, і обгрунтований аналіз політики та зіставлення представлених варіантів з кожного з критеріїв. Оцінка сопоставляемых варіантів проставляється по десятибальною шкалою і приведено в таблиці 3.3.

Таблиця 3.2 Порівняльні характеристики УВК |Сравниваемы|Ремиконт Р-110, |GE Fanuc, General |TREI GmbH, | |і параметр |г. Чебоксары, Россия|Electric, (США, |(Німеччина) | | | |Японія) | | |1 |Багатоцільовий |Багатоцільовий, |Многофункциональ| |Назначение,|контроллер для |многофункциональный|ное пристрій | |функції |вирішення завдань |контролер для |автоматичного | | |автоматичного |створення |контролю та | | |регулювання: |розподілених |управління. | | |- локальне; |АСУТП, дозволяє |Призначений для| | |- каскадне; |будувати локальні, |управління | | |- ПИД-закон; |каскадні АСУТП, |технологічними| | |- супервизорное; |нарощувати ємність |процесами, | | |- статична і |контролера шляхом |сприймає | | |динамічний |приєднання плат |сигнали | | |перетворення |розширення. |первинних | | |сигналів. | |перетворювачів| | | | |, виконує | | | | |програмну | | | | |обробку | | | | |сигналів тощо. | |2 |1 ИРПС — PC, |1 JeniusBus |1 ИРПС, | |Архитектура|V=500кБт/сек |2 Ethernet (TCP) |RS232/485 | |топології |2 Ethernet, |RS485 чи RS232 |2 Ethernet | | |RPS-плата. | |(TCP/IP) | |3 ІНТЕРФЕЙС, |АЦП-Вх. Аналог. |AI-Вх. аналог. -128 |CU — блок | |інформація |-64, |(на виборах 4, 8 каналів), |центральний — | |про |ЦАП-Вых. аналог. |AQ-Вых. аналог. -64 |4−12 плат | |входных/вых|-64, |(на виборах 4, 8 каналів), |EU — блок | |одных |ДЦП-Вх. |I — Вх. дискрет. — |розширення 4−16 | |сигнали, |дискрет. -126, |512 |плат | |тип, |ЦДП-Вых. |Q- Вых. дискрет. — |IOB — плата I/O | |нестандартн|дискрет. -126, РГ -|512 (I і Q на 16, 32|- 16 каналів | |ые модулі |модулі |каналів) |AIB — плата | |ІНТЕРФЕЙС тощо. |гальванічної | |аналогового | | |розв'язки — 16 | |введення — 16 | | |каналів | |каналів | |4 Тип |К580 |CPU363, існують и|CPU386/486, | |микропроцес| |інші типи. |ISA-шина | |сміття | | | | |5 |PC386 і від |PC486 і від |PC486 і від | |Совместимос| | | | |ть з PC | | | | |6 |Основа — шафу, |Базова плата |12/16 місцевий CU| |Конструктив|каркас (0,5 м (0,5м)|-(0,4 м (0,15м) на 10 |і EU | |и, |на 16 модулів, |модулів, включаючи 2 |(483(400(365 | |габарити, |включаючи 3 модуля |модуля (харчування, |мм), каркас | |зовнішній |(ПРЦ, ОЗУ, ПЗУ). |СPU). |монтажний, блок | |вид, |Підключення |Простота і зручність |харчування 5/12 У, | |конструкция|каналов: задня |комутації сигналів |інтерфейс | |подключения|клемная колодка, |на на лицьовій стороні |процесорний. | |каналів. |клемно-блочные |контролера, |Канал — зйомний | | |з'єднувачі і |безотверточное |елемент | | |інша |з'єднання. |конструкції | | |комунікація. | |плати | | |Наявність блоку | |ввода/вывода | | |харчування, | |(здійснює | | |вентилятора. | |функції | | | | |нормування і | | | | |гальванічної | | | | |розв'язки) | |7 |Програмування, |Уніфікована |Програма | |Программиро|конфигурирование |система |"TREI-5B" - | |вание, |алгоблоков з |програмування — |реалізує | |мови |використанням |мову релейного логики|функции | |программиро|терминов |(сходових |конфигурирования| |вания, |автоматизації, не |діаграм). ПО |контролера, | |функциональ|требует мов |програмування |метрологічного| |ные блоки. |програмування. |-VersaPro. |забезпечення і | | | | |тестування | | | | |каналів | | | | |ввода/вывода. | | | | |Технологічний | | | | |мову КРУГОЛ. | |8 |1. Панель |1. Наявність пульта. |1 Управління при| |Возможность|оператора — |2. Більше зручне |допомоги | |программиро|функциональные |програмування з |стандартної | |вания з |клавіші, |ПЕОМ. 3. Зміна |клавіатури | |пульта |індикатори. |конфігурації і |2 Управління з | | |2. Зв’язок із ПЕОМ. |настройок |ПЕОМ | | | |у | | | | |процесі управління.| | |9 |"Пілот" |"Cimplicity" |"Круг-2000″ | |SCADA-пакет|-позволяет |- дозволяє |інтегрований | | |виконувати |створювати бази |пакет програм | | |мнемосхемы, |даних реального |для побудови | | |динамізувати |часу |інформаційної та| | |- працює із |- |управляючих | | |алармами, |багатофункціональний |систем в | | |трендами, панелями|графический редактор|составе: | | |управління | |- графічний | | |- простий в |- алармы, |редактор | | |експлуатації |сигналізація |- редактор | | |- не зберігає |- протоколювання, |динаміки | | |дані в форматі |тренди |- редактор | | |. dbf |- працює під |друкованих | | |- працює під DOS|Windows |документів | | | |- не русифіковано |- архівна | | | | |станція |

Таблиця 3.3 Оцінки експертів по аналізованим варіантів |Показник |Оцінки 1 |Оцінки 2 |Оцінки 3 | | |експерта |експерта |експерта | |Ремиконт Р-110, «Пілот» |7,33 | |GE Fanuc, «Cimplicity» |8,07 | |TREI, «Круг-2000 «|7,40 |

За результатами проведення тендера управляючим обчислювального комплексу до створення АСУТП вибираємо микропроцессорный контролер GE Fanuc зі SCADA-пакетом «Cimplicity».

Опис програмно технічного комплексу — контролер GeneralElectric — Fanuc і SCADA пакет CIMPLICITY. У основу розробки системи покладено такі основні принципы:

— побудова на сучасних высоконадежных технічних і програмних средствах;

— забезпечення можливості функціонування УВК як один з ланок інтегрованої автоматизованої системи диспетчерського контролю та управління котлоагрегатом;

— забезпечення можливості поетапного впровадження компонентів УВК, і впровадження всього УВК в целом;

— створення хороших умов праці операторів і що персонала.

Для побудови системи выбраны:

— программируемые логічні контролери серії 90−30 GE Fanuc [10];

— програмне забезпечення до створення інтерфейсу HMI Cimplicity.

Такий вибір зумовлено тим, что:

— контролери серії 90−30 фірми GE Fanuc мають високої эксплутационной надійністю, що підтверджено сертификатами

(виробництво контролерів має сертифікат якості ISO 9001, контролери мають сертифікат Держстандарту Росії взаємопов'язані як засіб виміру, сертифікат TUV застосування в системах протиаварійної захисту на об'єктах класу від 1 до 5 за класифікацією DIN VDE 0801).

— можливість безпосереднього підключення широкої номенклатури датчиків без проміжного перетворення (нормализации).

— можливість поєднання коїться з іншими системами автоматизації і системами автоматизації вищих рівнів з допомогою широкої номенклатури стандартних протоколів обміну. До того ж наявність комунікаційного модуля, що дозволяє підключати контролер до неї Ethernet з протоколом TCP/IP. За такої підключенні контролер є вузлом у мережі і то, можливо видно з будь-якої світової іншого вузла цієї сети.

— можливість перенесення частини алгоритмів управління безпосередньо на контролер (з допомогою прикладного програмного обеспечения

VersaPro), що підвищує швидкодію і надійність системи автоматизації в целом.

— контролери серії 90−30 фірми GE Fanuc мають модульне побудова, незначні габаритні розміри, що забезпечує зручність монтажу і эксплуатации.

Контролери Fanuc — спільного виробництва фірм GE (США) і Fanuc (Япония). Cimplicity — базовий пакет цих контролерів, окрім неї з GE Fanuc можуть працювати Fix (Индасофт, Москва).

