Студопедия

КАТЕГОРИИ:

Авто Автоматизация Архитектура Астрономия Аудит Биология Бухгалтерия Военное дело Генетика География Геология Государство Дом Журналистика и СМИ Изобретательство Иностранные языки Информатика Искусство История Компьютеры Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлы и Сварка Механика Музыка Население Образование Охрана безопасности жизни Охрана Труда Педагогика Политика Право Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радио Регилия Связь Социология Спорт Стандартизация Строительство Технологии Торговля Туризм Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Ценнообразование Черчение Экология Эконометрика Экономика Электроника Юриспунденкция

Анализ технологического процесса как объекта управления

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Курсовой проект по дисциплине

«АТПиП»

Тема: «Разработка АСР уровнем воды в барабане котла БКЗ 160/100»

Выполнил:

Студент 552 гр

______________ Пермин Д.С

Подпись

Проверил:

Руководитель ______________ Попов В.Б.

Подпись

Санкт-Петербург

2012 г.

Анализ технологического процесса как объекта управления

В современных котлах движение воды и пароводяной смеси конструктивно организуется таким образом, что восходящие потоки пароводяной смеси изолируются от нисходящих потоков воды, т.е. создаются циркуляционные контуры. Циркуляционный контур является замкнутым, так как трубы, составляющие его, соединяются между собой барабанами или коллекторами. Он имеет обогреваемый (справа) и не обогреваемый (слева) участки. В обогреваемой части контура происходит интенсивное парообразование, поэтому этот участок контура оказывается заполненным не водой, а смесью кипящей воды с паром.

Рис.1

Водяной объём котла 48.7 м3

Паровой объём котла 28.2 м3

В слабо обогреваемом участке контура (или совсем не обогреваемом) парообразование происходит значительно менее интенсивно или совсем не происходит. Поэтому правый участок контура будет заполнен водой или смесью воды с очень малым количеством пара. Плотность пара значительно меньше плотности воды, нагретой до температуры кипения, но не включающий еще пузырьков пара. Следовательно, пароводяная смесь, заполняющая обогреваемую часть контура, всегда имеет меньшую плотность по сравнению с водой или пароводяной смесью, находящейся в слабо обогреваемом участке контура. Разница весов сообщающихся между собой столбов жидкости нарушает их равновесие; создается движущий напор, который и обеспечивает циркуляцию, т.е. круговое движение воды и пароводяной смеси вдоль поверхности нагрева по замкнутому контуру.

При непрерывном подводе тепла к поверхности нагрева убыль пара, выносимого из обогреваемой части контура, все время пополняется, в результате чего разность объемных масс в обеих частях контура стабилизируется на определенной величине. Поэтому движение пароводяной смеси будет непрерывным с определенной скоростью. При установившейся циркуляции движущей напор уравновешивается силами сопротивления.

В водотрубных котлах с естественной циркуляцией циркуляционный контур состоит из нескольких параллельно включенных более обогреваемых и менее обогреваемых (или совсем не обогреваемых) труб, объединяемых барабанами или коллекторами в замкнутый контур. При этом трубы с восходящим потоком пароводяной смеси называют подъемными, а с нисходящим потоком воды - опускными.

Обогреваемые(подъемные) трубы могут вводиться непосредственно в барабан котла или в собирающий коллектор. В последнем случае пароводяная смесь из коллектора отводится в барабан котла с помощью пароотводящих труб.

Система параллельных труб, имеющих одинаковое конструктивное оформление и тепловую нагрузку, называется звеном циркуляционного контура.

В опускные участки циркуляционного контура обычно поступает вода, несколько недогретая до кипения, так как она смешивается с относительно менее нагретой питательной водой, поступающей в котел. В следствии недогрева воды кипение ее начинается на некотором расстоянии от начала обогреваемого участка. Часть участка контура, по длине которого производится подогрев воды до температуры кипения, называют экономайзерным участком обогреваемой высоты подъемных труб, Та часть контура, где происходит образование и движение пара - паросодержащим участком.

Эконономайзерный участок и вся паросодержащая часть контура (как обогреваемая, так и не обогреваемая)вплоть до уровня воды в барабане котла составляют полезную высоту циркуляционного контура.

Одной из основных величин, определяющих условия движения пароводяной смеси в циркуляционном контуре, является скорость циркуляции (w₀). Под последней понимается скорость, с которой вода поступает в обогреваемые трубы циркуляционного контура.

