Разработка автоматизированной системы управления многоступенчатых регенеративных прогревателей (стр. 1 из 5)

Федеральное агентство по образованию

ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

«Автоматизация технологических процессов и производств»

Тема работы:

«Разработка автоматизированной системы управления многоступенчатых, регенеративных прогревателей питательной воды»

Выполнил: студент гр. 03А1

Егоров И.В.

Проверил: Прошин И.А.

Пенза 2007г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Исходные данные

Принципиальные и функциональные схемы системы

Разработка математической модели системы

Оценка наблюдаемости, управляемости и устойчивости

Синтез системы

Синтез САУ методом динамической компенсации

Синтез САУ методом последовательной коррекции с подчиненным

регулированием координат

Модальное управление

Метод синтеза с использованием оптимизационных процедур

Заключение

Литература

Введение

Мы рассматриваем вопрос о регенеративном подогреве питательной воды в одной ступени. Можно подогрев разбить на несколько последовательных ступеней, подогревая воду в каждой из ступеней паром из отбора, имеющего давление, отвечающее температуре подогрева в данной ступени.

Максимальная экономия достигается, как видно из фиг. 18, при подогреве питательной воды до температуры около 120°. Расход тепла в паре при конденсационном режиме без отбора 3100 ккал/квтч, при отборе пара 2 ата для подогрева воды до 120° расход тепла падает до 2920 ккал ]квтч, или на 5,5%. Это снижение расхода тепла связано с тем, что только 80% пара расширяется до конечного давления 0,04 ата, а 20 % отбираются при 2 ana и вырабатывают энергию на внутреннем тепловом потреблении станции.

Даже при высоком подогреве воздуха и сильно развитом регенеративном подогреве питательной воды на котельных агрегатах устанавливаются водяные экономайзеры, позволяющие повысить к. п. д. котлоагрегата за счет снижения температуры уходящих газов.

Для определения теоретического расхода пара на выработку 1 кдж электроэнергии при регенеративном подогреве питательной воды служит" формула (в случае двух отборов пара)

Более глубокое охлаждение продуктов горения в водяном экономайзере не представляется возможным, так как при развитом в настоящее время регенеративном подогреве питательной воды ее температура при входе в котел составляет 200° С и больше. При этой температуре продукты горения в водяном экономайзере нельзя охлаждать ниже чем до 250° С. Следовательно, воздух для горения является единственно возможной средой, которая 'позволяет охладить продукты горения до низкой температуры. Процессы горения и предварительной подготовки ряда топлив существенно интенсифицируются при предварительном подогреве используемого в этих процессах воздуха. Кроме того, при развитом в современных паросиловых станциях регенеративном подогреве питательной воды (паром из промежуточных отборов турбин) последняя приходит в котельную с относительно высокой температурой. Ввиду этого, а также в связи с переносом (в крупных котельных агрегатах значительной части кипятильных труб в топку, экономайзер даже при предельном бго развитии не всегда может осуществить нужную степень охлаждения уходящих из агрегата газов. Весь этот комплекс обстоятельств вьщвал необходимость включения в номенклатуру поверхностей нагрева современных котлоагрегатов еще одной поверхности, воздухоподогревателями, фиг. 4), в котором за счет дополнительного охлаждения продуктов сгорания подогревается подаваемый в топку воздух.

При отборе пара на подогрев конденсата, с одной стороны, уменьшается расход удельной теплоты qt на получение пара, но с другой, одновременно и уменьшается удельная работа пара /0 в турбине. Несмотря на противоположный характер этих влияний, отбор всегда повышает т),. Это объясняется тем, что при подогреве питательной воды за счет теплоты конденсации отобранного пара устраняется подвод теплоты от внешнего источника на участке 4-4' и таким образом средняя температура подвода теплоты от внешнего источника в регенеративном цикле увеличивается (подвод внешней теплоты осуществляется только на участке 4'-5-6-1).

Возможный прирост мощности за счет отключения ПВД значителен и характеризуется достаточно высокими экономическими показателями для покрытия пиков графика нагрузки. Задача эффективного участия блока в выработке пиковой и полупиковой нагрузки в будущем может полностью решаться при отключении ПВД и подогреве питательной воды до нормальной температуры за счет теплоты отходящих газов из ГТУ, введенной в состав блока для этой цели. При этом мощность ГТУ получается такой же или больше, чемДЛ^ за счет отключения ПВД, а удельный расход теплоты на выработку дополнительной мощности становится даже меньше на несколько процентов, чем при номинальном расчетном режиме работы блока.

