Описание объекта управления.

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 5Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Описание объекта управления.

В качестве объекта управления был выбран котёл паровой БКЗ 75 – 39 ГМА с естественной циркуляцией, который предназначен для получения пара с параметрами на выходе:

Р = 39 кгс/см и температурой t = 440 С при сжигании мазута марки М – 100 или природного газа.

Рис.1. Котельный агрегат.

1.Топочная камера.

2.Переходный газоход.

3.Опускная конвективная шахта.

4.Двухступенчатый пароперегреватель.

5.Водяной экономайзер.

6.Двухступенчатый воздухоподогреватель.

В котле происходит нагрев воды, её испарение и нагрев образовавшегося пара.

Котельный агрегат – однобарабанный, с естественной циркуляцией, с камерным сжиганием топлива, имеет П – образную компоновку (рис 1) и состоит из топочной камеры, переходного газохода и опускной конвективной шахты. Топочная камера котлоагрегата является восходящим ходом газа. В конвективной шахте установлен в рассечку двухступенчатый воздухоподогреватель и водяной экономайзер. В горизонтальном газоходе расположен двухступенчатый пароперегреватель, где пар достигает своих выходных параметров t = 440 С.

Между первой и второй ступенями пароперегревателя установлен пароохладитель впрыскивающего типа. Основное топливо – природный газ.

Основным элементом котла является барабан – паросборник, с внутренним диаметром 1500 мм.

К арматуре котла относится: воздухоуказательные приборы, задвижки, вентили, краны и предохранительные клапаны.

К гарнитуре котла относятся: каркас котла, лестницы, обмуровка, лазы и взрывные клапаны.

Котел оборудован:

1.Трубопроводами топлива.

2.Эликтрифицированной арматурой, исполнительными механизмами и электродвигателями.

3.датчиками и приборами контроля теплотехнических параметров.

Исполнительные механизмы, датчики и приборы контроля теплотехнических параметров образуют согласно функциональной принадлежности и пространственного расположения, следующие технологические (функциональные) подсистемы котла:

1.топливопроводов и газовоздухоходов(ТГВ);

2.нижних газо-мазутных горелок при работе на газе (НГОР);

3.верхних газо-мазутных горелок при работе на газе (НГОР);

4.трубопроводов питательной воды и пара.

Состав и характеристика основного оборудования.

Топочная камера.

Топочная камера имеет призматическую форму с размерами в свету 5190*5900 мм. Стены топочной камеры полностью экранизированы трубами Æ 60*3 мм со следующими шагами: на задней и боковой стенках – 100 мм, на фронтовой – 150 мм. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров, два из них образуют вторую ступень испарения.

Водоподводящие трубы экранов выполнены из труб Æ 83*4 мм, коллекторы экранов из труб Æ219*16 мм. Контур фронтального экрана образован следующим образом: вода из барабана по 6 водоопускным не обогреваемым трубам поступает в коллектор экрана, подъем пароводяной смеси в барабан по 35 экранным трубам.

В контур заднего экрана вода поступает из барабана восемью водоопускным трубами в коллектор экрана, по 53 подъемным трубам пароводяная смесь поступает в барабан. В нижней части топочной камеры трубы заднего экрана образуют наклоненный под углом 12° к горизонтали, закрытый шамотным кирпичом “под”. В верхней части топочной камеры трубы заднего экрана образуют 3 ряда фестона с продольным шагом 200 мм, поперечным – 300 мм.

Каждый боковой экран состоит из трех контуров циркуляции.

В первую ступень испарения включены фронтовые и задние панели экранов. Водоподводящие трубы из барабана подают воду в коллекторы панели: к каждой фронтовой панели - 6 труб, задней - 2 трубы. Фронтовая панель имеет 28 подъемных труб, задняя панель - 9 труб. Трубы задних панелей боковых экранов в верхней части топочной камеры образуют первый ряд фестона.

Два контура циркуляции второй ступени испарения образуют средние панели боковых экранов. Котловая вода поступает из барабана в выносные циклоны (Æ 377мм) одной водоподводящей трубой, из циклона двумя трубами в нижний коллектор панели, пароводяная смесь по 12 экранным трубам собирается в верхний коллектор панели и двумя пароотводящими трубами Æ83*4 мм поступает в циклон. Отсепарированный пар из циклона двумя трубами Æ83*4 мм поступает в барабан котла. Водоподводящие и экранные трубы в барабане к коллекторам приварены. Водоподводящие трубы Æ83*4 мм у барабана имеют насадки Æ108*4,5 мм. Крепления труб экранов на отметке 5795 мм производится следующим образом: к каркасу котла приваривается уголок, к нему привариваются тяги, которые крепятся к каждой трубе.