Контролери є термінальні бази на 10 чи 5 модулів (блок харчування, процесор, модулі вводу-виводу, спеціальні модулі). Один контролер складається з чотирьох до максимально восьми термінальних баз залежно від потужності процесора (див. рис 2. 2).

[pic]

Рис 2.2 Загальний вид контролера GE Fanuc

Модулі виводу-введення-висновку 8, 16, 32 канальні (модулі на виборах 4 і побачили 8-го каналів — з гальванічної розв’язкою). Номенклатура модулів дуже широка: дискретні - до 220 У., аналогові крім 0−5 мАЛО (використовуються 0−20 мАЛО чи 0−10 У), милливольты, термопари, термосопротивления, дифтрансформаторных немає. Дискретні модулі мають індикацію стану кожного каналу. Максимальна ємність контролера становить при 8 термінальних базах 216 аналогових входів, 416 дискретних входів і 416 дискретних выходов.

Для програмування і конфигурирования контролера використовується VersaPro під Windows — всі переваги програм по ОС Windows, мову релейних і сходових діаграм, роботу з програмою (редагування) в режимі on-line і off-line із відображення поточних значень. Програма — графічне полі, зліва входи, справа — виходи, посередині вставляються блоки (наприклад, тригери, сумматоры, ланка ПИД-преобразования), описуються їх входные/выходные перемінні і з'єднуються провідниками чи посиланнями. Можлива вставка підпрограм. Документування у різних видах.

На розробку автоматизованого робочого місця (АРМ) використовується SCADA-пакет Cimplicity. Володіє усіма достоїнствами сучасного SCADA- пакета. Середовище розробки — англомовна. Робоча простір розробника виглядає у стилі таких поширених програм як Visual Basic чи Провідник ОС Windows. Можна переміщатися за окремими розділами проекту, створюючи і редагуючи окремі елементи і мережні додатки (тренди, архіви, тривоги, доступ, база даних реального часу й ін.). Інтерфейс оператора — російський. Можлива зв’язку з інформаційної системою підприємства (пряме зчитування і запис даних в бази на сервері) — додаткових технічних і програмних засобів непотрібен. Важливою особливістю є вмонтований мову програмування — Microsoft Visual Basic, обмін з ІСС реалізований з її допомогою — команда пишеться одного разу, далі змінюється лише ім'я бази й номер описателя. Іноді в організацію робочих місць простіше в сервер системи встановити додаткову опцію — Web Gateway і тоді з кожного ПЕОМ мережі заводу можна переглядати поточний стан системи через Internet Explorer в форматі сторінок HTML.

Для обслуговування автоматичних регуляторів, приладів теплотехнічного контролю, пристроїв технологічного захисту блокування сигналізації та інших засобів автоматизації разом із їхніми комунікаціями і іншими елементами на електростанції організується цех теплової автоматики і вимірів (ЦТАИ), безпосередньо підлеглий головного інженера і діючий на правах самостійної единицы.

На малопотужних електростанціях (не районного значення) замість цеху часто організується лабораторія чи група автоматики і вимірів з цими ж завданнями, а більш простий структурой.

У великих заводах з велику кількість виробничих цехів організуються центральні цехи теплової автоматики і технологічного контролю, обслуговуючі виробничі цехи теплосиловое господарство завода.

Положення про цеху ТАЙ серед інших підрозділів підприємств визначається Правилами, затверджуваними у порядку. Всім працівників енергетичної промисловості обов’язково дотримання «Правил технічної експлуатації електричних станцій та мереж». Так само важливі й інші діючі детективні документи і правил, містять відомостей про обслуговуванні енергетичного господарства. До до їх числа ставляться «Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок станцій та підстанцій» (ПТБ). Персонал цеху ТАЙ отримує право працювати на електростанціях тільки після вивчення й успішного складання іспиту на знання згаданих документів, після чого видається посвідчення. У своїй роботі персоналу цеху ТАЙ доводиться користуватися численними технічними документами: кресленнями і схемами установок контролю та управління, інструкціями і керівними вказівками заводів — виготовлювачів аппаратуры.

Основне завдання цеху — підтримку в працездатному стані приладів теплового контролю, авторегуляторов та інших засобів автоматизації. Цех виконує більшу частину робіт з ремонту приладів та авторегуляторов. У його обов’язки належить перевірка вимірювальних приладів, настроювання регуляторів, пристроїв захистів блокування і сигналізації на задані параметри. На цех ТАЙ покладається обов’язок відомчого нагляду над станом вимірювальних приладів. Йому довіряється державне тавро, удостоверяющее про забезпечення встановлених законом термінів перевірки приладів та відповідність нормам похибки з измерений.

На виконання своїх завдань цех має лабораторії майстерні, оснащені необхідними контрольними і зразковими приладами, стендами, інструментом і станочным оборудованием.

Збільшення одиничної потужності агрегатів і електростанцій загалом і перехід на блочну компонування устаткування сприяли заміні децентралізованого управління агрегатами — централизованным.

Децентралізоване управління притаманно електростанцій, на яких кожний агрегат станції (казани і турбіни) пускався й мав справу з індивідуального чи групового щита управління. При нормальної роботі агрегат обслуговувався системою автоматичних регуляторів, а щит служив лише для контролю над його зусиль для приладам, кількість яких було щодо невеликим. Централізоване управління притаманно електростанцій з блоковими установками великої потужності, коли з мнемосхемы на ЕОМ відбувається керівництво всіма агрегатами блоку. У першому етапі освоєння блоку операції пуску і припинення устаткування виконувалися вручну з допомогою ключів дистанційного управління запірними і регулюючими органами, зосередженими на пультах управління блоком. Спостереження над перебігом процесу велося за приладами, розташованим на панелях щита.

Принаймні ускладнення і укрупнення агрегатів число приладів, необхідних для контролю над процесом, зростала. Так, вже в блоках 200МВт з барабанними казанами персонал мусив стежити за значеннями 560 технологічних величин і дистанційно управляти 280 органами. Перспективними виявилося застосування коштів обчислювальної техніки для контролю над роботою та управління що відбуваються у яких процессами.

Інформаційно — обчислювальні машини можуть виконувати різні функції, починаючи з контролю над роботою агрегатів. Машинам можна доручити сигналізацію та аварійних відхилень параметрів від норми; вони можуть вираховуватимуть технико — економічні показники ТЭП своєю практикою устаткування. Це дає можливість коригувати процес, підтримала його на оптимальному рівні вручну чи автоматически.

Проте доручити обчислювальним машинам всі функції управління ще можна, оскільки цього потрібно, щоб надійність їх була вищою надійності основного устаткування блоку. Без цього обчислювальні машини можна застосовувати лише як істотне доповнення до звичайної системі автоматичного регулирования.

Нині намітилося кілька варіантів (етапів) освоєння обчислювальних машин керувати агрегатами електростанцій. Основні з цих варіантів такі: Застосування обчислювальної машини як інформаційної (ИВМ). У цьому машина сприймає необхідну кількість параметрів роботи устаткування (інформації), фіксує їх у своєму запоминающем устрої (пам'яті машини), зрівнює із закладені у пам’яті нормальними (заданими) величинами й у разі відхилення подає сигнал, починає запис отклонившейся розміру й виводить в одне із контрольних приладів, які працюють у виклику. Крім того, такої системи обмежену кількість найважливіших величин безупинно показується і реєструється звичайними приладами теплотехнічного контролю. З другого краю етапі інформаційна машина, виконує самі функції, що у п. 1, постачається обчислювальним пристроєм і робить розрахунки технико — економічних показників, замінюючи роботу групи обліку. До таких показниками ставляться к.п.д. котлоагрегата і програма блоку загалом, величина окремих втрат тепла, питома витрата електроенергії за власні потреби та інших. Оскільки обчислювальну машину може виконувати розрахунки практично будь-якої складності по закладених у її запам’ятовуючий пристрій програмам в стислі терміни, то видані нею відомості прибувають черговому інженеру і оператору блокового щита управління своєчасно й встигають впливати на процес у напрямі підвищення його економічності (оптимізації). Інформаційно — обчислювальну машину за такої схеми управління часто називають «порадником оператора» Наступний етап (рис. 4) залежить від застосуванні обчислювальної машини в ролі контролера. Аналізуючи цей етап вплив машини на керівні органи процесом здійснюється системою автоматичного регулювання (управління). Відмінність від за попередній варіант (п. 2) у тому, що тут оптимізація процесу виконується не вручну оператором, а безпосередньо машиною за результатами розрахунку технико — економічних показників її обчислювальним пристроям. У цьому вся варіанті обчислювальна машина виконує функції коригування процесу через задатчики авторегуляторов. Запам’ятовуючий пристрій машина містить програми, по яких вона автоматично здійснює пуск, громовідвід, переклад на знижену навантаження та інші операції з управління агрегатами. Інформаційна частина машини виконує самі операції, що у попередніх варіантах. При виході контролера з експлуатації система авторегулирования та питаннями захисту повністю залишається діє. Знижується лише економічність роботи блоку. Не потрібно також особливого швидкодії машини, оскільки необхідну швидкість виконання операції забезпечують автоматичні регулятори та внутрішнього облаштування захисту. Змальовуваний варіант, із оптимизирующей обчислювальної машиною (каскадна управління) служить етапом для заміни обчислювальної машини всіх функції управління блоком. Варіант прямого управління блоком з допомогою УВМ передбачає максимальне використання всіх можливостей, закладених обчислювальної машині, для автоматичного управління теплоэнергетическим устаткуванням електростанцій. Звичайна система автоматичного регулювання та цивільного захисту відсутня, т.к. її функції безпосередньо виконує УВМ, прямо впливаюча на виконавчі механізми органів регулювання і управління. Машина виконує всі функції інформаційної та обчислювальної частини, оптимізує процес, пускає і зупиняє устаткування, охороняє його від виникнення розвитку аварій. Цього варіанта жадає від УВМ високої надійності, т.к. вихід їх із ладу неминуче призводить до зупинці всього блоку. Встановлення ж другий (резервної) машини призводить до невиправданого збільшення вартості системи управления.