Отношение количества воды, проходящей через циркуляционный контур в единицу времени D_ц, к количеству пара, образующемуся за то же время в этом контуре D, называется кратностью циркуляции (К):

К = D_ц/D

Зависимость между расходом воды, циркулирующей в контуре (или скоростью циркуляции w₀) при заданной постоянной его паропроизводительности, и полезным напором называется циркуляционной (гидродинамической) характеристикой контура.

Рис. 2 Структура модели объекта управления

Уровень в барабане изменяется из-за увеличения или уменьшения расхода пара или поступления воды в котел, изменения тепловой нагрузки топки и давления в барабане.

Влияние на уровень тепловой нагрузки топки и давления в барабане.

С колебаниями тепловой нагрузки котла изменяется и тепловая нагрузка топки, что оказывает влияние на уровень воды в барабане. Уменьшение тепловой нагрузки топки приводит к понижению уровня, а при увеличении нагрузки уровень повышается. Такое поведение уровня объясняется изменением объема пароводяной смеси, заполняющей часть барабана (ниже зеркала испарения) и трубы топочного экрана котла. Например, при уменьшении тепловой нагрузки топки количества тепла, воспринимаемое поверхностями нагрева, уменьшается, следовательно, снижается интенсивность парообразования. При этом уменьшается объем пароводяной смеси. В результате уровень в барабане снижается при сокращении равенства подачи воды в котел и расхода пара из него. При повышении тепловой нагрузки топки объем пароводяной смеси увеличивается, что приводит к повышению уровня.

Отклонение уровня зависит от глубины и скорости, изменения нагрузки. Чем глубже и быстрее изменяется нагрузка котла, тем больше отклонение уровня от заданного объема.

На объем пароводяной смеси, а следовательно, и на уровень воды в барабане влияют также колебания давления в барабане, которые возникают при изменениях нагрузки котла. При понижении давления часть воды, составляющая пароводяную смесь, испаряется, поэтому уровень повышается. При повышении давления часть пузырьков пара, находящихся в пароводяной смеси, конденсируется, что приводит к снижению уровня. Кроме того, при повышении давления пара, уменьшается удельный объем пара, что также вызывает понижение уровня в барабане. Следует отметить, что влияние давления на поведение уровня воды в барабане оказывается меньше, чем изменение тепловой нагрузки.

Влияние на уровень расхода пара и подачи воды.

Резкое увеличение потребления пара при неизменной подаче топлива сопровождается снижением давления воды в барабане. Из-за этого возрастает объем пароводяной смеси, что приводит к повышению уровня. Это явление называют набуханием уровня.

После изменения расхода пара уровень начнет изменяться в результате появления разности между поступлением воды и расходом пара из котла и набуханием_.

Расход непрерывной продувки меняется в зависимости от нагрузки , и не оказывает существенного отклонения уровня воды в барабане котла.

Таким образом, котел как объект регулирования питания обладает рядом свойств, затрудняющих поддержание уровня в переходных режимах: запаздыванием, явлением набухания и отсутствием самовыравнивания. В следствии этого, при резких изменениях нагрузки котла, регулятор может не удержать уровень в барабане в заданных пределах. В таких случаях для уменьшения отклонения уровня, следует ограничить скорость изменения нагрузки котла: чем меньше скорость изменения нагрузки, тем меньше колебания уровня в барабане.

Рис. 3 Предложенная структура модели объекта управления

τ1<τ2 см. Приложение

Анализ существующей САУ

Параметром, характеризующим материальный баланс, является уровень воды в барабане котла. На данном объекте применена трёхимпульсная САР с пропорциональным регулятором и компенсацией возмущения по расходу пара. В САР с трёхимпульсным регулятором в качестве импульсов используются величины уровня в барабане котла, расхода пара после пароперегревателя, и расхода питательной воды. Система автоматического регулирования количества питательной воды поступающей в котел (далее САР питания) предназначена для автоматического поддержания заданного уровня в барабане котла, путем изменения расхода питательной воды.

Регулирование количества питательной воды поступающей в котел производится с помощью регулирующих клапанов (далее РК) на двух линиях подвода питательной воды ( ДУ-100, ДУ-175), включенных параллельно.

РК на линиях ДУ-100 и ДУ-175 управляются двумя независимыми друг от друга регуляторами.