Трубы заднего экрана на отметке 10050 мм и трубы фронтового и боковых экранов на отметке 10780 мм крепятся к каркасу при помощи приваренных к трубам планок в виде крючков, к каркасу же привариваются крючки труб. Трубы заднего экрана, образующие “под”, крепятся тремя парами уголков, скрепленных между собой при помощи шпилек и гаек.

Нижние коллекторы экранов крепятся к каркасу направляющими опорами и имеют возможность перемещаться при расширении. Коллекторы фронтового и заднего экранов между собой сварены планками. Верхние коллекторы боковых экранов крепятся к каркасу котла хомутами.

Трубы парового экрана на отметках 3500 мм и 4300 мм имеют разводки под горелки. На фронте котла расположены в два ряда 6 горелок по 3 в ряд.

Водяной экономайзер.

На котле установлен водяной экономайзер кипящего типа, предназначенный для нагрева питательной воды уходящими газами. Экономайзер гладкотрубный, состоящий из 2-х ступеней, изготовленных из труб Æ32*3мм (сталь 20).

Змеевики горизонтальные, расположены параллельно фронту котла. Трубы расположены в шахматном порядке с продольным шагом 110 мм, поперечным – 75 мм. Движение среды в экономайзере противоточное.

Газомазутные горелки.

Газомазутная унифицированная горелка ГМУ-10 предназначена для раздельного сжигания топочного мазута и природного газа. Допускается кратковременное сжигание этих топлив при переходе с одного вида топлива на другой.

Тягодутьевая установка.

1-аппарат направляющий; 2-корпус направляющего аппарата; 3-листовая лопатка; 4-поворотное кольцо; 5-планка; 6-рабочее колесо; 7-корпус ходовой части; 8-роликоподшипники; 9-вал; 10-ограждение муфты; 11-воздушный короб; 12-электродвигатель.

Рис.2. Тягодутьевая установка

На котле БКЗ две тягодутьевых установки – дымосос (тип ВДН-20 ПУ, производительность - 81250 м³/час), предназначенный для отсоса из котла дымовых (уходящих) газов и вентилятор (тип - Д-18х2), предназначенный для подачи воздуха на горелки с определенным давлением.

Регулирование производительности установки осуществляется осевым направляющим аппаратом (1), состоящим из корпуса (2), 8 листовых лопаток (3), поворотного кольца (4). Одновременный поворот лопаток обеспечивается кинематической связью поворотного кольца с осями лопаток посредством планок (5). Рабочее колесо (6) состоит из сварной крыльчатки, приклепанной к литой ступице. Ходовая часть состоит из разъемного корпуса (7), 2 сферических роликоподшипников (8) и вала (9).

Узел питания.

Узел питания служит для подачи питательной воды в котел, а также для поддерживания автоматически заданного уровня воды в барабане котла.

Газопровод котла.

На отводе газораспределительного коллектора к котлу установлено:

· задвижка вводная с электроприводом - 1 шт.

· ПКН с электромагнитным приводом.

· измерительная диафрагма.

· регулирующая поворотная заслонка.

Отвод к котлу заканчивается раздаточным коллектором с фронта котла.

От коллектора газ подается к 6-ти горелкам. На подводе газа к каждой горелке установлено две электрофицированные задвижки - рабочая и контрольная, меж которыми врезаны трубопроводы безопасности с электрофицированной арматурой, предназначенные для отвода за пределы котельной газа, проникающего через неплотности арматуры.

Отводы от всех трубопроводов безопасности соединены в общую выхлопную трубу, которая выведена на 2 м выше самой высокой точки крыши.

В тупиковых участках газопровода врезаны продувочные трубопроводы с задвижками и электроприводами.

Цели и задачи АСУТП.

Целью создания АСУТП является повышение эффективности производственно-хозяйственной деятельности за счёт улучшения использования имеющихся ресурсов. Иными словами, цель создания АСУТП - мобилизация резервов, не находящих применения в силу ограниченных возможностей традиционных методов и средств управления. АСУТП создаются производственными объединениями на основе применения электронно-вычислительной техники и экономико-математических методов в целях совершенствования управления и повышения эффективности производства.

