Автоматизация котла типа АВ в сельскохозяйственных предприятиях (стр. 2 из 13)
Рис.1.Горелка котла.
1.2. Управление процессами в котле.
Переходные процессы в котле протекают достаточно быстро, и поэтому выполнение технологических процессов с помощью ручного управления невозможно. Водогрейные котлы оборудуют регуляторами процесса сжигания топлива, а паровые котлы — еще и регулятором питания котла водой.
Процесс управления сжиганием топлива объединяет три взаимосвязанные системы: управления тепловой нагрузкой (т. е. мощностью котла); управления экономичностью процесса сжигания топлива; стабилизации разрежения в топке.
Управление тепловой нагрузкой сводится к стабилизации тепловой нагрузки котла, и поэтому соответствующий регулятор называется регулятором тепловой нагрузки (РТН).
Тепловая нагрузка или мощность котла в установившемся режиме пропорциональна его паропроизводительности, а последняя пропорциональна давлению пара в барабане.
Регулируемый параметр процесса выработки пара — давление пара в барабане, а регулирующее воздействие — изменение подачи в топку количество топлива и воздуха, результатом чего является изменение количества теплоты Q, выделяемой в топке, и давления в барабане р. Основным внешним возмущением при регулировании р является изменение потребления пара Gnи подачи питательной воды GnB. Оба этих возмущения не связаны с работой топки и воздействуют только на режим работы котла.
В существующих способах регулирования тепловой нагрузки объединены принципы регулирования по отклонению и по возмущению в зависимости от того, работает котел в базовом или регулирующем режиме.
В базовом режиме задача РТН — стабилизация тепловой нагрузки котла Q. При сжигании твердого топлива тепловую нагрузку котла оценивают по его паропроизводительности, а при сжигании газа или жидкого топлива она может быть определена по расходу топлива. Подачу жидкого топлива изменяют с помощью регулирующего клапана, а газообразного — регулирующей заслонки на газопроводе к котлу.
Система автоматического управления в базовом режиме настраивается таким образом, чтобы учитывать только внутренние возмущения (например, изменение качества топлива и т. д.) и не реагировать на внешние (изменение потребления пара). При изменении потребления пара, о чем свидетельствует соответствующее изменение давления р, главный регулятор изменяет задание подчиненным ему РТН отдельных котлов. В случае необходимости любой котел может быть переведен в базовый режим работы и обратно.
Управление экономичностью процесса сжигания топлива. Регулирование количества воздуха, подаваемого в топку, является основным условием экономичной работы котла. Это условие обеспечивается регулятором экономичности (РЭ), автоматически поддерживающим расчетное соотношение между количествами подаваемых в топку котла топлива GTи воздуха GB.Схема «топливо — воздух» применима в случае работы котла на газообразном топливе, расход которого может быть точно измерен. Расход воздуха в схемах РЭ измеряется по перепаду на воздухоподогревателе (Арвп). При сжигании твердого и жидкого топлива в котлах малой мощности характеристикой расхода топлива может быть принято положение исполнительного механизма ИМ регулятора РТН.
Наиболее точный способ контроля экономичности процесса горения — измерение содержания кислорода в выпускных газах. Использование этого параметра в схемах регулирования сдерживается невысокой надежностью серийных газоанализаторов.
Стабилизация разрежения в топке. Наличие небольшого (20...30 Па) постоянного разрежения в верхней части топки исключает выброс газов в помещение котельной, способствует устойчивости горения и является косвенным признаком материального баланса между нагнетаемым в топку воздухом GBи выпускными газами Gr.
Регулятор разрежения воздействует на направляющий аппарат дымососа, а при работе дымососа на группу котлов — на поворотную заслонку в газоходе за водяным экономайзером. Топка котла, как объект регулирования разрежения обладает весьма незначительной инерцией.
Автоматическое управление процессом питания котла водой определяется жесткими требованиями к точности поддержания ее уровня в барабане, которые объясняются опасностью заброса воды в пароперегреватель («перепитка» котла) или оголения и пережога экранных труб («упуск» уровня).
Особенность барабана котла как объекта регулирования — заполнение его двухфазной средой (пароводяной смесью), плотность которой существенно зависит от давления.
Автоматическое регулирование температуры воды осуществляется в соответствии с температурой наружного воздуха , как того требует температурный график тепловой сети
В водогрейных котельных принципы регулирования температуры Гпр прямой воды зависят от вида сжигаемого топлива.
При сжигании газа минимальная температура воды на входе в котел должна быть не менее 60
, при сжигании малосернистого мазута — 70, высокосернистого — 110 °С и более. Поскольку большую часть отопительного периода температура 7 обратной теплофикационной воды не превышает 60 °С, то нужное значение температуры воды на входе в котел достигается подмешиванием к ней с помощью рециркуляционных насосов части воды, нагретой в котлах.1.3. ПАРАМЕТРЫ КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И
СИГНАЛИЗАЦИИ.
Контролю, регистрации и сигнализации подлежат следующие технологические параметры:
· Расход питательной воды F=3,5 т/ч;
· Расход воздуха F=800
/ч;· Расход топлива F=4,5 т/ч;
· Температура t=450
в топке;· Температура воды 97
;· Содержание
=2,5% в дымовых газах;· Температура t=140
дымовых газов.Контролю, регистрации, сигнализации и автоматическому ПИ-регулированию подлежат следующие технологические параметры:
· Разрежение в топке Р=6 кПа;
· Давление пара Р=0,96 МПа;
· Уровень в котле L=1,6 м.
Предусмотреть сигнализацию состояния и дистанционное управление электроприводом дымососа мощностью 40кВт.
3.Структурная схема сетевой АСУТП.
Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием ЭВМ.
При использовании электрических приборов, ЭВМ применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса и, в третьих, сравнивая текущие знания с заданными, выдает корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Кроме того, работая в качестве управляющей системы по заданной программе, ЭВМ характеризуется гибкостью управления, т.е. появляется возможность перенастроить производство за короткое время на выпуск продукции другого качества, тем самым быстро среагировать на рынок.
В общем, система управления организована в виде двухуровневой структуры: верхний уровень и нижний уровень.
Верхний уровень реализован на базе станций оператора-технолога и оператора-инженера. Станции оснащены современными ПК. Верхний уровень обеспечивает ведение базы данных, визуализацию состояния технологического оборудования, обработку данных формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием.
Нижний уровень системы обеспечивает реализацию следующих функций:
- контроль технологических параметров;
- первичная обработка и расчет параметров;
- функционирование контуров регулирования;
-контроль безопасности и аварийную защиту технологического оборудования.