[pic]

Див. Мал.6 Схема каскадного управління блоком, із застосуванням контроллера

Операторська станція — це потужний інтерфейс з урахуванням відеомонітора, який би відображення і адресацію 10 000 тегов. Такі можливості у поєднані із удосконаленим управлінням інформацією роблять операторську станцію ідеальним інтерфейсом для систем загальнозаводського (цехового) управління. Станція дозволяє конфіґурувати 1500 екранних форм, 1000 трендів і 260 замовних повідомлень і виводити їх у відеомонітори високого дозволу, роздруковувати і організовувати в файли. Крім уявлення даних у різних формах операторська станція дає можливість використовувати процесор прикладних завдань (потужну універсальну ЕОМ) для аналізу даних розрахунків й підсумкових отчётов.

Для операторською станції управління котлоагрегатом рекомендується використовувати ПЕОМ «Pentium-4» з пакетом CIMPLICITY, який обеспечивает:

1) управління технологічними процесами з допомогою промислових мікропроцесорних контролерів і IBM PC;

2) уявлення об'єкта управління на мнемосхемах, трендах, панелях управления;

3) контроль значень технологічних параметрів та обробка аварійних ситуацій у реальному времени;

4) оперативне управління контурами регулирования;

5) накопичення даних в архіві на диску із можливістю подальшої обработки;

6) автоматична генерація отчётов.

3.3.1 Вибір коштів польовий автоматики (ПА)

У відповідність до функціональної схемою автоматичного регулювання роботи казана з урахуванням регуляторів використовуватимемо такі кошти ПА, представлені у таблиці 2.

Оскільки ПА забезпечує отримання первинної інформації (у вигляді датчиків), з урахуванням якої складається уявлення про стан технологічного процесу, то, на вибір ПА накладаються деякі обмеження, наприклад: Температура, вологість, тиск, вібрації, у яких ПА нормально працює; Клас точності приладу, допустимі похибки; Вихідний сигнал (повинен бути стандартним, чи матимуть можливість перетворення на такий сигнал).

Расходомер.

До датчику вимірювання витрати пред’являються такі вимоги: 1) межі виміру — 0 — 400 м3/ч; 2) клас точності - 0,5; 3) яка вимірюється середовище — пульпу щільністю 1,2−1,7 кг/л, температура 0−100

градусів, зміст твердого 200−300 гр. /л; 4) параметри довкілля — температура 10 — 30 градусів, вологість 20−60%.

Для проведення тендера взято датчики PROMAG-33 °F і VA-2303. За цією датчиків було зібрано матеріал, основні характеристики представлені у таблиці 3.5.

Таблиця 3.5 До основних рис витратомірів |Параметр|Promag 33 °F |VA 2303 | |и | | | |Устойчив|1. Температура |1. Первинний перетворювач — | |ость до |довкілля |защищён від влучення всередину пилу й | |зовнішнім |-20 до +600С |води, стійкий до впливу | |воздейст|2. При установці на |температури дкр. повітря від -30 до | |виям |свіжому повітрі |+55С і відносній вологості 95% | | |необхідно встановити |за нормальної температури 35С й існуючих | | |кожух захисту від |температурах без конденсації вологи,| | |влучення прямих |стійкий до впливу атмосферного| | |сонячних променів |тиску від 84 до 106,7 кПа. | | |3. Стійкий до ударам и|2. Обчислювач — защищён від | | |вібраціям. |влучення всередину пилу й води, | | | |стійкий до впливу температури | | | |дкр. повітря від 5 до 55С і | | | |відносної вологості 80% при | | | |температурі 35С. | |Точность|0,01% |Несталі показання витрати | | | |пульп з великим змістом грн. | | | |тв/литр. | |Удобство|Возможность установки |Великий вибір типу вихідного | |в |датчика |сигналу, рідкокристалічний | |обслужив|непосредственно на |індикатор, стандартний | |ании |передавачі чи |послідовний інтерфейс RS232, | | |віддаленні нього. |два варіанта кріплення | | |Наявність лицьової панели|вычислительного блоку (щитової і | | |з жидкокристаллическим|настенный). | | |індикатором, індикація| | | |стану приладу і | | | |виникнення | | | |несправності | | |Термін |18 років |12 років | |служби | | |

Перетворювачі витрати VA2303 призначені для перетворення значення витрати невзрывоопасной рідини, що проходить через первинний перетворювач, в уніфіковані вихідні електричні частотні сигнали і сигнал постійного тока.

Витратовимірювач PROMAG-33 °F використовується для виміру потоку рідин, например:

— Кислоти, луг, целлюлоза;

— Питна вода, стічні води, відстій стічних вод;

— Молоко, пиво, вино, мінеральну воду, йогурт, патока, і т.д.

Зібрані дані було надано інженерам Контрольно-Измерительных Приладів (КВП) для виставляння оцінок по 10 бальної шкале.

Таблиця 3.6 Оцінки експертів |Критерій |Оцінки 1 експерта |Оцінки 2 експерта | | |PROMAG-33 °F |VA2303 |PROMAG-33 °F |VA2303 | |Стійкість до |8 |7 |7 |6 | |впливу зовнішньої | | | | | |середовища | | | | | |Точність |9 |3 |9 |4 | |Зручність в обслуговуванні |9 |6 |9 |7 | |Середній бал |8,6 |5,3 |8,3 |5,6 |

У таблиці 3.7 наведено зведені оцінки экспертов.

Таблиця 3.7 Зведені оцінки |Датчик |Оцінка | |PROMAG-33 °F |8.5 | |VA2303 |5.5 |

Як вимірювача витрати води використовуватимемо датчик PROMAG- 33 °F. Рівнемір. До датчику виміру рівня пред’являються такі основні требования:

— межі виміру рівня 3 — 18 м;

— необхідний клас точності - 0,5;

— параметри вимірюваною середовища — суспензія, температура 0−100(С, зміст твердого 20 — 70%.

Причинами заміни є фізично застаріло, низька точність виміру, заростання відбору. Порівняльна характеристика реалізувати основні параметри для проведення тендеру з запропонованим варіантів модернізації представлені у таблиці 3.8.

