Разработка автоматической системы управления водогрейным котлом КВГМ-100 (стр. 7 из 22)
Большим плюсом будет то, что протекание процесса будет представлено в более удобном для человека виде. Так же, на данном этапе получится большая экономия материальных средств.
После внедрения системы в целом, облегчится оперативный контроль и управление, повысится безопасность условий труда. Нельзя забывать и о том, что переход на более современное оборудование, приведет к повышению моральной культуры производства и даст толчок рабочему персоналу к своему профессиональному совершенствованию.
1.3.1 Обзор существующих методов решения поставленной задачи
В результате сложившейся ситуации, когда существующий уровень автоматизации не удовлетворяет возрастающим требованиям по более высокой точности ведения технологического процесса, необходимо найти пути выхода из сложившегося положения. Существует несколько вариантов.
Первый вариант – самый простой, но не самый лучший. Можно произвести замену существующей контрольно-измерительной аппаратуры на более современные модификации, установленных здесь моделей, оставив, при этом, в неизменном виде идеологию системы. Вместо работающих сейчас регуляторов, установить современные регулирующие приборы типа "Протар-110".
Данные регуляторы позволяют адаптировать себя под специфику технологического процесса при помощи программирования. Вместо установленного токового преобразователя, можно применить новый, типа Ш-711, многоканальный, с процессорной обработкой сигнала, или установить интеллектуальные датчики. А в качестве регистрирующей аппаратуры поставить одноканальные приборы Диск-250. Однако таким усовершенствованием можно решить лишь часть проблем, возникших в данное время. Количество установленного оборудования не уменьшится, так же остро будет стоять проблема с расходуемыми материалами, запасными частями и ремонтом, а по материальным затратам данный вариант самый дорогой, даже по сравнению со вторым вариантом.
Второй вариант заключается в некотором изменении существующей структуры системы, предоставив контроль и управление за технологическим процессом микропроцессорному контроллеру. Такой контроллер позволит управлять сразу несколькими объектами и заменит собой некоторое число регуляторов и морально устаревшие программные задатчики. С установкой контроллера повысится надежность всей системы и точность управления технологическим процессом, уменьшится время, затрачиваемое на ремонт оборудования. Неизменными останутся устройства отображения и регистрации данных. При такой реализации можно получить выигрыш и в материальном плане. Однако и этот способ не самый лучший.
Третий вариант решит практически все проблемы, возникающие к системе контроля и управления за технологическим процессом. Установив на заводе микропроцессорные контроллеры и систему автоматизированного управления технологическим процессом, можно добиться положительного результата. Система автоматизированного управления будет взаимодействовать с объектом управления через контроллер и позволит убрать практически всё устаревшее оборудование, а также будет установлен ПЧ. В её состав также войдет локальная технологическая станция, куда будет стекаться вся информация. Положительно решатся задачи по мониторингу и архивированию хода процесса, упростится оперативный контроль. А в материальном отношении установка такой системы обойдется значительно дешевле, чем реализация двух первых способов, смотри таблицу 2.
Таблица 2. Стоимость оборудования в рублях.
1.4 Разработка функциональной схемы и расчет математической модели
1.4.1 Описание функциональной схемы
Функциональная схема в разрабатываемом проекте (см. приложение 2) отображает принцип передачи сигналов с котлоагрегата на контроллер и передачи этой информации на ПЭВМ. Где оператор может контролировать и регулировать через ПЭВМ изменение параметров под заданный уровень.
На водогрейном котле КВГМ-100 установлены датчики давления и температуры, которые снимают параметры: расход газа, расход мазута, температуру обратной и прямой сетевой воды, давление первичного воздуха, давление разряжения в топке котла, расход воздуха дутьевого вентилятора №1,2 и содержание кислорода О2.
После этого датчики передают токовый сигнал с измеренными параметрами на микропроцессорный контроллер "Ремиконт-112". Контроллер подключен к пульту управления и к ПЭВМ, на экран которой выводится информация в виде мнемосхем (подробней в пункте 1.7.1.). Оператор может управлять ходом технологического процесса изменяя контролируемые параметры с пульта управления или с ПЭВМ.
1.4.2 Описание математической модели
Рассматривая водогрейный котел в целом можно выделить три основных контура: температуры, давления и соотношения газ-воздух. Но основным все таки является контур по температуре (см. приложение 3).
Для анализа совместной работы инерционного контура регулирования температуры и малоинерционного контура регулирования соотношения рассмотрим математическую модель двухконтурной системы.
Система регулирования температуры в котле является двухконтурной подчиненной. Внешний контур осуществляет регулирование температуры по сигналу рассогласования расхода газа. Сигналу рассогласования поступает на вход регулятора подачи газа, с которого поступает на трехпозиционный регулятор, который определяет направление вращения электродвигателя. Электродвигатель с помощью РО управляет положением заслонки, вследствие чего меняется подача газа. С заслонки сигнал, определяющий расход топлива, поступает на объект регулирования.
Внутренний контур регулирования расхода воздуха настроен так, что осуществляет подачу воздуха в объект регулирования в строгом соответствии с подачей топлива, поэтому его можно представить как отдельный контур.
Внутренний контур осуществляет регулирование расхода воздуха по сигналу рассогласования расхода. Сигнал задания расхода получается в результате увеличения сигнала расхода топлива в
раз. Сигнал задания расхода поступает на сравнивающий элемент. Сигнал рассогласования расхода воздуха поступает на регулятор расхода. С регулятора сигнал поступает на вентилятор с частотно – регулируемым приводом, в результате чего меняется частота вращения вала двигателя вентилятора, и следовательно, расход подаваемого в горелку воздуха.