Одновременное управление обоими РК в автоматическом режиме запрещено.

Регуляторы обеспечивают качественное регулирование в следующих диапазонах нагрузок котла:

- регулятор ДУ-175: от 120 до 160 т/ч

- регулятор ДУ-100: от 80 до 120 т/ч

Использование регулятора в диапазоне нагрузок не предназначенном для его работы допускается только в случае выхода другого регулятора из строя. (Дефект РК, схемы управления и т. п.)

Схема реализована на базе регулирующего прибора Р-25.1 производства «МЗТА»

Рисунок 4.Структурная схема регулятора. LT,FT,FT - измерительные преобразователи, ИМ - исполнительный механизм, РО -регулирующий орган

Определение расходной характеристики РК Д_У100 произведены при следующих условиях:

давлении в барабане котла – 103 кгс/см²;

давлении в напорном коллекторе подпиточного насоса – 140 кгс/см².

Таблица 1. Расходная характеристика РК Д_У100

№ контр. точки	Закрытие		Открытие
№ контр. точки	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	25	78	25	80
	30	98	30	104
	35	120	35	120
	40	148	40	142
	45	164	45	160
	50	178	50	174
	55	190	55	194
	60	>200	60	>200

Рисунок 5 – Графики расходной характеристики РК Д_У100

Возмущение регулятора уменьшением расхода питательной воды (РК Д_У100)

Таблица 2. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	30	100
	5	35	112
	10	35	122
	15	38	128
	20	38	132
	25	40	145
	30	45	152
	35	40	150
	40	40	148
	45	40	148
	50	40	148
	55	40	148
	60	40	148

Рисунок 6 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Возмущение регулятора увеличением расхода питательной воды (РК Д_У100)

Таблица 3. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	55	190
	5	50	180
	10	48	174
	15	47	170
	20	45	168
	25	45	160
	30	43	158
	35	40	154
	40	40	154
	45	40	154
	50	40	150
	55	40	150
	60	40	146
	65	38	143

Примечание: при проведении данного испытания уровень воды в барабане котла в силу инерционности отклонялся от номинального незначительно – в пределах ± 4 мм.

Рисунок 7 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Возмущение регулятора снижением уровня в барабане котла (РК Д_У100)

Таблица 4. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	-31	32	110
	10	-40	38	134
	20	-50	40	150
	30	-50	40	150
	40	-55	45	164
	50	-50	45	164
	60	-50	45	160
	70	-48	45	161
	80	-44	45	162
	90	-40	45	160
	100	-38	45	158
	110	-35	45	157
	120	-30	45	158
	130	-30	45	157
	140	-25	43	154
	150	-25	43	153
	160	-23	43	154
	170	-15	43	153
	180	-11	41	150
	190	-8	41	149
	200	-5	41	150
	210	0	40	148

Рисунок 8 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Рисунок 9 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Возмущение регулятора повышением уровня в барабане котла (РК Д_У100)

Таблица 5. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	30	58	196
	10	50	53	182
	20	55	48	174
	30	70	45	165
	40	75	40	154
	50	80	38	140
	60	82	38	136
	70	82	37	130
	80	82	35	123
	90	80	35	122
	100	75	35	120
	110	70	35	119
	120	64	35	120
	130	60	35	121
	140	56	35	122
	150	50	35	121
	160	45	35	122
	170	35	37	131
	180	33	37	132
	190	25	37	131
	200	20	37	132
	210	17	37	131
	220	15	40	144
	230	11	40	143
	240	10	40	144
	250	8	40	143
	260	5	40	144
	270	7	40	143
	280	8	40	144
	290	7	40	143
	300	9	40	142

Рисунок 9 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Рисунок 10 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Возмущение регулятора уровня в барабане котла снижением нагрузки – "сброс" (РК Д_У100)

Таблица 6. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч	Расход пара, т/ч
	0	0	40	148	148
	30	0	38	138	140
	60	-4	38	134	130
	90	-4	37	132	124
	120	-4	35	124	116
	150	2	35	120	112
	180	5	32	114	110
	210	5	31	114	109
	240	5	32	110	108
	300	5	31	106	108

Рисунок 11 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Рисунок 12 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Возмущение регулятора уровня в барабане котла повышением нагрузки – "набор" (РК Д_У100)

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч	Расход пара, т/ч
	0	5	31	106	108
	20	29	34	118	120
	30	15	35	120	128
	60	11	37	132	134
	90	11	38	132	140
	120	7	40	150	143
	150	7	40	144	145
	180	7	40	145	148
	210	5	40	144	148
	240	2	40	145	148
	300	-5	42	150	149

Рисунок 13 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Рисунок 14 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У100)

Определение расходной характеристики РК Д_У175 произведены при следующих условиях:

давлении в барабане котла – 103 кгс/см²;

давлении в напорном коллекторе подпиточного насоса – 140 кгс/см².