Таблиця 3.8 Порівняльні характеристики запропонованих вариантов

|Критерий |ДМ-0,4 |"Сапфир-22ДД" |Мікрохвильовий | |порівняння | | |рівнемір | | | | |VEGAPULS-64 | |Устойчивост|1 Заростання |1 Заростання |1 Вимірювання | |т |добірного |добірного |безконтактно і| |до зовнішніх |устрою |устрою |зносу рівня | |воздействия|2 Залежність |2 Залежність |різних | |м |показань приладу |показань прибора|материалов | | |від щільності |від щільності |2 Незалежність від| | |вимірюваною середовища |вимірюваною середовища |температури, | | |3Механически |3 Висока |тиску, | | |міцний, |надійність, |щільності, шуму, | | |досить |стійкість і |складу газу | | |надійний прилад |стабільність |3 Высоконадежный, | | |4 Непосредственный|прибора |протистоїть | | |контакти з |4 |екстремальним | | |вимірюваною середовищем |Безпосередній |хімічним і | | | |контакти з |фізичним | | | |вимірюваною средой|условиям | | | | |4Без рухливих | | | | |частин 17-ї та | | | | |механічного | | | | |зносу | |Точність |Гранична |Гранична |Висока точність | | |похибка — 1% |похибка — |виміру — 0,25% | | | |0,5% | | |Зручність |1Широкое |1 Простота |1Некоторые | |в |користування та |монтажу |настроечные і | |обслуживани|знание приладу |2 Наявність |предналадочные | |і |обслуговуючим |вмонтованого |роботи | | |персоналом |електронного |2 Зручність монтажу| | |2 Простота монтажа|устройства з |і | | | |вихідним сигналом|"неприхотливость" | | |3 Необхідний |0−5 мАЛО |в обслуговуванні. | | |перетворювач |3 Укомплектований |3 Мале | | |типу НП-П3 |власним |споживання | | |4 Періодична |блоком харчування |електроенергії, | | |продування отборного|4БП-36 |ресурсозберігаючий| | |устрою. |4 Періодична | | | | |продування |4 Можливість | | | |добірного |індикації і | | | |устрою |настройки через | | | | |цифровий порт | | | | |комп'ютера | |Вихідний |0−5 мАЛО |0−5 мАЛО |0−20 мАЛО | |сигнал | | | | |Вартість |10'000 тенге |25'000 тенге |500'000 тенге | |Термін службы|7 років |8лет |8 років |

Оцінка сопоставляемых варіантів проставляється по десятибальною шкалою і приведено в таблиці 3.9.

Таблиця 3.9 Оцінки експертів по аналізованим вариантам

|Показатель |Оцінки 1 эксперта|Оценки 2 эксперта|Оценки 3 | | | | |експерта | |ДМ — 0,4 |6,5 | |"Сапфір -22ДД" |7,2 | |Мікрохвильовий рівнемір |8,0 |

За результатами проведення тендера як контрольно-измерительного приладу для виміру рівня приймаємо безконтактний мікрохвильовий рівнемір, радарний сенсор «Vegapuls-64». Цей вибір є раціональним, сенсори орієнтовані надійність, тривалість в застосуванні та цим на довгострокові инвестиции.

Плотномер радіоізотопний ПР-1027.

Плотномер радіоізотопний ПP-1025М призначений для виміру щільності рідких середовищ і пульп, контролю (регулювання) технологічних процесів. Технічні характеристики:

— напруга харчування 220 У. з припустимими відхиленнями від +10% до

-15%, частотою 50 (1 Гц;

— температура навколишнього повітря блоком детектування від +5 до

+40°C, для реєстратора від +5 до +50°C;

— відносна вологість навколишнього повітря до 80% при температуре

35 °C;

— відсутність механічних вібрацій для регистратора;

— допускається вплив на блок детектування вібрації частотою від 5 до 30 гц та амплітудою трохи більше 0.1 мм;

— допускається вплив на блок детектування бризок води, падаючих у кожному направлении;

— допускається вплив на блок детектування пилової суміші із часточками розміром трохи більше 200 мкм, що просувалася зі швидкістю 5 м/с;

— припустимий кут нахилу блоку детектування від горизонтальній площині трохи більше 5°.

Механизм виконавчий однооборотный МЭО-100/25.

Виконавчий механізм МЭО із постійною швидкістю призначений для переміщення регулюючих органів відповідно до коммутирующими сигналами управляючих пристроїв. Принцип роботи механізмів залежить від перетворення сигналу, що надходить від регулюючих або управляючих пристроїв, у обертальне переміщення вихідного валу. Токовый датчик встановлюється на механізми які з ходом вихідного валу 0,25 оборотов.

Технічні характеристики: напруга харчування — 220/380 В., 50 гц; вібрація — до 30 гц; діапазон температури довкілля — 30 до + 50 °C; споживана потужність — 260 Вт.

3. Вимоги до програмного забезпечення (ПО)

Система програмного забезпечення CIMPLICITY, варта роботи на різноманітних комп’ютерних платформах і операційні системи. Комп’ютерна платформа, зазвичай — це PC — сумісні персональні комп’ютери (WINDOWS 95TM і WINDOWS NTTM).

SCADA — пакет повинен відповідати вимогам: Графічне уявлення ходу технологічного процесу, і навіть прийнятої і архівної інформацією зручною до формі (мнемосхемы, таблиці, тренди); Діагностика й сигналізація порушень та аварійних ситуацій зі своїми протоколюванням; Можливість дистанційного управління регулюючими виконавчими механізмами; Надежность.

Для ефективного функціонування системи автоматизації можна пред’явити до Scada-пакету такі требования:

1. Контроль над технологічним процесом, стан технологічного устаткування й управління процесами й устаткуванням із допомогою коштів ПА (збір показань датчиков).

2. Перетворення сигналів від датчиков.

3. Обробка отриманої від датчиків информации.

4. Графічне уявлення ходу технологічного процесу, і навіть прийнятої і архівної інформацією зручною до форме

(мнемосхемы, таблиці, тренды).

5. Діагностика й сигналізація порушень та аварійних ситуацій зі своїми протоколированием.

6. Локальне регулювання, — стабілізація витрат у аппараты.

7. Каскадна регулювання — стабілізація щільності під конусами промывателей.

8. Можливість обміну даними (інформації) через мережу коїться з іншими робітниками станциями.

9. Дистанційне керування регулюючими виконавчими механизмами.

CIMPLICITY HMI — пакет програм, створений фірмою GE Fanuc для розробки ПО автоматизованих робочих місць у АСУ ТП. Пакет працює під управлінням операційними системами Windows 95, Windows 98 і Windows NT, Unix і інших. До складу пакета входять програми, дозволяють створювати робочі місця технологічного та обслуговуючого персоналу всіх рівнях управління технологией.

Програмне забезпечення CIMPLICITY HMI має таку структуру:

— Сервер — базові можливості (HMI Server base)

— Опції (Options): рецептури, статичний аналіз, пейджер, «гаряче» дублювання, Web-сервер …

— Клієнт — просмоторщик (HMI Viewer) — те, як і сервер, але не матимуть власних змінних та з контроллером.

Рекомендується апаратне забезпечення для Intel — платформ: Pentium 90, 64 МБ ОЗУ, 180 МБ. на диске.

Створюючи з допомогою CIMPLICITY HMI вузол (АРМ) створюється проект. Проект містить у собі повне опис настройок даного вузла, опис бази даних, мнемосхемы. Він записується на диск в окремий каталог, має по вмовчанням те ім'я, і може бути перенесений в інший комп’ютер простим копированием.

CIMPLICITY Workbench нагадує провідник Windows. Вікно Workbench розділене на два поля. У лівому відбито розділи відкритого проекту, а правом — вміст поточного раздела.

Крім SCADA — пакета, фірма GE Fanuc випускає контролери серії 90−30 і 90−70, які стосуються программируемым логічним контролерам. Програмний пакет Versa Pro призначений для конфигурирования та програмування контроллера.

Програмно-технічний комплекс характеризується надійністю, хорошими споживчими властивостями, і навіть високої швидкістю інформаційних систем.

4. Вимоги до сети

Необхідно передбачити обмінюватись інформацією між створюваним комплексом й існуючої мережею системою зв’язку типу Ethernet устаткування, алгоритми управління і забезпечення із боку комплекса.

Цикл роботи контурів регулювання і опитування датчиків, — трохи більше 1 сік. Максимальне час передачі повідомлення від будь-якої датчика до пульта — 2 сік., від пульта оператора до регулюючого органу — 2 сік., максимальне час очікування зміни видеокадра — 2 сек.

4. Проект АСУ

1. Функціональна схема автоматичного регулювання роботи котла

Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є основним технічним документом, визначальним структуру і характеру систем автоматизації технологічних процесів, і навіть оснащення їх приладами й засобами автоматизації. На функціональної схемою дано спрощене зображення агрегатів, які підлягають автоматизації, і навіть приладів, коштів автоматизації та управління, зображуваних умовними позначками за діючими стандартам, і навіть лінії зв’язок між ними.

Схема автоматизації регулювання і функцію контролю парового котлоагрегата передбачають такі системи: система автоматичного регулювання і функцію контролю теплової навантаження казана; система автоматичного регулювання і функцію контролю харчування казана; система автоматичного регулювання і функцію контролю розрідження в топці казана; система автоматичного контролю тиску; система автоматичного контролю температуры.

