Ім'я файлу: referat1.docx
Розширення: docx
Розмір: 298кб.
Дата: 19.02.2021
скачати
Пов'язані файли:
проектна методика навчання у ПТНЗ.doc
Розширення: docx
Розмір: 298кб.
Дата: 19.02.2021
скачати
Пов'язані файли:
проектна методика навчання у ПТНЗ.doc
Реферат на тему
«Функціональна схема автоматизації прямоточного котла»
Зміст
Вступ
1. Опис технологічної схеми (технологічна карта)
2. Аналіз заданої ділянки технологічного процесу як об’єкту регулювання (вхідні та вихідні величини і взаємозв’язок між ними, збурення, регулюючі дії, статчні та динамічні характеристки)
3. Основні принципи побудови функціональної схеми автоматизації (ФСА); структурні схеми й опис контурів автоматичного регулювання та контролю
4. Опис ФСА
5. Основні принципи побудови й опис принципової електричної схеми (ПЕС) зєднань САР одного з основних технологічних параметрів заданої ділянки ТП
6. Опис роботи систем захисту та сигналізації
7. Моделювання системи автоматичного регулювання
8. Специфікація засобів автоматизації
Висновки
Список джерел
Вступ
Впровадження автоматизації приносить значний економічний ефект за рахунок заощадження енергетичних ресурсів, збільшення виробничих потужностей, підвищення якості продукції
Важливе питання автоматизації - встановлення її раціонального рівня та об’єму, який повинен бути економічно обґрунтований, і визначення методів та засобів автоматизації.
Теплоенергетика, що відрізняється широкою механізацією технологічних процесів, високими параметрами робочого середовища, вимогами до якості їх регулювання, а також наявністю власного джерела енергії, є тією галуззю науки та техніки, де постійно знаходять своє втілення методи теорії та нові технічні засоби автоматизації. Автоматизація водогрійних та парових котлів малої та середньої потужності, що працюють на газоподібному та твердому паливі, на сьогоднішній день є необхідною умовою забезпечення економічності та безпеки експлуатації котелень.
Досвід розвинутих країн Європи показує, що сучасні засоби автоматизації стали рентабельними, так як дозволяють отримати економію тепла в межах 32...39%.
Розвиток нових сучасних методів і засобів автоматизації приводить до розширення і вдосконалення існуючих систем автоматизації котельних агрегатів. Тут ми маємо на увазі, наприклад, використання систем екстремального регулювання для оптимізації процесу горіння , застосування новітніх засобів автоматизації: сучасних мікропроцесорних контролерів, локальних систем керування і т.п. Введення в практику автоматизації найновіших досягнень техніки, безсумнівно, приведе до істотного підвищення загального рівня автоматизації теплових об’єктів.
Необхідно зауважити, що значення автоматизації не обмежується тільки її технічними і економічними сторонами. Завдяки автоматизації повністю змінилися умови і характер праці обслуговуючого персоналу. Місце робітників важкої фізичної праці – кочегарів зайняв висококваліфікований машиніст котельного агрегату, функції якого зводяться до спостерігання за роботою автоматичних пристроїв та до їх налагодження. котел автоматизація горіння газоповітряний
Таким чином, автоматизація не тільки полегшує умови праці, але також приводить до підвищення кваліфікації обслуговуючого персоналу, підвищує культуру виробництва і тому сприяє ліквідації різниці між фізичною і розумовою працею. Все це свідчить, що автоматизація є важливим фактором не тільки технічного, але також соціального прогресу .
1. Опис технологічної схеми (технологічна карта)
Прямоточний котел (мал.1.) відрізняється по конструкції від барабанного. У цьому котлі можна досягти критичних параметрів пари. Особливостями прямоточного котла є використання однократної циркуляції робочого тіла і відсутність барабана. Випарні поверхні 2 котла розташовані в нижній частині топкової камери. Топкові екрани розміщені по всій поверхні топки у виді пучків паралельно розташованих труб.
Мал.1. Принципова схема пароводяного тракту ППГ
Так як при виробленні пари в даному компонуванні відсутній барабан, то осілі солі періодично виводяться з перехідної зони 3 котла, розташованої в області помірних температур. Обсяг перехідної зони значно менший обсягу барабана, тому якість живильної води по солевмісту повинна бути дуже високою. Прямоточний котел на відміну від барабанного має меншу металоємність, а виходить, і меншу акумуляцію теплоти в металі і робочому тілі (воді і парі). Ці особливості конструкції визначають і особливості керування прямоточними казанами.