АСУТП должны обеспечивать:

- автоматизированный сбор и обработку информации с широким использованием методов оптимизации по основным задачам и подсистемам управления общезаводского и внутрицехового уровня, в том числе в реальном масштабе времени, в режиме телеобработки и диалога;

- хранение в памяти и комплексное использование нормативно-справочной, промежуточной и выходной информации в процессе решения задач управления;

- организацию рационального внутризаводского и внутрицехового документооборота с помощью средств АСУТП.

АСУТП является сложной системой, состоящей из комплекса взаимосвязанных частей (подсистем), выделяемых по функциональному, структурно-организационному и другим признакам.

Сложность проблем автоматизации определяет значительную долю научно-исследовательских работ в процессе создания АСУТП, связанных с разработкой новых методов, применением новых средств автоматизации процессов управления и совершенствованием организационных структур управления в целях достижения требуемых технико-экономических показателей.

Выбор конкретных подсистем и комплексов задач АСУТП определяется исходя из конкретных производственных и экономических целей с учётом максимального использования имеющихся типовых проектных решений, пакетов прикладных программ, обеспечивающих снижение затрат на разработку АСУТП, и выпускаемых технических средств.

Принцип действия.

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.
АСУ ТП и диспетчерское управление
Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.
• Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.
• Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
• Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.
От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Структура системы.

Система автоматизации построена на базе контроллера SIMATIC S7-300 с центральным процессором CPU 315-2DP. Связь с частотными преобразователями пылепитателей осуществляется по сети PROFIBUS DP.
Верхний уровень представляет собой рабочее место оператора-технолога на базе персонального компьютера, с установленным программным обеспечением PCS7 OS Single Station v7.0 Связь между контроллером и компьютером осуществляется по промышленной сети Profibus DP.

Структурная схема КТС.

2006 году была сдана САУ вспомогательным оборудованием (задвижки, насосы, деаэраторы, РОУ, различные регуляторы и т.п.) производственной котельной предприятия.

Система выполнена на базе шкафов управления КШУ-ВО1, КШУ-ВО2, КШУ-ВО3, КШУ-ВО4. Таким образом была закончена полномасштабная АСУ ТП котельной, включающая в себя помимо САУ вспомогательного оборудования пять САУ котлами ДЕ-25 (с использованием типовых шкафов управления КШУ-ДЕ-КВГМ).

В качестве верхнего уровня управления (серверная станция, клиентские станции) была использована SCADA-система КАСКАД.

3. Разработка требований к САУ.

Регулятор топлива.

При работе котлоагрегата в блоке с турбиной основным возмущением является изменение потребления пара турбиной. При сбросе нагрузки турбиной, например, давление в барабане растет. Давление пара поддерживается в пределах допустимых отклонений, что обусловливается требованиями заданного режима работы турбины. Давление пара отклоняется от расчетного значения во всех случаях небаланса между количествами потребляемого пара и вырабатываемого и регулироваться посредством изменения тепловыделения в топке, т.е. главным образом изменением подачи топлива.