За підсумками принципової технологічної схеми, структуризації завдання управління розробляємо функціональну схему автоматизації, де показано все технологічне устаткування, технологічні зв’язку, прилади й кошти автоматизації, є такі їх установки (за місцем, на щиті) і позиції кожного прибора.

Функціональна схема автоматичного регулювання представленій у додатку 3.

У схемах автоматизації парових і водогрійних котлів, працівників газоподібному і твердому паливі, застосовуються управляючі устрою КУРС- 101. Устрою призначені до роботи на інтервалі температур від +5 до +50 [pic]при відносної вологості в усьому діапазоні робочих температур 30−80%. Харчування устрою здійснюється від мережі трифазного змінного струму напругою 220ВА.

Котра Управляє пристрій КУРС-101 обеспечивает:

— автоматичний пуск і громовідвід котла;

— попередню вентиляцію топки;

— замість необхідних у пускової період блокировки;

— позиційне автоматичне регулювання теплової потужності котла;

— автоматичну захист при аварійних ситуациях;

— роботу і аварійну сигнализацию;

— формування сигналу аварії на диспетчерський пункт.

Котра Управляє пристрій конструктивно виконано по блочно-модульному принципу і включає панель управління і сигналізації (СОБАЦІ), шафу з поворотною рамою, і шафу магнітних пускателей.

Панель управління і сигналізації (СОБАЦІ) об'єднує модуль сигнализацииС- 02 з індикаторними лампами за такими параметрами: — попередня вентиляція; - температура води (гранична); тиск пара (граничне); - послеостановочная вентиляция.

Індикаторна лампа «Робота» сигналізує про нормальної роботі устрою, індикаторні лампи «Газ» і «Мазут» — про вигляді палива, на яке включено устройство.

У панель включені також індикаторні лампи «Водогр» і «Паровий», які сигналізують щодо білоруського режиму роботи казана, який включено пристрій; індикаторна лампа «Напруга», сигнализирующая про наявність напруги електричного джерела харчування на вході у пристрій; індикаторна лампа «АВР звт. насоса», сигнализирующая про автоматичному включенні резервного живильного насоса (під час роботи казана в паровому режимі); індикаторна лампа «Аварія» — здогадалася про прихід аварійного режими з кожному параметру.

Модуль сигналізації С-01 з індикаторними лампами сигналізує першопричину аварійного відключення казана: рівень низький; рівень високий; тиск газу перед регулюючий орган високе; температура мазуту низька; тиск палива перед клапаном — отсекателем низька; тиск вторинного повітря низька; тиск газу перед горілкою низька; тиск первинного повітря низька; смолоскипа немає; клапан — отсекатель не закритий; полум’я запальника нет.

Блок кнопок управління має кнопку «Пуск» включення логічного схеми управляючого пристрої і пуску казана; кнопку включення «Регулювання ВКЛ» і відключення «Регулювання ОТКЛ» регулювання з модулем К-01; кнопку «Стоп» для відключення пристрої і приведення схеми у початковий предпусковое состояние.

У систему управління і сигналізації включений покажчик типу ИПУ становища регулюючого органа.

У шафі з поворотною рамою розміщені: блок П-11А задля забезпечення електричного харчування елементів схеми; блок У-04 керувати двигуном виконавчого механізму МЭО-4/100; блок Ф-03 на шляху подання напруги на бобіну котушки запалювання (Б-01), встановлену на горілці котла.

Перелічені устрою об'єднують у блок управління БУ-01. Але тут розміщені: блок перемикання БП-01 роду палива, режиму роботи (паровий, водогрійний, випробування живильного насоса), поживних насосів (№ 1, № 2), випробування і нормальної роботи вентиляторів, включення і відключення напруги на вході устрою; блок Р-01 реле, управляючих електромагнітними виконавчими пристроями; блок Б-1 розміщувати і межмодульного монтажу з допомогою штепсельних рознімань і жгутов.

Электропусковая апаратура розміщається в шафі магнітних пускателей.

Пуск казана (при включеному електричному харчування й відсутності сигналів, фіксують аварійний стан будь-якого параметра чи граничне стан основного параметра — температури води чи пара) здійснюють натисканням кнопки «Пуск». Після цього виконавчим механізмом здійснюється повне відкриття регулюючих органів палива й повітря (про цьому судять за показниками покажчика становища), включаються магнітні пускачі первинного повітря і вторинного повітря, включається відлік часу попередньої вентиляції. Після закінчення часу попередньої вентиляції ([pic]с) автоматика видає сигнал на виконавчий механізм, прикривати повітряну заслінку і регулюючі заслінку на подачі палива до 20% відкриття, подається напруга на котушку запалювання Б-1 і клапани запальника. Якщо недоїмку протягом часу [pic]с не станеться розжиг запальника, з’являється сигнал «Аварія», включається послеостановочная вентиляція, обесточиваются клапани запальника і котушка запалювання. Тривалість послеостановочной вентиляції [pic]с, після чого обесточиваются ланцюга магнітних пускателей вентиляторов.

Що стосується розжига запальника забезпечується подача напруги на клапани отсекателя і обесточиваются котушки запалювання Б-1. розжиг горелочного устрою надається протягом [pic]с. Якщо цей час розжиг горелочного устрою немає, включаються сигнал «Аварія» і послеостановочная вентиляція, обесточиваются клапани запальника і клапани — відсікачі на лінії подачі палива. Після закінчення часу послеостановочной вентиляції обесточиваются магнітні пускачі вентиляторов.

При розжиге горелочного пристрої з закінченні часу закінчення пуску ([pic]с) регулюючі органи палива й повітря перетворюються на становище 40% відкриття. Котушки клапанів запальника обесточиваются через [pic]с — часу співпраці запальника і горелочного устройства.

Робота казана як 40%-ной навантаження триває протягом часу, обумовленого інструкцією по експлуатації казана, який буде необхідний прогріву всіх елементів, після що може бути включено кнопкою «Регулювання ВКЛ» автоматичне регулювання основного параметра казана — температури гарячої чи тиску пара. Автоматичне регулювання здійснюється переміщенням виконавчого механізму, регулюючого подачу палива й повітря, у безвихідь 40 і 100%.

Що стосується досягнення граничного стану регульованого параметра схемою обесточиваются ланцюга харчування клапанів — отсекателей на лінії подачі палива, відбувається переміщення регулюючих органів палива й повітря на становище 20%-ного відкриття, включається послеостановочная вентиляція, по закінченні часу роботи казана обесточиваются ланцюга харчування магнітних пускателей вентиляторів. При зняття сигналу граничного стану параметра схемою забезпечується автоматичний пуск казана у зазначеній вище последовательности.

Автоматичне регулювання відключається натисканням кнопки «Регулювання ОТКЛ», сопровождающимся переключенням виконавчого механізму становище до 40%-ного відкриття регулюючих органів палива й воздуха.

Відключення казана здійснюється натисканням кнопки «Зачекайте», сопровождающимся знеструмленням ланцюгів клапанів — отсекателей палива, автоматичним переміщенням регулюючих органів палива й повітря на становище 20%-ного відкриття, включенням послеостановочной вентиляції, знеструмленням ланцюгів управління магнітними пускателями вентиляторов.

Якщо у процесі нормальної роботи, чи в пусковому періоді в котра управляє пристрій надійде сигнал про аварійному стані перебуває будь-якого параметра, загоряються сигнал «Аварія» і індикаторна лампочка, відповідна першопричині аварії, і навіть індикаторна лампочка «Послеостановочная вентиляція». Одночасно обесточиваются ланцюга управління клапанами — отсекателями палива, що супроводжується погасанием лампи «Робота»; регулюючі органи палива й повітря переміщаються у безвихідь 20%-ного відкриття. Щойно мине час послеостановочной вентиляції, обесточиваются ланцюга управління магнітними пускателями вентиляторів, що свідчить погасання індикаторної лампочки «Послеостановочная вентиляція». Зняття сигналу «Аварія» здійснюється натисканням кнопки «Стоп».

Система аварійної сигналізації управляючого устрою передбачає фиксацию:

— зниження рівня води в котле;

— підвищити рівень води в котле;

— зниження тиску палива перед клапаном — отсекателем;

— зниження тиску первинного воздуха;

— відсутності закриття клапанів — отсекателей.

5. Система автоматичного регулювання подачі палива на піч спекания

5.1 Рішення елементарних завдань аналізу САУ

5.1.1 Орієнтовний оцінювання динамічних параметрів каналів управления

Розгінна характеристика, отримана експериментальним шляхом, приведено малюнку 5.1.1.