Через малу акумулюючу здатність, котел дуже швидко реагує на зміни навантаження, має високу здатність швидко "підхоплювати" навантаження. При зміні режимів роботи параметри прямоточного котла більш відчутно реагують на ці зміни.
У прямоточних котлах на відміну від барабанних значно менший вплив режиму горіння на загальний тепловий потік у їх нижній і верхній радіаційній частинах.
Оскільки прямоточні котли працюють при критичних параметрах, де зникає різниця між щільністю води і пари, то якість живильної води повинна наближатися до якості вироблюваної пари. Крім того, у прямоточних котлах використовується вторинний перегрів пари, що підвищує загальне використання теплоти.
Для правильної оцінки властивостей котлів як об'єктів керування розглянемо особливості їхньої роботи.
У барабанному котлі відхилення параметрів від заданих може відбуватися як при зміні навантаження котла, так і під впливом інших факторів.
Збільшення навантаження викликає підвищене споживання пари турбінами, що приводить до зниження тиску в барабані 4 і паропроводах. Для відновлення тиску необхідно збільшити подачу палива, а виходить, і повітря, тобто підтримувати оптимальне співвідношення паливо - повітря, при цьому змінюється тепловий режим як по газоповітряному тракті, так і по пароводяному.
Таким чином, підтримка навантаження зв'язана з регулюванням тиску пари, де регулюючим впливом є зміна подачі палива. Котел повинний мати регулятор теплового навантаження (РТН). Для забезпечення мінімуму втрат при спалюванні палива необхідний також регулятор економічності горіння, що підтримує задане співвідношення паливо-повітря зміною потоку повітря від дуттєвого вентилятора. Подача живильної води повинна відповідати витраті вироблюваної пари. Проміжною ланкою між парою і водою служить барабан. Заданий рівень води в барабані котла визначає не тільки ця відповідність, але і його безаварійну роботу, тому рівень Нб варто регулювати, впливаючи на регулювальний живильний клапан (РЖК). Продукти згоряння (у виді топкових газів) виводяться через димову трубу , при цьому в котлі повинна підтримуватися визначена ступінь розрідження SТ у верхній частині топки, що охороняє від викиду продуктів згоряння в приміщення. Топкові гази відсмоктуються димососами. Солі, що залишилися після паро перетворення виводять з барабана безупинною продувкою через продувний клапан.
Конструктивні особливості прямотечійного котла визначають і його властивості як об'єкта керування. При відсутності барабана границя між водою і парою може змінюватися в залежності від паропродуктивності, кількості підведеної теплоти і витрати живильної води. Це приводить до досить різких температурних змін і відхиленням тиску на виході з котла, що визначає вибір регуляторів харчування (РХ) і палива (PП) у якості основних. Ускладнюється регулювання температури пари, тому що зростає вплив витрати живильної води і палива. Таким чином, у прямоточних котлах повинне підтримуватися більш тверде співвідношення між водою і паливом. Схеми регулювання подачі палива і повітря і видалення топкових газів можуть бути аналогічні таким же схемам у барабанних казанах.
Технологічна карта.
Таблиця
| № п/п | Назва параметру | Одиниця вимірювання | Номінальне значення | Допустимі відхилення |
| 1 | Продуктивність котла фактична | т/год | 200 | ±100 |
| 2 | Тиск пари на виході котла | МПа | 13 | ±10% |
| 3 | Температура пари | 0С | 555 | ±10% |
| 4 | Витрата палива фактична | т/год | 50 | ±50% |
| 5 | Тиск палива: | кПа | 150 | ±10% |
| 6 | Температураповітря: перед пальниками за ДВ | 0С 0С | 250 25 | ±10% ±10% |
| 7 | Тиск повітря: за вентилятором перед пальником | кПа кПа | 3,3 3 | ±10% ±10% |
| 8 | Розрідження: в топці за котлом за ВЕ | кПа кПа | 3 3 | ±10% ±10% |
| 9 | Вміст О2 за к/агрегатом | % | 3 | ±5% |
| 10 | Коефіцієнт надлишку повітря | -- | 1,25-1,3 | |
2. Аналіз заданої ділянки технологічного процесу як об’єкту регулювання (вхідні та вихідні величини і взаємозв’язок між ними, збурення, регулюючі дії, статчні та динамічні характеристки)
Відмінною рисою котлових агрегатів із шахтно-млиновою топкою є відсутність проміжного бункера в системі приготування пилу. Готовий пил виноситься з млина первинним повітрям і вдувається безпосередньо в топку котлового агрегату. Зміна режиму роботи котлового агрегату може бути зроблено тільки зміною режиму роботи млиновоюї системи.