Описание функциональной структуры САУ. В системе управления котлом предусмотрены следующие регуляторы: разрежения в топке соотношения топливо/воздух давления пара уровня воды в барабане солесодержания котловой воды - 2 шт. температуры перегретого пара Все системы автоматического регулирования работают посредством сравнения значения измеренного регулируемого параметра с заданным значением для нахождения сигнала рассогласования и выдачи соответствующего управляющего воздействия. В представленной функциональной схеме автоматизации пароводяного тракта котлоагрегата БКЗ-160-10 мы видим, что значения измеряемых параметров посредством датчиков (расхода, давления, температуры и т.д.) через преобразователи, установленных по месту, или напрямую поступают в программируемый контроллер, где происходит обработка данных и выдача управляющих воздействий на соответствующие исполнительные механизмы типа МЭО через программируемый контроллер. Все схемы автоматического регулирования начинают функционировать после выдачи программируемым контроллером соответствующего сигнала на включение, причем каждая схема получает сигнал на включение в определенный момент. Регулятор разряжения в топке включается в автоматическом режиме через 120 секунд после включения дымососа. Для поддержания установленного оператором значения давления в топке регулятор воздействует на направляющие аппараты по PID-закону. Регулятор автоматически включается во время останова котла при отсутствии пламени в топке и при отключении дымососа. При включении регулятора в автоматическом режиме направляющие аппараты закрываются после завершения после остановочной вентиляции. Регулятор соотношения топливо/воздух включается в автоматическом режиме при включении регулятора давления пара. Для поддержания установленного оператором значения соотношения топливо/воздух и заданного содержания кислорода в дымовых газах регулятор воздействует на направляющие аппараты по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при отключении регулятора давления пара или при отсутствии пламени в топке и при отключении вентилятора. При отключении регулятора в автоматическом режиме направляющие аппараты закрываются после завершения после остановочной вентиляции. Регулятор давления пара включается в автоматическом режиме в состоянии котла “Рабочий режим”. Для поддержания установленного оператором значения давления пара от котла регулятор воздействует на регулирующий клапан на газе или на мазуте (в зависимости от используемого топлива) по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при останове котла при отсутствии факела в топке. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан на топливе закрывается, если не включен регулятор пускового давления топлива. Регулятор уровня воды в барабане включается в автоматическом режиме при незакрытой задвижке на выбранной питательной линии. Для поддержания установленного оператором значения уровня воды в барабане регулятор сравнивает расход питательной воды и расход пара от котла и воздействует на регулирующий клапан на выбранной питательной линии по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при закрытом положении задвижки на выбранной питательной линии. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан закрывается. Регулятор солесодержания котловой воды включается в автоматическом режиме в состоянии котла “Рабочий режим”. Для поддержания установленного оператором значения расхода непрерывной продувки регулятор сравнивает расход пара от котла и расход в линии непрерывной продувки и воздействует на регулирующий клапан по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при останове котла при снижении давления в барабане до 0,5Мпа. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан закрывается. Регулятор температуры перегретого пара включается в автоматическом режиме при подъеме давления в барабане котла выше 0,5Мпа. Для поддержания установленного значения температуры пара от котла регулятор получает сигнал о скорости изменения температуры пара после пароохладителя и воздействует на регулирующий клапан на впрыске в пароохладитель по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при останове котла при снижении давления в барабане ниже 0,5Мпа. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан на впрыске в пароохладитель закрывается.     4. Разработка структурной схемы САУ. На рисунке представлена алгоритмическая структурная схема технологического объекта управления по пароводяному тракту по линии: температура насыщенного пара – температура перегретого пара.   Рис. Алгоритмическая структурная схема технологического объекта управления. На рис. даны следующие обозначения: ТНП – температура насыщенного пара; РНП – давление насыщенного пара в барабане котла; FНП – расход насыщенного пара; ТДГ – температура дымовых газов; FДГ – расход дымовых газов; ТКНД – температура конденсата; FКНД – расход конденсата в пароохладитель; WОБ1(Р) – передаточная функция по температуре насыщенного пара; WОБ2(Р) - передаточная функция по давлению насыщенного пара в барабане котла; WОБ3(Р) - передаточная функция по температуре дымовых газов; WОБ4(Р) - передаточная функция по температуре конденсата; WОБ5(Р) - передаточная функция по расходу насыщенного пара; WОБ6(Р) - передаточная функция по расходу дымовых газов; WОБ7(Р) - передаточная функция по расходу конденсата в пароохладитель; ТПП – температура перегретого пара. Будем считать, что температура конденсата, поступающего в пароохладитель – постоянная, значит управляющим воздействием будет являться расход конденсата в пароохладитель. Основным возмущающим воздействием будем считать температуру дымовых газов. Требования к системе автоматизации. Котлоагрегат относится к ответственным и опасным технологическим объектам и состоит из различных технологических узлов, отличающихся степенью автоматизации и требующих согласованной совместной работы. Система автоматизации реализует следующие функции: - сбор и обработка технологической информации; - представление информации в виде таблиц, графиков и мнемосхем; - архивирование технологической информации, предупредительных, аварийных и системных сообщений; - дистанционное и автоматическое управление технологическим оборудованием; - контроль технологических параметров и формирование сигнализации при выходе параметра за установленные контрольные границы; - регулирование тепловой нагрузки котла в автоматическом режиме; - технологические блокировки регулятора в нештатных режимах работы котла.

Средства измерения.

Блок ручного управления.

Тип БРУ-32

Мощность, потребляемая из блоков, не превышает 2,5 Вт.

Масса блока 0,7 кг.

Средний срок службы – 10 лет.

Завод изготовитель: ПО «Промприбор», г. Чебоксары.