Експериментальні криві обробляють відомими методами, одержуючи оцінки динамічних параметрів ланки управління. Зіставляючи криві Y (t) і U (T), бачимо, що аналізований об'єкт має самовыравниванием, є неколебательным і має запізніле розуміння. Проведені засвідчили, що модель печі апроксимується апериодическим ланкою першого порядку з запізненням. коефіцієнт посилення — [pic] нормована стала запізнювання — (=1(мин);

стала часу — Т=16−1=15(мин).

Переходячи до абсолютним одиницям виміру, коефіцієнт передачі приймає значение:

[pic].

Діапазони коливань в відносних одиницях: постійної часу (27%, транспортного запізнювання (33%, коефіцієнта посилення (15%.

Діапазони коливань в абсолютних одиницях: постійної часу Т=15(4,05, транспортного запізнювання (=1 (0,33, коефіцієнта посилення Ку=- 0,07((-0,01).

Дисперсія коливань не вдома САУ при від'єднаному регуляторі дорівнює 2,25(%)2. Піч спечення ставитися до об'єктів першої групи, не допускає різких коливань по управляючому воздействию.

5.1.2 Визначення тимчасових настройок і модельних экспериментов

Тимчасові настройки натурних і модельних експериментів (дискретність виміру перехідною характеристики і тривалість спостереження перехідною характеристики) визначаються постійної часу й транспортним запаздыванием.

Дискретність виміру (моделювання) перехідною характеристики [pic] має відповідати наступним условиям:

1. [pic];

2. [pic].

Тривалість спостереження перехідною характеристики [pic] повинна задовольняти наступному условию:

[pic].

Аналізуючи вище зазначені умови, доходимо висновку, что:

1. крок моделювання перехідною характеристики [pic]=0,45−3;

2. тривалість спостереження перехідною характеристики [pic]=105-

1050.

5.1.3 Чисельний розрахунок розгінної характеристики

Диференціальний рівняння для досліджуваного каналу управління має вид:

[pic]

Вона ж у вигляді Коши:

[pic] й у разностной форме:

[pic]

[pic]

Вихідними даним щоб одержати розгінної характеристики являются:

— раніше отримані результати попередньої ідентифікації параметрів каналу управління (К=-0,07, Т=15 хв, ?=1 мин);

— обраний крок розрахунку тривалість эксперимента;

— аналіз меж можна побачити коливань U, дозволяє поставити величину стрибка по вхідний величине

[pic]

де t0 — початок стрибка, нульові початкові умови по вихідний величині y (t0)=y (0)=y0=23,8

Розрахунки виконані середовищі Excel: |№ п/п |T |dt |k |x |y | |0 |15 |0,066 |-0,07 |59 |23,8 | |1 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,677 | |2 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,566 | |3 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,456 | |4 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,347 | |5 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,237 | |6 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,329 | |7 |15 |0,066 |-0,07 |21 |23,02 | |8 |15 |0,066 |-0,07 |21 |22,913 | |9 |15 |0,066 |-0,07 |21 |22,805 |

На малюнку 5.1.2 наведено результати розрахунку — розгінна характеристика.

[pic]

Малюнок 5.1.2 Розгінна характеристика

Нижче приведён пошаговый розрахунок значень розгінної характеристики по формулі [pic].

Початкові значення: при [pic].

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic]; [pic].

5.1.4 Аналіз перехідних характеристик

Для аналізу перехідних характеристик можна використовувати спеціалізовані програми, створені у тому чи іншого програмної среде.

На восьми фрагментах малюнка 5.1.3 показані розгонні характеристики ланки в різних поєднаннях середніх, мінімальних і максимальних значень K, T, і? (з відсоткових відхилень за умовою завдання). Їх значення зазначеної послідовності наведено на графиках.

Аналізуючи ці розгонні характеристики, бачимо, що коефіцієнт передачі важить на форму процесу, лише визначає рівень встановлених значень. А величини транспортного запізнювання і голову постійної часу впливають на тривалість перехідного процесса.

5.1.5 Аналіз амплитудно — частотною характеристики

На восьми фрагментах малюнка 5.1.4 побудовано АЧХ в різних поєднаннях значень параметрів каналу управління, аналогічних попередньому поєднання. Аналізуючи ці характеристики, можна сказати. Коефіцієнт передачі, як і у випадку, просто змінює шкалу ординат АЧХ. Аналогічно йому транспортне запізніле розуміння також неможливо впливає АЧХ динамічного каналу. І чим більше стала часу, тим швидше падає АЧХ, усе найкраще фільтруючи низькочастотні колебания.

Перший фрагмент малюнку 5.1.4 ілюструє АЧХ для середніх параметрів каналу управління (K=-0,07, T=15 хв, ?=1). На чотирьох фрагментах малюнка 5.1.5 наведено гармонійні коливання у тому ланці при трьох різних частотах коливань вхідного сигналу (значення вказані на графіках). У математичному сенсі АЧХ — це модуль частотною характеристики динамічного ланки, відображуваної комплексним числом. Фізичний ж сенс важко відтворити, коли його розрахунок ведеться не частотними методами, а використовуючи імітаційну модель САУ.

З проведених вищі експериментів стає очевидним фізичний сенс АЧХ, як функції відносини амплітуд гармонійних коливань не вдома системи до коливань на вході, аргументом функції служить кругова частота колебаний.

З результатів експериментів, зображених малюнку 5.1. 5, можна дійти невтішного висновку, чим більше частота зміни управляючого впливу, гірше динамічні характеристики каналу управління (керована величина не встигає реагувати на вхідний воздействие).

|Kср |-0,07| |Tср |15 | |(порівн |1 | |(порівн' |0,066|

[pic]

|Kmin |-0,06| |Tср |15 | | (max |1,33 | |(' |0,09 |

[pic] |Kmin |-0,06 | |Tср |15 | | (min |0,67 | |(' |0,045 |

[pic] |Kmin |-0,06 | |Tmax |19,05 | | (порівн |1 | |(' |0,05 |

[pic] |Kmin |-0,06 | |Tmin |10,95 | | (порівн |1 | |(' |0,09 |

[pic]

|Kmax |-0,08 | |Tср |15 | | (max |1,33 | |(' |0,09 |

[pic] |Kmax |-0,08 | |Tср |15 | | (min |0,67 | |(' |0,045 |

[pic] |Kmax |-0,08 | |Tmax |19,05 | | (порівн |1 | |(' |0,05 |

[pic] |Kmax |-0,08 | |Tmin |10,95 | | (порівн |1 | |(' |0,09 |

[pic]

5.1.6 Побудова експериментальних АЧХ для каналу управління при варіаціях його параметрів з допомогою імітаційної і частотною моделей

Перший фрагмент малюнка 5.1.6 ілюструє АЧХ для середніх параметрів каналу управління К=-0,07, Т=15 хвилин, (=1 хвилина. Наступні фрагменти відбивають АЧХ буде в діапазоні коливань параметрів каналу управления.

[pic]

На трьох графіках наведено гармонійні коливання при трьох різних частотах коливань вхідного сигналу при середніх значеннях параметрів каналу управления:

|П/п |? |T | |1 |1,256 |5 | |2 |2,093 |3 | |3 |3,14 |2 |

[pic]

Аналізуючи набуті АЧХ можна зробити такі выводы:

1) очевидний фізичний сенс АЧХ, як функції відносини амплітуд гармонійних коливань не вдома системи до коливань на вході, аргументом функції служить кругова частота колебаний;

2) Транспортне запізніле розуміння неможливо впливає АЧХ динамічного каналу. Чим більший стала часу, то швидше падає АЧХ, усе найкраще фільтруючи низькочастотні коливання. Коефіцієнт передачі просто змінює шкалу ординат АЧХ.

5.2 Постановка завдання аналізу та синтезу САУ

Масштабирование її параметрів САУ

5.2.1 Підготовка вихідних данных

Досліджувана САУ на технологічної установці описано на п. 5.1. У пункті 5.1.1 по експериментальним даним ідентифіковано структура і параметри каналу управління. Цього вихідний матеріал достатньо визначення параметрів САУ у сфері інженерної постановці задачи.

Параметри каналу управления:

[pic] (1)

5.2.2 Масштабирование параметрів каналу управления

У сфері математичної постановці завдання використовуються нормовані параметри каналу управління і ПИ-регулятора зворотний зв’язок: PКУ і PОС.