Кількість пилу, внесена в топку в одиницю часу, залежить як від витрати сирого палива, так і від витрати первинного повітря. Причому кожний з цих факторів у різному ступені впливає на характер виносу пилу в топку, а отже, і на продуктивність котлового агрегату. При зміні тільки витрати сирого палива в млин винос пилу відбувається з великою інерційністю. Зміна ж витрати первинного повітря через млин практично миттєво приводить до виносу додаткової кількості пилу з млина в топку. При цьому додаткове збільшення палива в топку обумовлюється виносом більш грубих часток пилу і має тимчасовий характер. У сталому режимі винос кількості пилу відновлюється до первісного значення. Тому для поліпшення якості процесу регулювання теплового навантаження котлових агрегатів із шахтно-млиновими топками зміну продуктивності млина необхідно здійснювати одночасно впливом на витрату сирого палива і на витрату первинного повітря. На мал. 2 приведені тимчасові характеристики котлового агрегату із шахтними млинами, як об'єкта регулювання навантаження при збуренні паливом (крива 1), первинним повітрям (крива 2) і при одночасному збуренні паливом і первинним повітрям (крива 3). Запізнення і постійна часу імпульсу по витраті пари при збуренні паливом відповідно складають τ1 = 100 с і Т1 = 300 с, а при збуренні первинним повітрям τ2=10 с і Т2 = = 60 с.
Для котлів із шахтно-млиновими топками характерна картина зміни вмісту вільного кисню О2 у димових газах. Якщо при збуренні паливом характер зміни О2 відбувається монотонно з запізненням τ=100 с і постійної часу Т= 200 с (крива 1, мал. 2,б), то при збуренні первинним повітрям, що одночасно викликає зміну витрати загального повітря, тимчасова характеристика по О2 (крива 2, мал. 2,б) через 20 с через додатковий винос палива починає відхилятися убік , протилежну знаку нанесеного збурення. Тільки після того, як винос акумульованого пилу з млина припиниться, тимчасова характеристика починає змінюватися убік , що відповідає знаку нанесеного збурення. Якщо збурення наноситься витратою загального повітря при стабілізованій витраті первинного повітря (крива 3, мал. 2,б), то винос додаткової кількості палива з первинним повітрям не виробляється і тимчасова характеристика по О2 здобуває монотонний характер. Таким чином, динамічні властивості котлових агрегатів із шахтними млинами значною мірою залежать від режиму зміни первинного повітря.
Для регулювання також використовується імпульс по завантаженню млина, величину якого можна визначити по перепаду тиску на млині чи по потужності споживаній електродвигуном млина. Потужність електродвигуна більш точно характеризує завантаження млина, чим аеродинамічний опір. Контроль і регулювання режиму роботи млина по потужності електродвигуна не тільки поліпшують якість регулювання навантаження котлового агрегату, але і забезпечують одночасно захист млина від перевантаження.
Величина потужності, споживаної електродвигуном при збуренні паливом, починає змінюватися через 10 с, а при збуренні первинним повітрям - практично без запізнювання. Однак постійна часу в обох випадках дуже значна: Т= 160÷170 с. На мал. 2,в приведені криві зміни потужності електродвигуна в часі при збурюванні паливом (1) і первинним повітрям (2).
При регулюванні навантаження і витрати повітря котлових агрегатів із шахтними млинами застосовується кілька варіантів схем, вибір яких залежить від багатьох технологічних факторів.
Так, наприклад, регулювання витрати первинного повітря при зміні навантаження котла з метою поліпшення динаміки процесу не завжди прийнятно за умовами економічності процесу горіння, тому що значна зміна витрати первинного повітря викликає зміна дрібності помелу. Для деяких видів палива (фрезерний торф) допускається значна зміна витрати первинного повітря, в інших же випадках потрібно підтримувати практично постійну витрату первинного повітря для всіх навантажень.
3. Основні принципи побудови функціональної схеми автоматизації (ФСА); структурні схеми й опис контурів автоматичного регулювання та контролю
Способи регулювання витрати первинного повітря залежать від аеродинамічної характеристики повітряного тракту.
При великому опорі повітропроводу первинного повітря, коли при цілком відкритих шиберах через цей повітропровід не забезпечується необхідна подача первинного повітря, регулювання його здійснюється за рахунок впливу на шибери вторинного повітря. Іноді співвідношення аеродинамічних характеристик повітропроводів первинного і вторинного повітря може бути таким, при якому необхідна зміна витрати первинного повітря досягається тільки за рахунок зміни витрати загального повітря при незмінному положенні шиберів первинного повітря. На мал.3 приведені функціональні схеми систем регулювання навантаження і процесу горіння для котлових агрегатів із шахтними млинами. Система автоматичного регулювання, зображена на мал. 3,а, здійснюється за схемою "коректуючий регулятор тиску - тепло".