Таблица 7. Расходная характеристика РК Д_У175

№ контр. точки	Закрытие		Открытие
№ контр. точки	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	36	96	36	100
	40	118	40	115
	44	134	44	138
	48	148	48	150
	52	174	52	176
	56	>200	56	>200

Рисунок 15 – Графики расходной характеристики РК Д_У175

Возмущение регулятора уменьшением расхода питательной воды (РК Д_У175)

Таблица 8. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	36	100
	5	40	118
	10	42	132
	15	44	140
	20	45	142
	25	48	148
	30	48	150
	35	49	154
	40	50	158
	45	50	158
	50	50	158
	55	50	158
	60	50	156

Рисунок 16 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Возмущение регулятора увеличением расхода питательной воды (РК Д_У175)

Таблица 9. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	57	190
	5	52	170
	10	48	158
	15	48	150
	20	47	146
	25	46	140
	30	44	138
	35	44	136
	40	43	134
	45	43	134
	50	42	132
	55	42	132
	60	42	132

Рисунок 17 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Возмущение регулятора снижением уровня в барабане котла (РК Д_У175)

Таблица 10. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	-30	38	104
	10	-40	50	130
	20	-50	52	142
	40	-50	52	170
	60	-40	52	175
	100	-18	49	158
	140	-7	48	150
	180	3	43	144
	220	0	44	144
	260	-2	44	145
	300	0	44	145

Рисунок 18 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Рисунок 19 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Возмущение регулятора повышением уровня в барабане котла (РК Д_У175)

Таблица 11. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч
	0	30	54	190
	10	45	48	160
	20	50	44	140
	40	50	39	110
	60	38	39	108
	100	10	42	130
	140	-7	45	142
	180	-15	47	146
	220	-13	48	148
	260	-6	48	146
	300	0	47	146

Рисунок 20 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Рисунок 21 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Возмущение САР уровня в барабане котла снижением нагрузки (РК Д_У175)

Таблица 12. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч	Расход пара, т/ч
	0	-5	46	142	145
	30	-10	44	144	122
	60	-7	42	134	114
	90	1	40	122	110
	120	6	39	114	107
	150	11	38	110	105
	180	10	37	105	105
	210	11	37	106	105
	240	11	37	105	104
	300	9	37	106	102

Рисунок 22 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Рисунок 23 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Возмущение САР уровня в барабане котла повышением нагрузки – (РК Д_У175)

Таблица 13. Данные изменения технологических параметров

№ контр. точки	Время, сек	Уровень котловой воды (от номинального), мм	Положение УП РК, %	Расход питательной воды, т/ч	Расход пара, т/ч
	0	9	37	106	102
	30	15	36	96	124
	60	13	40	117	135
	90	0	42	132	140
	120	-7	46	142	144
	150	-9	48	147	146
	180	-12	49	152	147
	210	-10	49	152	146
	240	-8	49	152	146
	300	-7	49	153	147

Рисунок 24 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Рисунок 25 – Графики изменения технологических параметров (РК Д_У175)

Вывод

изменение технологических параметров не достигало уставок срабатывания аварийных защит и блокировок;

подтверждена работоспособность регуляторов питания котла в автоматическом режиме, при этом:

¾ отклонение уровня в барабане котла от заданного в стационарном режиме работы менее ± 20 мм;

¾ отклонение уровня в барабане котла от заданного в динамических режимах (изменение мощности) менее ± 50 мм;

Полученные результаты позволяют сделать вывод о работоспособности регуляторов питания котла и их готовности к промышленной эксплуатации. Отмечаю, что регулятор, управляющий РК с Д_у175, обладающий большей пропускной способностью, обеспечивает более стабильное поддержание технологического параметра и с меньшим отклонением от заданного, как в стационарных, так и в динамических режимах работы котла.

12 3 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 183.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...