Зворотний зв’язок САУ розімкнута, тому потрібні лише параметри каналу управления:

[pic] (2)

Середнє значення унормованого транспортного запізнювання [pic]:

[pic] (3)

Граничні значення унормованого транспортного запізнювання [pic]:

[pic] (4)

[pic] (5)

Нормований зовнішній сигнал:

[pic] (6)

5.2.3 Аналіз нормованих характеристик динамічного звена

Чисельні експерименти на імітаційної і частотною моделях каналу управління було проведено при трьох різних значеннях нормованого транспортного запізнювання: [pic], [pic], [pic]. Результати даних експериментів представлені у графічному вигляді малюнку 5.2.1.

[pic] [pic]

[pic] [pic]

[pic] [pic]

Малюнок 5.2.1 Характеристики каналу управления

Проверка масштабирования

Візьмемо трикрапку на графіках розгінної характеристики і АЧХ в відносних одиницях і перевіримо їх збіг на відповідних графіках в абсолютних одиницях. Масштабирующий множник на шкалою частот при переході від унормованого АЧХ до цілковитої дорівнює 1/Т. Масштабирующий множник на шкалою значень для АЧХ — abs (K). При множенні на коефіцієнти масштабирования, видно, що й значення одні й ті же.

Перерахунок в абсолютних одиницях для частоти проводиться у разі наступній формуле:

(абс=(отн*1/Т (7)

Для точки А: (абс=(отн *1/Т=0*1/15=0.

Для точки У: (абс =(отн *1/Т=2*1/15=0,13.

Для точки З: (абс =(отн*1/Т=5*1/15=0,33.

Перерахунок в абсолютних одиницях для амплітуди проводиться у разі наступній формуле:

Аабс=Аотн*1/Т (8)

Для точки А: Аабс=Аотн*К=1*0,07=0,07

Для точки У: Аабс=Аотн*К=0,45*0,07=0,032.

Для точки З: Аабс=Аотн*К=0,2*0,07=0,014.

У результаті отримуємо такі точки з координатами:

А (0; 0,07); В (0,13; 0,032); С (0,33; 0,014). [pic][pic]

Для початку абсолютним выражениям використовуємо такі формулы:

tабс=tотн*Т (9)

(У=(У*К*Уотн (10)

Отримуємо для точки D

tабс =1*15=15 (У =38*0,07*0,6=1,59

Враховуючи той факт, що апроксимація експериментальної розгінної характеристики для печі спечення зображено у трьох вісях, получаем:

Уабс=Унач+(У=23,8+1,59=25,4.

За підсумками обчислень отримуємо точку D з координатами (15; 25,4).

Для точки Є получаем

tабс =2*15=30 (У =38*0,07*0,82=2,18

Враховуючи той факт, що апроксимація експериментальної розгінної характеристики для печі спечення зображено у трьох вісях, получаем:

Уабс=Унач+(У=23,8+2,18=25,9

За підсумками обчислень отримуємо точку Є з координатами (30; 25,9).

Точки Д та О показані малюнку 5.9. [pic][pic]

Малюнок 5.2.2 Результати вычислений

Аналіз тимчасових і частотних характеристик динамічного ланки першого порядку з запізненням дозволяє: зробити такі выводы:

1. Нормована АЧХ для ланки першого порядку є постійною функцією. Вона залежить від нормованого запізнювання [pic];

2. Форма розгінної характеристики y (t) є також постійної, окрім транспортного запізнювання [pic]. Воно зрушує на відрізок [pic] час початку будівництва і момент закінчення перехідного процесу, не змінюючи його форми (крутизни экспоненты);

3. Експерименти на про чисельні моделях дозволили визначити раціональні початкові значення це настройок [pic] для разомкнутой

САУ. Для ланки першого порядку ([pic]) раціонально взяти [pic];

4. Нормування робить прозорим механізм впливу зовнішніх параметрів динамічного ланки з його характеристики. Так стала времени

Т просто розтягує в Т раз стосовно Т=1 разгонную характеристику і стискує частотну. Коефіцієнт посилення До збільшує в До раз одиницю шкали ординат на розгінної і частотною характеристиках. Рівне дію має стрибок по входу [pic]u для розгінної характеристики.

5.3 Частотне моделювання САУ

5.3.1 Моделювання випадкових процессов

Використовується чотири (j=1,2,3,4) випадкові величини (Х1,Х2,Х3,Х4). Були задано певні настройки алгоритму, які в таблиці 5.3.1.

Таблиця 5.3.1 | |Вр. спа|Период колеб-й |Коефіцієнт посилення | | |так |гарм. составл-х | | |Середнє |24. 3389|15. 3753|24. 7136|24. 3597| | |7 |5 |2 |4 | |Дисперси|1003. 48|415. 658|89. 1618|936. 676| |я |2 |3 |2 |8 | |Сума |12 169. 4|7687. 67|12 356. 8|12 179. 8| | |9 |3 |1 |7 | |СКВО |31. 6777|20. 3877|9. 44 255|30. 6051| | |9 | |4 |8 |

[pic]

Малюнок 5.3.2 Автокорреляционные функції чотирьох величин

Порівнюючи тимчасові реалізації величин з їхньої зовнішнім виглядом та його статистики по численным значенням, видно следующее:

— Х2 відрізняється від інших своїм рівнем, її середнє 30, тоді як в інших — не більше 40−50;

— Х3 має найменшу потужність коливань, її дисперсія дорівнює 144, тоді як в інших більше (600 ед.)2, відповідно її СКВО -12, а й у інших — від 25 до 35 ед. ;

— Х4 є найбільш повільно мінливих величиною, це видно часу спаду автокорреляционной функції (у Х4 -0,5 о.е. часу, в трьох величин — 0,1);

— Низкочастотность Х4 також ілюструє функція спектральною щільності, у сфері низьких частот зосереджена переважна більшість потужності її коливань проти Х1-Х3.

[pic]

Малюнок 5.3.3 Функції спектральною плотности

5.3.2 Визначення фізичного сенсу функції спектральною плотности

І тому змоделюємо випадковий процес X1, в такий спосіб, щоб дві з трьох його гармонійних складових мали відносно високу амплітуду. Настройки випадкового процесу наведені у таблиці 4. А отримані графіки автокорреляционной функції і функції спектральною щільності величини X1 на малюнку 5.3. 4

Таблиця 5.3.3 | |Час |Період коливань |Коефіцієнт |Умовні | | |спаду |гарм. составляющих |посилення |межі | |X1 |31,193 |22 884,99 |15 596,55|151,27 |

[pic]

Малюнок 5.3.4. Автокорреляционная функція й третя функція спектральною щільності величини X1

Отже, отриманий графік спектральною щільності величини X1 ілюструє два сплеску, які пояснюються з урахуванням вихідних даних. Відповідно до них дві із трьох гармонік мають більш високу амплітуду, отже, і потужність коливань. Перевівши їх періоди коливань в частоту, отримуємо ті ж самі всплески:

[pic]рад/о.е.; [pic]рад/о.е.

3.3 Ідентифікація параметрів випадкового процесса

Візьмемо як вихідної сгенерированную вище величину Х1, назвемо її Z і змоделюємо ще три його реалізації. Припустимо, що це реалізації отримані з допомогою вимірювального приладу у різні моменти часу. Вони відрізняються з першої тим, що й тимчасові параметри було змінено випадково від [pic] до [pic]. Значення параметрів алгоритму формування чотирьох реалізацій Z наведені у таблиці 5.3. 5, не бажаючи реалізації - малюнку 5.3.5.

Таблиця 5.3.5 | |Вр. спа|Период колеб-й |Коефіцієнт посилення | | |так |гарм. составл-х | | |Середнє |24,3389|16,1624|24,3304|25,2138| | |7 |1 |3 |7 | |Дисперси|1003,48|459,996|1080,29|1223,78| |я |2 |8 |7 |6 | |Сума |12 169,4|8081,20|12 165,2|12 606,9| | |9 |7 |2 |3 | |СКВО |31,6777|21,4475|32,8678|34,9826| | |9 |4 |7 |5 |

Таблиця 5.3.5 | |Час спаду |Расч. множитель| |x1 |0,1 |0,6 | |x2 |1,03 |0,961 165 049 | |x3 |0,08 |0,5 | |x4 |0,115 |0,652 173 913 |

Аналіз функцій спектральною щільності показує, що змодельовані гармонійні складові коливань Z який завжди виявляються, часом їх «забивають «випадкові шумы.

5.3.4 Розрахунок дисперсії і спектра величини не вдома САУ

[pic]

Малюнок 5.3.7 Функції спектральною щільності реалізацій Z

Освоївши математичний апарату частотного моделювання, спробуємо розрахувати дисперсию і спектр не вдома системи автоматичної стабілізації щільності шламу, разгружаемого з гідростатичного відстійника. На вході САУ діє ціла комплекс збурюючих впливів. У цьому не вдома САУ спостерігається наведене обурення: u (0, z = y. Для розрахунку спектра вихідний величини звернімося моделі апериодического ланки першого порядку з запаздыванием.

Задаём нормований параметр каналу управления:

(' = (/T = 1мин. /15мин.= 0. 066 у.е. вр. У САУ час нормується по постійної T каналу управления.

Ставимо нормовані параметри входу САУ:

D’z = 1, T’СП = 10 у.о. Цим ми визначаємо область фільтрації наведеного возмущения:

TСП = T’СП (T = 10 у.е. (15мин. = 150мин,

T12 = TСП / T10 = 150мин. / 0,3о.е. = 500мин.

Грубо розглянута САУ може повноцінно фільтрувати коррелированные шуми згодом спаду в чверть часу й закономірні складові з періодом появи 4 часа.

Нормовані параметри регулятора встановлюємо за підказкою преподавателя:

K’Р = 1, K’I = 0,5.

Розраховуємо з допомогою спеціалізованої програми частотні характеристики САУ. Функція спектральною щільності вхідний і вихідний величини САУ показані на рис. 5.3.8.

[pic]

Малюнок 5.3.8 Функції спектральною щільності на вході і виході САУ

Нормована вихідна дисперсія дорівнює 0,101 793 (D'y=0,101 793), що означає зниження вхідний дисперсії в 9,8 раз.

Визначимо тепер ступінь зниження діапазону коливань стабилизируемой величини y після підключення САУ:

[pic]0,32

Щоб розрахувати абсолютне СКВО, потрібно знати дисперсию шуму, подаваного на вхід САУ. І тому практично вибирають час, в протягом якого регулятор був відключений, і вивчають коливання вихідний величини. У нашому випадку дисперсія коливань Y дорівнює 0,0009 (т/м3)2, СКВО одно 0,3 т/м3.

Абсолютна СКВО розраховуємо по формуле:

[pic]0,0095 т/м3.

4 СКВО дають найімовірніший діапазон коливань стабилизируемой величини y в абсолютних единицах:

Дy = 4(y = 4(0,0095 = 0,038 т/м3.

Аналізуючи цей матеріал, ми в змозі зробити такі висновки: — Розрахункові статистики вигідно використовуватиме порівняльного аналізу невипадкових властивостей змінюються у часі величин чи одному й тому ж величин, але у різні моменти її «життя » , — Середній рівень змін Х (t) фіксує статистична оцінка Хср; - Оцінкою швидкості коливань може бути час спаду автокорреляционной функції, що вона більше, то повільніша загалом коливається Х (t); - Аналіз спектра коливань дозволяє додатково побачити, яких частотах переважно зосереджена потужність коливань Х (t).

5.4 Стійкість САУ. Класи вимог до якості управления

5.4.1 Формулювання вимог до САУ

Розглядається система автоматичного регулювання подачі палива в піч спечення. Для спечення шихти на глиноземних заводах використовуються трубчасті які працюють печі. З одного боку в піч надходить паливо — вугільна пилюку у суміші з повітрям. З іншого боку в піч подається сировину — і виводяться гази. Одержуваний продукт — спек — з печей подається на ділянку дробления.

Нормальна робота печі спечення характеризується певної концентрацією кисню в відведених газах, через яку побічно оцінюють кількість сгораемого палива. Чим більший палива згоряє в печі, тим менше стає концентрація кисню в відведених газах.

Якщо концентрація за показниками приладу перевищує завдання, необхідно збільшити подачу палива на піч, підвищуючи частоту обертання привода.

Система автоматичного регулювання подачі палива на піч спечення належить до тих САУ, котрим байдуже наявність невеличкий статичної помилки регулювання. Тому зараховуємо цю системи до класу «У «(класифікація САУ по статичним свойствам).

Отже, формализовались вимоги до САУ у межах описаної класифікації: стійкість, клас «У », група II.

5.4.2 Вибір області роботи САУ

Канал управління у системі ідентифікований як ланка першого порядку з запізненням: S=1. Нами визначено середнє нормованого транспортного запізнювання: («=0,066. Орієнтуючись на бажання мінімізації дисперсії і тривалості перехідних процесів, найбільш прийнятною вважаємо робочий район пошуку настроек:

K «P — від 2 до запланованих 4, K «I — від 1 до 2 (назвемо цей район базовым).

Нижче наведені годографы Найквиста до трьох точок, вибраних на графіці області стійкості у просторі для систем типу S=1.

[pic]

Аналізуючи графіки, бачимо, що систему найбільш стійка при значеннях коефіцієнтів Кр = 2,1 і KI=0,7 (тобто. третій график).

Проробимо той самий до трьох точок, вибраних на графіці області роботи САУ, при S=1 і («= 0,066.

Нашій системи типу II класу У значення коэффициентов:

K «P — від 10 до 12, K «I — від 2 до 4.

У цих межах система має не стійка (нижче наведено годограф Найквиста при значеннях K «P =10, K «I = 2).

[pic]

Розглянемо поведінка системи за зміни оптимального значення коефіцієнта KI буде в діапазоні 30%.

При KI=0,5 отримуємо графіки: [pic] [pic]

При KI=0,9 отримуємо графіки: [pic][pic]

[pic][pic]

1. Використовуючи критерій Найквиста, визначили область стійкості нашої системи та оптимальні значення коефіцієнтів. Вибрали цей критерій, оскільки вона дозволяє легко визначити, стійка система чи ні з допомогою годографа.

2. Визначили, хоча система і віднесено до другому типу, при вибраних трьох точках значень коефіцієнтів, вона стійка у тих пределах.

Заключение

У цьому курсовому проекті, відповідно до поставленим завданням управління, було запропоновано модернізація системи управління котлоагрегатом.

Було розроблено функціональна схема котлоагрегата і зроблено вибір польовий автоматики.

Як технічної бази спроектованої системи автоматизації був запропонований регулюючий микропроцессорный контролер GE Fanuc і персональна ЕОМ. Перевагою модернізованої системи є точна реалізація процесу регулювання, джерело якої в цифровому опрацюванні информации.

Використання ПЕОМ зі SCADA-пакетом CYMPLICITY дає великі змогу подання людині, функцією якого є многокритериальное управління котлоагрегатом.

Результат застосування запропонованої модернізації полягає у стабілізації параметрів технологічного процесу, рахунок збільшення обсягу і забезпечення якості обробки інформації, що дозволяє технологічного персоналу приймати своєчасні і оптимальні рішення за позаштатних ситуациях.

СПИСОК ВИКОРИСТОВУВАНОЇ ЛИТЕРАТУРЫ:

М.И. Рєзников, Ю. М. Липов «Парові казани теплових електростанцій» Н. А. Кисельов «Промислові котельні установки» «Експлуатація парових котлів і паротрубопроводов» під ред. Божко Н.І Єрьомін, О. Н Наумчик, В. Г Казаков «Процеси і апарати глиноземного виробництва» Н. А. Кисельов «Пристрій і експлуатація котлів» В. М. Максимов «Котельні агрегати великий паропроизводительности» В. Г. Александров «Парові казани середній і малої потужності» «Теплотехніки» під редакцією О. П. Баскакова С.Я. Бєлінський «Теплофикация і теплоелектроцентралі» «Облік контроль витрати енергоносіїв є й теплової енергії» під редакцією В. С. Кахановича «Основи автоматизації для металургів» під редакцією І.А. Грязновой Н. Я. Турчин «Інженерне устаткування теплових електростанцій і монтажні роботи» О.С. Клюєв, О.Т. Лебедєв, С. И. Новиков «Налагодження систем автоматичного регулювання барабанних парових котлів» Н. Н. Лариков «Теплотехніки» «Довідник эксплуатационника газових котельних» П. Н. Мануйлов «Теплотехнічні вимірювання, і автоматизація теплових процесів» В. С. Чистяков «Короткий довідник по теплотехническим вимірам» В. С. Вергазов «Пристрій і експлуатація котлів». Довідник. А.М., В.А., П. Г. Удыма «Проектування, монтаж і експлуатація тепломассообменных установок» Д. Н. Кемельман, Н. Б. Эскин «Налагодження котельних установок». Довідник. Р. Беккер «Теорія теплоты».

-----------------------

25

26

27

28

24

23

Показати Згорнути
Заповнити форму поточною роботою