Исполнительного механизма.

Технические характеристики - МЭОФ-100/10-0,25-97К

Питание 220/380В, 50/60Гц; 240/415В или 230/415В, 50Гц

Потребляемая мощность 430Вт

Тип двигателя и управляющего устройства 2ДСТР-135-4,5-136; ФЦ-0620 или ФЦ-0610 или ПБР-3

Завод изготовитель: ПО «Промприбор», г. Чебоксары.

Выбор структуры регулятора.

Для построения регулятора используются следующие алгоритмы:

ЗДН (задание) -применяется для формирования сигнала ручного задания в контуре регулирования. Через этот алгоритм к регулятору подключаются также программные задатчики и сигнал внешнего задания.

РИМ (регулирование импульсное) - используется при построении ПИД регулятора, работающего в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости. Алгоритм как правило применяется в сочетании с алгоритмом импульсного вывода ИВА (ИВБ), который преобразует выходной аналоговый сигнал алгоритма РИМ в последовательность импульсов; управляющих исполнительным механизмом. Помимо формирования закона, регулирования в алгоритме вычисляется сигнал рассогласования, этот сигнал, фильтруется, вводится зона нечувствительности. Алгоритм содержит узел настройки, позволяющий автоматизировать процесс настройки регулятора.

РУЧ (ручное управление) - предназначен для изменения режима управления регулятора. С его помощью регулятор переключается в дистанционный или ручной режим работы. В ручном режиме выходной сигнал изменяется вручную.

ОКО (оперативный контроль регулирования) - применяется в том случае, если оперативное управление контуром регулирования должно вестись с помощью лицевой панели контроллера. Каждый контур (от 1 до 4) обслуживается своим алгоритмом ОКО. Алгоритм позволяет с помощью клавиш лицевой панели изменять режим управления, режим задании, управлять программным задатчиком, изменять выходной сигнал регулятора (в режиме ручного управления), изменять сигнал задания (в режиме ручного задатчика), а также контролировать сигналы задания и рассогласования, входной и выходной сигналы, параметры программы (при программном регулировании) и т.п.

ВАА (ввод аналоговый группы А) - применяется для связи функциональных алгоритмов с аппаратными средствами аналогового входа (с АЦП). Помимо связи с АЦП алгоритм позволяет корректировать диапазон входного аналогового сигнала в двух точках, соответствующих 0 и 100 % диапазона.

ИВА (импульсный вывод группы А) - применяется в тех случаях, когда контроллер должен управлять исполнительным механизмом постоянной скорости. Алгоритм преобразует сигнал, сформированный алгоблоками контроллера (в частности, алгоритмом импульсного регулирования), в последовательности импульсов переменной скважности. Алгоритм выдает последовательность указанных импульсов на средства дискретного выхода контроллера.

Описание объекта управления.

В качестве объекта управления был выбран котёл паровой БКЗ 75 – 39 ГМА с естественной циркуляцией, который предназначен для получения пара с параметрами на выходе:

Р = 39 кгс/см и температурой t = 440 С при сжигании мазута марки М – 100 или природного газа.

Рис.1. Котельный агрегат.

1.Топочная камера.

2.Переходный газоход.

3.Опускная конвективная шахта.

4.Двухступенчатый пароперегреватель.

5.Водяной экономайзер.

6.Двухступенчатый воздухоподогреватель.

В котле происходит нагрев воды, её испарение и нагрев образовавшегося пара.

Котельный агрегат – однобарабанный, с естественной циркуляцией, с камерным сжиганием топлива, имеет П – образную компоновку (рис 1) и состоит из топочной камеры, переходного газохода и опускной конвективной шахты. Топочная камера котлоагрегата является восходящим ходом газа. В конвективной шахте установлен в рассечку двухступенчатый воздухоподогреватель и водяной экономайзер. В горизонтальном газоходе расположен двухступенчатый пароперегреватель, где пар достигает своих выходных параметров t = 440 С.

Между первой и второй ступенями пароперегревателя установлен пароохладитель впрыскивающего типа. Основное топливо – природный газ.

Основным элементом котла является барабан – паросборник, с внутренним диаметром 1500 мм.

К арматуре котла относится: воздухоуказательные приборы, задвижки, вентили, краны и предохранительные клапаны.

К гарнитуре котла относятся: каркас котла, лестницы, обмуровка, лазы и взрывные клапаны.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология