Автоматическая система управления питания котельных агрегатов (стр. 3 из 5)
Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера.
Барабанам котла с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня воды в барабане котла определяется состоянием материального баланса, то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являются изменение расхода питательной воды, изменение паросъема котла при изменении нагрузки потребителя, изменение паропроизводительности при изменении при изменении нагрузки топки, изменение температуры питательной воды.
Регулирование соотношения газ-воздух необходимо как чисто физически, так и экономически. Известно, что одним из важнейших процессов, происходящих в котельной установке, является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с газом посредством дутьевого вентилятора.
Соотношение газ-воздух примерно составляет 1.10. При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. Не сгоревший газ будет выбрасываться в атмосферу, что экономически и экологически не допустимо. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки, хотя газ будет сгорать полностью, но в этом случае остатки воздуха будут образовывать двуокись азота, что экологически недопустимо, так как это соединение вредно для человека и окружающей среды.
Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом, то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения (примерно 4мм.вод.ст.). При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.
В питательной воде растворены соли, допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в котловой воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам - твердое вещество, кристаллизующееся в котловой воде. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях барабана и коллекторов.
Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой, которая в данном случае автоматически не регулируется. Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом, доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде, тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередь зависит от доли добавочной воды, в которую входит , в частности , доля теряемой продувочной воды.
Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов котла , физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например, при впуске воды из барабана, уровень воды в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция и вызван пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора, интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела.
Надежность защиты в значительной мере определяется количеством, схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются на действующие на основе парогенератора; снижение нагрузки парогенератора; выполняющие локальные операции.
Согласно вышеперечисленного автоматизация работы парового котла должна осуществляться по следующим параметрам:
по поддержанию постоянного давления пара;
по поддержанию постоянного уровня воды в котле;
по поддержанию соотношения "газ - воздух";
по поддержанию разрежения в топочной камере.
3. Определение параметров объекта регулирования
3.1 Идентификация передаточной функции объекта
Данные для расчёта даны в методическом указании для выполнения курсовой работы.
По данным экспериментальной кривой разгона технологического объекта управления строим кривую:
Данные экспериментальной кривой ТОУ.
| Р, кПа | 80,0 | 80,1 | 80,1 | 80,2 | 80,3 | 80,8 | 81,1 | 81,5 | 83,0 | 84,0 | 87,9 | 90,0 |
| t, с | 0 | 20 | 40 | 60 | 100 | 160 | 200 | 250 | 400 | 500 | 1000 | 3000 |
По данным экспериментальной кривой разгона технологического объекта управления строим кривую разгона:
| t, c | Р, кПа |
| 0 | 80 |
| 20 | 80,1 |
| 40 | 80,1 |
| 60 | 80,2 |
| 100 | 80,3 |
| 160 | 80,8 |
| 200 | 81,1 |
| 250 | 81,5 |
| 400 | 83 |
| 500 | 84 |
| 1000 | 87,9 |
| 3000 | 90 |
| t+tзапазд, c | Р, кПа |
| 125 | 80 |
| 145 | 80,3477904 |
| 165 | 80,68348499 |
| 185 | 81,00750444 |
| 225 | 81,62212801 |
| 285 | 82,46620234 |
| 325 | 82,9811261 |
| 375 | 83,57557446 |
| 525 | 85,07354092 |
| 625 | 85,87267565 |
| 1125 | 88,29651937 |
| 3125 | 89,95056761 |
С помощью касательной к экспериментальной кривой в точке перегиба определяем Тоб и τ: Тоб=600 с, Τо = 125 с
По формуле:
строим эквивалентную кривую с запаздыванием на 180 сек.
 |
,| теор | экспер. | Ti |
| 80,00 | 80,20 | 125 |
| 81,00 | 80,90 | 185 |
| 81,62 | 81,00 | 225 |
| 82,47 | 82,00 | 285 |
| 82,98 | 82,15 | 325 |
| 83,58 | 82,40 | 375 |
| 84,80 | 84,00 | 500 |
| 88,11 | 88,00 | 1000 |
| 89,80 | 90,00 | 3000 |
= 0,41Исходя из этого, в дальнейших расчетах будем использовать эквивалентный объект, описываемый с точностью 41% дифференциальным уравнением 1-го порядка с самовыравниванием и запаздыванием со следующей передаточной функцией:
Найдем величину коэффициента усиления объекта:
, Ко=0,5Передаточная функция объекта имеет вид:
4. Выбор типового регулятора АСР и определение параметров его настройки
В любой АСР управляющее воздействие на объект регулирования формируется автоматическим регулятором в соответствии с принятым алгоритмом регулирования и требуемым качествам АСР.
Необходимым условием надежной устойчивой работы АСР является правильный выбор типа регулятора и его настроек, гарантирующий требуемое качество регулирования.
Существует множество методик выбора регулятора. Воспользуемся методикой, основанной на анализе вида передаточной функции объекта регулирования.
В зависимости от свойств объектов управления, определяемых его передаточной функцией и параметрами, и предполагаемого вида переходного процесса выбирается тип и настройка линейных регуляторов.
Основные области применения линейных регуляторов определяются с учетом следующих рекомендаций:
И – регулятор со статическим ОР – при медленных изменениях возмущений и малом времени запаздывания (τо/То<0.1);
П – регулятор со статическим и астатическим ОР – при любой инерционности и времени запаздывания, определяемом соотношением τо/То<0.1;
ПИ – регулятор – при любой инерционности и времени запаздывания ОР, определяемом соотношением τо/То<1;
ПИД – регуляторы при условии τо/То<1 и малой колебательности исходных процессов.
В нашем случае (АСР влажности) подходящим является ПИ-регулятор, т.к. по условиям задачи на объект действуют возмущения, вызывающие отклонения уровня, соответствующие 5 % при перестановке регулирующего органа и по виду переходного процесса и передаточной функции. Если при дальнейших расчетах окажется, что ПИ-регулятор не удовлетворяет заданным условиям, нам необходимо выбрать более сложный (и следовательно, более дорогой) ПИД - регулятор, который имеет лучшие показатели регулирования.