Коректуючий регулятор тиску КР1 відповідно до навантаження, що змінилося, одночасно змінює витрату палива через регулятор теплового навантаження РТН, витрата загального повітря Vз.п через регулятор витрати загального повітря ВЗП і витрата первинного повітря Vп.п. через регулятор первинного повітря РПП. Крім того регулятор загального повітря одержує імпульс по витраті загального повітря і коригувальний імпульс від КР2 по вмісту О2 у газах, що відтікають, а регулятор витрати первинного повітря одержує імпульс по витраті первинного повітря і вплив від регулятора палива через динамічний зв'язок ДЗ. Регулятор розрідження РР одержує імпульс по розрідженню в топці ST і динамічний зв'язок від регулятора загального повітря.
Динамічний зв'язок від регулятора палива до регулятора первинного повітря сприяє форсуванні млина в перехідних режимах. На мал. 2,б, приведений другий варіант функціональної схеми системи регулювання навантаження і процесу горіння казанових агрегатів із шахтними млинами. Функціональна схема побудована за принципом послідовного впливу. Коректуючий регулятор тиску відповідно до зміни тиску пари в магістралі Рм змінює завдання регулятора загального повітря. По величині витрати загального повітря Vз.п виробляється зміна палива в шахті млину регулятором палива. Для придушення внутрішніх збурень, зв'язаних з незакономірною зміною подачі палива в один з млинів, використовується імпульс по швидкості зміни середньої потужності електродвигунів працюючих млинів. У приведеній функціональній схемі регулятор палива виконує функції регулятора економічності. Регулювання витрати первинного повітря здійснюється регуляторами первинного повітря, установленими на кожному млині. Регулятор підтримує задане співвідношення "витрата загального повітря - витрата первинного повітря". У функціональних схемах мал.2 і в інших схемах регулювання процесу горіння барабанних котлів імпульс по вмісту О2 у газах, що виходять, використовується як коректуючий. У такій схемі коректуючий імпульс по О2 можна відключити без порушення працездатності системи. В експлуатаційного персоналу електростанцій існує думка, що імпульс на О2 у газах, що виходять, є дуже ненадійним і до того ж має велику інерційність.
Тривалий досвід експлуатації магнітних газоаналізаторів на ряді електростанцій і випробування, проведені ОРГРЭС, показали, що при виконанні необхідної профілактики ці прилади мають достатню надійність, необхідну точність виміру кисню в газах, що ідуть, і цілком прийнятну інерційність. Так, час запізнювання для деяких типів газозаборних пристроїв може бути зменшене до 13-15 сек. Тому становлять значний інтерес деякі схеми регулювання, у яких імпульс по О2 використовується не як коректуючий, а як основний, визначаючий динаміку системи регулювання.
На мал.4 зображена функціональна схема регулювання навантаження і процесу горіння котлового агрегату, в який імпульс по О2 використовується в якості основного. У цій схемі коректуючий регулятор КР відповідно до зміни тиску пари в магістралі Рм впливає на регулятор загального повітря РП. Як зворотний імпульс для регулятора повітря використовується витрата повітря Vз.п Для форсування мірошницької системи при переході котлового агрегату на нове навантаження регулятор загального повітря РВП впливає через пристрій динамічного зв'язку ДЗ на регулятор палива РП. Крім того, регулятор палива одержує основний імпульс по О2 і зникаючий імпульс через диференціатор Д по швидкості зміни середньої потужності електродвигунів Nср. Регулятор розрідження РР виконаний за звичайною схемою з імпульсом по розрідженню у верхній частині топки ST и динамічним зв'язком ДЗ від регулятора повітря.
Схема має ряд переваг у порівнянні з раніше розглянутими на мал.4. Вище було показано, що режим подачі первинного повітря значно впливає на економічність роботи котельного агрегату і залежить від складу палива і припустимих відхилень дрібноти помелу. Працездатність цієї схеми не порушується при будь-якому режимі подачі первинного повітря при відповідному виборі настроювань пристрою динамічного зв'язку, тобто витрата первинного повітря може підтримуватися постійним у всьому діапазоні зміни чи навантажень змінюватися пропорційно навантаженню, чи взагалі не регулюватися (шибери первинного повітря цілком відкриті). Схема вимагає меншу кількість апаратури в порівнянні з іншими схемами для котлових агрегатів із шахтними млинами, що робить її більш економічною і досить простою у налагодженні. Незважаючи на те, що розглянута схема має спрощену структуру, вона забезпечує гарну якість перехідних процесів при ліквідації як внутрішніх, так і зовнішніх збурень.