Однако, каждый добавочный отбор пара как при постоянном конечном подогреве, так и при возрастающем наивыгоднейшем конечном подогреве все в меньшей степени повышает тепловую экономичность установки, так как с увеличением числа ступеней подогрев в каждой ступени и влияние каждой из ступеней на тепловую экономичность установки падают. Чем больше число отборов, тем выше к. п. д. регенеративного цикла при неизменном или наивыгоднейшем конечном подогреве питательной воды. Однако, с увеличением числа отборов при неправильном выборе конечного подогрева, например, при необоснованно резком его снижении, к. п. д. может упасть.

Многоступенчатый подогрев. Подогрев питательной воды до заданной конечной температуры можно осуществить, используя пар из одного отбора соответствующего возможно низкого давления. Если распределить заданный подогрев воды между несколькими подогревателями, используя также отборы более низкого давления, то уменьшится подогрев в первом подогревателе высокого давления и расход пара на этот подогреватель из первого отбора. Суммарное количество отбираемого пара при заданном подогреве питательной воды почти не зависит от числа отборов (тепло, выделяемое при конденсации 1 кг греющего пара любого отбора, почти постоянно). Однако, выработка электроэнергии отбираемым паром при включении отборов более низкого давления существенно повышается благодаря увеличению теплопадения пара, отбираемого при более низком давлении. Соответственно уменьшаются общий расход пара на турбину заданной мощности, пропуск пара в конденсатор и потеря тепла в нем

1 ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМЫ

ДПТ в настоящее время основной тип двигателя, используемый в автоматизированных системах управления. Обмотки этой машины, образующие цепь якоря и возбуждения, получают питание от источника постоянного тока. Необходимым условием непрерывного процесса электромеханического преобразования является протекание по части обмотки машины переменного тока. Выполнение этого условия в МПТ обеспечивается работой коллектора, коммутирующего постоянный ток, поступающего в якорную цепь со стороны источника питания, равной частоте вращения ротора.

Принципиальная схема МПТ имеет следующий вид:

Рисунок 1

Двигатель постоянного тока состоит из двух частей: неподвижной – статора, на котором размещается индуктор с обмоткой возбуждения, и якоря с якорной обмоткой, напряжение на которую подводится через контроллер. Якорь ДПТ имеет момент инерции J_Д. Присоединяемые к якорю рабочие органы машины с моментом инерции J_Р увеличивают суммарный момент

Механическая часть схемы:

Рисунок 2

Тогда эквивалентная схема выглядит так:

Рисунок 3

инерции на валу якоря ДПТ: J= J_Д+ J_Р. Со стороны рабочей машины на якорь действует момент сопротивления М_С.

Подаваемое на обмотку возбуждения постоянное напряжение обеспечивает создание магнитного потока Ф. В результате взаимодействия тока якоря, возникающего в результате подключения к цепи якоря источника постоянного напряжения, и этого магнитного потока на валу двигателя образуется двигательный момент М. Под разностью моментов М-М_С якорь ДПТ вращается с угловой скоростью щ. При вращении якоря в магнитном поле, создаваемом обмоткой возбуждения, в цепи якоря наводится электродвижущая сила, уравновешивающая прикладываемое к нему напряжение.

Обмотки якоря и возбуждения намотаны медным проводом и обладают активными сопротивлениями и индуктивностями.

Энергетическая диаграмма ДПТ:

Рисунок 4

Электрическая машина постоянного тока, работающая в двигательном режиме, преобразует электрическую энергию Р₁, потребляемую от источника постоянного напряжения, в механическую на валу двигателя Р₂. При этом часть мощности Р₁ идет на возбуждение, а часть теряется в виде электрических потерь в цепи якоря. Оставшаяся мощность составляет электромагнитную мощность якоря, которая преобразуется в механическую мощность. Потери магнитные, добавочные и механические покрываются за счет механической мощности. Оставшаяся часть мощности представляет полезную механическую мощность, которая обычно указывается в справочниках.

Непосредственный преобразователь электрической энергии - статическая система с полупроводниковыми переключающими устройствами, преобразующая параметры электрической энергии (количество фаз, частоту, амплитудное и действующее значение напряжения, фазовый сдвиг) путем формирования выходного напряжения каждой фазы непосредственно из отдельных участков входного напряжения без промежуточного преобразования параметров электрической энергии.