4. Опис ФСА
На листі 1 зображена функціональна схема паливо-повітряного тракту котлового агрегату.
В якості основного імпульсу для регулювання співвідношення паливо-повітря використаний імпульс по вмісту кисню в димових газах, що отримується від термомагнітного газоаналізатора поз. 7-2, уніфікований сигнал з виходу якого поступає на вхід регулятора палива поз. 7-3, який через блок керування поз. 7-4 формує аналоговий уніфікований сигнал для регулятора частоти обертів поз. 7-5, що змінює продуктивність живильника сирого вугілля млина. Крім цього на вхід регулятора палива поступає імпульс через диференціатор Д по швидкості зміни середньої потужності електродвигунів.
Відомо, що режим подачі первинного повітря значно впливає на економічність роботи котельного агрегату і залежить від складу палива і припустимих відхилень дрібноти помелу. Структура регулятора загального повітря вибрана так, що працездатність цієї схеми не порушується при будь-якому режимі подачі первинного повітря при відповідному виборі настроювань пристрою динамічного зв'язку, тобто витрата первинного повітря може підтримуватися постійним у всьому діапазоні зміни чи навантажень змінюватися пропорційно навантаженню, чи взагалі не регулюватися (шибери первинного повітря цілком відкриті). У цій схемі коректуючий регулятор поз. 2-2 відповідно до зміни тиску пари в магістралі, що вимірюється тензорезисторним перетворювачем поз. 2-1, впливає на регулятор загального повітря поз. 8-2. Як зворотний імпульс для регулятора повітря використовується витрата повітря, що визначається за перепадом тиску димових газів на економайзері за допомогою тензорезисторного давача перепаду тиску поз. 8-1. Для форсування млинової системи при переході котлового агрегату на нове навантаження регулятор загального повітря впливає через пристрій динамічного зв'язку, який запрограмований у регуляторі загального повітря, на регулятор палива. Регулятор розрідження поз.3-2 виконаний за звичайною схемою з імпульсом по розрідженню у верхній частині топки, що поступає від тензорезисторного перетворювача поз. 3-1 та динамічним зв'язком від регулятора повітря. Регулятор загального повітря формує імпульсний сигнал, що поступає через блок ручного керування поз.3-4, що забезпечує вибір режимів регулювання „Ручно – Автомат”, чи навпаки, на магнітний підсилювач поз. 3-4, який комутує силові кола виконавчого механізму поз. 3-5, що змінює кут нахилу лопаток витяжного вентилятора ВВ1. Режим роботи вентиляторів ВВ2 і ДВ2 задається ручно від блоків ручного керування, відповідно поз. 10-1 і 11-1.
Контроль за перебігом процесу здійснюється при допомозі індикаторів значень регульованої величини, що є в регуляторах. Крім цього також контролюється температура первинного повітря після вентилятора і економайзера поз. 1-3. Також контролюються тиск пило-повітряної суміші поз. 4-2, яка подається в млин, та тиск первинного повітря після вентилятора поз. 6-2.
5. Основні принципи побудови й опис принципової електричної схеми (ПЕС) зєднань САР одного з основних технологічних параметрів заданої ділянки ТП
На листі представлена принципова електрична схема контуру регулювання витрати повітря.
Для живлення стабілізованою напругою постійного струму 36 ± 0,72 В перетворювачів типу “Сапфір-22ДА”, і “Сапфір-22ДД” використовується блок живлення БП-36-2к двоканального виконання.
Струмовий сигнали від перетворювача А1 (поз 2-1)“Сапфір-22ДА”(тиск в паровому колекторі) поступає на клемно-блочний з’єднувач КБЗ-25-01 на клеми1,2,що з’єднує тензорезисторний перетворювач з коректуючим регулятором А4 (поз 2-2). Вихідний сигнал цього регулятора через той самий клемно-блочний з’єднувач з клем 8-9 поступає на вхід основного регулятора А9 (поз 8-2) на клемно-блочний з’єднувач КБЗ-25-01 на клеми 4 і 5, також на клеми 1 і 2 цього з’єднувача поступає сигнал від перетворювача різниці тисків А8(поз 8-1)“Сапфір-22ДД”, (перепад тиску повітря на економайзері). Живлення імпульсних вихідних кіл здійснюється від внутрішнього блока живлення регулятора клеми 23 і 24 з’єднувача КБЗ-28Р-01. Вихідні імпульсні сигнали зі з’єднувача з’єднувач КБЗ-28Р-01 (клеми 19, 20 і23) поступають на входи 13 і 16 блоку ручного управління А5(поз 8-3). БРУ-5. На клеми 1 і 2 також з клем 3-4 підсилювача резистивного сигналу А6 БУ-30(поз 8-3). поступає уніфікований аналоговий сигнал 0-5 мА про положення регулюючого органу. Резистивний сигнал на клеми 1,2,3 приходить від вмонтованого у виконавчому механізмі А3 (поз 8-5) резистивного давача, клеми 13,14,15. Для живлення імпульсних виходів клема 6 БРУ-5, з’єднаний з клемою 24 з’єднувача КБЗ-28Р-01 регулятора повітря і з клемою 10 пускача ПБР-2М. Для однофазних двигунів використовується пускач типу ПБР-2М. Входи 1,2 під’єднуються до живлення; 3–вихід ”менше”; 4–вихід ”середній”; 5–вихід ”більше”; 6–вихід електромагніту, який використовується для електричного гальма; 7–вхід “менше”; 8–вхід “середній”; 9– вхід “більше”; 10–вихід дистанційний.
Імпульсні виходи, які надійшли на входи блока ручного управління БРУ-5, з його виходів(клеми 12, 15) поступають на виконавчий механізм МЭО-40/25-0,25-85 -клеми 6,10 відповідно, і через кінцеві вимикачі повертаються на клеми 7 і 9 ПБР-2М. Силові кола керування виконавчим механізмом з клем 4, 3, 5, ПБР-2М поступають на клеми 1, 2, 3 двигуна МЭО-40/25-0,25-85.
6. Опис роботи систем захисту та сигналізації
Схему захисту газоповітряного тракту котла не можна розглядати відокремлено від системи захисту котлоагрегату, оскільки при практично всіх аварійних ситуаціях припиняється подача палива, вимикається дуттєвий вентилятор, продувається котел. Структурна схема захисту газоповітряного тракту прямо токового котла показана на мал. 5.
При порушенні режиму горіння діє тепловий захист котла від зменшення яскравості факела і погасанні факела. Цей захист передбачений для всіх газомазутних і пилевугільних котлів. Сигнал від фотодавачів поз.9-1 поступає на логічні елементи І, з’єднанані з відключаючим пристроєм, котрий відключає дуттєві вентилятори і при допомозі схеми блокувань інші агрегати. Слід звернути увагу, що між датчиком і логічним елементом встановлюють реле затримки з витримкою часу 10с. При зменшенні яскравості горіння факела, для відвернення зупинки котла, або неправдивих спрацювань захистів, захист діє на включення газових або мазутних пальників підсвітки (ПП). Витримка часу до 10с гарантує також безпечне повторне запалювання факела за рахунок акумульованого тепла в паленищі. Захист котла від погасання факела оснащується системою сигналізації.
Захист, що здійснює зупинку котла, при порушенні подачі живильної води ЖВ починає діяти на зменшення її витрати Fжв до 30% номінальної. В схему захисту поступає також сигнал по тиску за регулюючим живильним клапаном рржк. Таким чином логічний елемент І включає релейну схему, якщо одночасно з сигналом по витраті живильної води є підтверджуючий сигнал по тиску за регулюючим живильним клапаном. При цьому захист спрацьовує на включення резервних живильних насосів. Якщо зафіксована відмова в роботі резервних живильних насосів, то захист відключає через деякий час (=15-20с) паровий котел, через схеми блокування.
Захист від розриву труб водяного економайзера спрацьовує при порушенні нормальної роботи випарювального контуру. Одним з її сигналів служить небаланс витрат води F до і після водяного економайзера. В якості підтверджуючого сигналу використовують підвищення температури пари за верхньою радіаційною частиною tврч. Система захисту зупиняє котел з витримкою часу =20с.
Захист від розриву труб економайзера при наявності двох сигналів виконується на логічних елементах І. По такій схемі також будують інші захисти поверхонь нагріву.
Для котлів з надкритичними параметрами необхідно встановити захист від підвищення (пониження) тиску пари перед вмонтованою засувкою. Цей захист виконують по схемі “два з двох” на логічних елементах І. Спрацьовування її контактів приводить до відключення котла і агрегатів, що забезпечують його роботу.
Технологічна сигналізація входить в систему управління енергоблоком і призначена для оповіщення оперативного персоналу про недопустимі відхилення параметрів і режимів роботи обладнання.
7. Моделювання системи автоматичного регулювання
Зміна потужності електродвигуна при збуренні паливом.
Експерементальна крива розгону об’єкта регулювання
функція передачі буде мати вигляд:
Розрахунок оптимальних параметрів настроювання за методом розширених частотних характеристик
Цей метод базується на амплітудно-фазовому критерії стійкості (критерій Найквіста), який можна інтерпретувати як критерій запасу стійкості, якщо замість звичайних частотних характеристик застосувати розширені частотні характеристики.
Розширена частотна характеристика елементу з відомою функцією передачі визначається заміною в ній оператора Лапласа
де - кругова частота;
– ступінь коливальності, яка характеризує запас стійкості; 
абсолютне значення дійсної частини комплексного кореня характеристичного рівняння.Умова забезпечення заданого запасу стійкості формулюється на основі амплітудно-фазового критерію стійкості Найквіста, в якому застосовуються розширені частотні характеристики розімкненої системи автоматичного регулювання
, (1)
де
розширена амплітудно-фазова характеристика (АФХ) об’єкта регулювання; 
розширені дійсна та уявна частотні характеристики об’єкта регулювання. 
розширена АФХ регулятора. Для спрощення запису позначимо 
а) розрахунок параметрів настроювання ПІ-регулятора.
Розширена АФХ ПІ-регулятора записується у вигляді
. (2)
. (3)Змінюючи частоту в діапазоні
(
- частота, що відповідає параметру настроювання І-регулятора; 
- частота, що відповідає параметру настроювання П-регулятора) розраховують область параметрів настроювання ПІ-регулятора на задану ступінь коливальності mзад. Аналітично частоти і можна визначити з рівнянь
.Графічно границя області заданого запасу стійкості представлена на мал. 7.
На цьому ж графіку показана область параметрів настроювання регулятора, що виводять САР на границю стійкості (m=0). Якщо вважати, що діючі в САР збурення є низькочастотними (зокрема детерміноване збурення у вигляді стрибка є низькочастотним), то оптимальні параметри настроювання розраховують при частоті
, при якій 
. Для випадкових збурень вибирають параметри настроювання з границі області запасу стійкості на робочій частоті 
. Графік залежностей Кр від Kp/Tіз
Кр max=1.459 Kp/Tіз=0.019
Складемо САР в SIMULINK
Отримаємо
Графік перехідного процесу одноконторної САР з ПІ-регулятором
Функція передачі ПІД-регулятора має вигляд
(6)де, крім зазначених, Тд – час диференціювання.
В загальному випадку границя заданого запасу стійкості є деякою поверхнею в тривимірному просторі параметрів настроювання
. Якщо один з параметрів зафіксувати, то розрахунок зводиться до визначення двох інших параметрів настроювання. Так, якщо задатись часом диференціювання 
, то значення двох інших параметрів настроювання ПІД-регулятора 
розраховують за формулами
(7)Для заданих значень
в площині параметрів будується границя області запасу стійкості, з якої визначають оптимальні значення параметрів настроювання 
. Для деяких типів аналогових регуляторів розраховані оптимальні значення параметрів настроювання ПІД-регулятора повинні задовольняти умові
.Якщо остання умова не виконується, то необхідно зменшити час диференціювання і повторити розрахунок.
Складемо програму в середовищі MATLAB для розрахунку ПІД-регулятора для
Графік залежностей Кр від Kp/Tіз
Кр max=4.4322 Kp/Tіз=0.0632 Тд=100
Складемо САР в SIMULINK
Отримаємо
Графік перехідного процесу в одноконторній САР з ПІД регулятором
8. Специфікація засобів автоматизації
| № | № позицiї | Технологiч-ний параметр | Мiсце встанолення ТЗА | Назва та коротка технiчна характеристика ТЗА | Тип |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 1-1, 1-2 | температура | по місцю | Термометр опоровий платиновий. Діапазон вимірювання –200-6500С НСХ 10П, клас допуску А | ТОП |
| 2 | 3-1, 6-1 | Розрідження в топці котла | по місцю | Вимірювальний перетворювач розрідження в уніфікований сигнал 0-5 мА діапазон вимірювання 0-400Па | Сапфір 22ДИВ-2240 |
| 3 | 8-1 | Витрата | по місцю | Перетворювач різниці тисків в уніфікований сигнал 0-5 мА, діапазон вимірювання 0-20кПа, клас точності 0,5 | Сапфір 22ДД-2420 |
| 4 | 2-1, 4-1 | тиск | по місцю | Перетворювач надлишкового тиску в уніфікований сигнал 0-5 мА Діапазон вимірювання 0-1,6 мПа, клас точності 0,5 | Сапфір 22ДИ-2160 |
| 5 | 7-1, 7-2 | Концентрація О2 в димових газах | Димохід | Газоаналізатор термомагнітний кл.т. 1,0, вих сигн. 0-5 мА | МН5-106-2 |
| 6 | 9-1 | контроль полум’я | на щиті (ФДЧ по місцю) | Прилад котролю полум’я Ф34.2 з фотодавачами частотного типу ФДЧ. Комутаційна здатність контактів реле контролю полум’я по постійній напрузі 6-30 В, по змінній напрузі 6-220 В, по постійному струму 0.05-0.1 А по змінному 0.1-0.3А | Ф34.2 |
| 7 | 5 | Тиск | Технологічне обладнання | Реле розрідження, межі спрацювання 0,2-1 МПа, розкид спрацювання 3, робочий тиск –200-0-20060кПа | РД-2Р |
| 8 | 3-3, 7-4, 8-3,10-1, 11-1 | | на щиті | Блок ручного управління импульсним ВМ. Вхідні сигнали: 0(4)-20мА, 0-5мА. 0-10В Живлення220В, 50Гц Комутаційна спроможність контактів по постійній напрузі <30 В, по змінній напрузі < 220 В, по постійному струму < 0,25 А по змінному <0.1А. Вихідна напруга ±24 B | БРУ-5 |
| 9 | 2-2; 3-2; 7-3; 8-2 | | Щит | Мікропроцесорний регулятор, для високоточного регулювання з управлінням від ЕОМ, П, ПІ, ПІД,похибка вимірювання 0,2%, 2 канали, 10П, вих. Сигнал 0-5 мА, 4 вільно програмовані дискретні виходи, протокол ModBus RS 485 | МИК-22 |
| 10 | 1-3, 4-2, 6-2 | | на щиті | Індикатор технологічний мікропроцесорний . Кількість каналів вимірювання-2, вхідні сигнали 0-5мА, 0(4)-20мА,0-10В. | ИТМ-22 |
| 11 | 7-5 | витрата повітря | по місцю | Частотний перетворювач. Діапазон вихідної частоти 0-480Гц, частота комутації 4-16кГц. Напруга живлення 320-440В | Lenze 8200 HVAC |
| 12 | 3-4; 8-4, 10-2, 11-2 | | по місцю | Пускач безконтактний реверсивний потужність керування <4 Вт. Напруга на котушках , що втягують , 24 В постійного струму або 220 В змінного струму. Потужність керованого електродвигуна 0,27 кВт. Комутуюча напруга – трифазна мережа змінного струму, 380/ 220 В | ПБР-2М |
| 13 | 3-5; 8-5; 10-3; 11-3 | | по місцю | Електричний виконавчий механізм однообертовий. Номінальний крутний момент 40(Н*м),номінальний час ходу валу 25(с),номінальний повніий хід валу 0.25 (оберта). | МЭО-40/25-0.25 |
| 14 | SB1$ SB2 | | на щиті | Кнопка управління (зняття звукового сигналу, перевірка сигналізації) | КМЕ-111 |
| 15 | 9-2 | Загазованість приміщення | Стіна | Датчик загазованості мікроконцентрацій паливного газу | СГБ1-5 |
| 16 | HA | | | Дзвінок голосного бою, 220В | МЗ-1 |
| 17 | HL1-HL11 | | Пульт | Табло сигналізації | ТСБ-2 |
| | 7-1 | Струм приводу млина | Силовий дріт | Перетворювач змінного струму 0-25А вихідний сигнал0-5 мА кл.т. 1,0. | Е842/1 |
Висновки
Розвиток нових сучасних методів і засобів автоматизації дає можливість розширення і вдосконалення існуючих систем автоматизації котельних агрегатів. Зокрема у цьому проекті використана система оптимального регулювання для оптимізації паливо-повітряного тракту прямоточного котла, зі застосування новітніх засобів автоматизації: сучасних локальних систем керування на базі мікропроцесорних локальних регуляторів.
Запропонована схема вимагає меншу кількість апаратури в порівнянні з іншими схемами для котлових агрегатів із шахтними млинами, що робить її більш економічною і досить простою у налагодженні. Незважаючи на те, що розглянута схема має спрощену структуру, вона забезпечує гарну якість перехідних процесів і добре справляється з ліквідацією як внутрішніх, так і зовнішніх збурень.
Список джерел
Попович М. Г., Ковальчук О. В. Теорія автоматичного керування: підручник. 1997.
Голубятников В. А., Шувалов В. В. Автоматизация производственніх процессов и АСУП в химической промышленности . – М.: Химия, 1978. – 376с.
Евдокимов В. В. Автоматизированные системы управления промышленными предприятиями. – Л.: Машиностроение, 1975. – 193с.
4. Плетнев Г. П. Автоматизированые системы управления объектами тепловых электростанций. – М.: МЭИ, 1995