Автоматическая система управления питания котельных агрегатов

     по  поддержанию разрежения в топочной камере.

 

     

     3. Выбор типового регулятора АСР и определение параметров его настройки 

     В любой АСР управляющее воздействие  на объект регулирования формируется  автоматическим регулятором в соответствии с принятым алгоритмом регулирования и требуемым качествам АСР.

     Необходимым условием надежной устойчивой работы АСР является правильный выбор типа регулятора и его настроек, гарантирующий требуемое качество регулирования.

     Существует  множество методик выбора регулятора. Воспользуемся методикой, основанной на анализе вида передаточной функции объекта регулирования.

     В зависимости от свойств объектов управления, определяемых его передаточной функцией и параметрами, и предполагаемого вида переходного процесса выбирается тип и настройка линейных регуляторов.

     Основные  области применения линейных регуляторов  определяются с учетом следующих  рекомендаций:

     И – регулятор со статическим ОР – при медленных изменениях возмущений и малом времени запаздывания (τ_о/Т_о<0.1);

     П – регулятор со статическим и астатическим ОР – при любой инерционности и времени запаздывания, определяемом соотношением τ_о/Т_о<0.1;

     ПИ  – регулятор – при любой  инерционности и времени запаздывания ОР, определяемом соотношением τ_о/Т_о<1;

     ПИД – регуляторы при условии τ_о/Т_о<1 и малой колебательности исходных процессов.

     В нашем случае (АСР влажности) подходящим является ПИ-регулятор, т.к. по условиям задачи на объект действуют возмущения, вызывающие отклонения уровня, соответствующие 5 % при перестановке регулирующего  органа и по виду переходного процесса и передаточной функции. Если при дальнейших расчетах окажется, что ПИ-регулятор не удовлетворяет заданным условиям, нам необходимо выбрать более сложный (и следовательно, более дорогой) ПИД - регулятор, который имеет лучшие показатели регулирования. 
 
 

 

      4. Выбор технических средств автоматизации 

     4.1 Датчики 

     4.1.1 Пружинный манометр

     Для измерения давления топлива перед  горелкой используются пружинные манометры  со встроенным преобразователем для  дистанционной передачи показаний. Тоже самое используется для измерения давления пара и воздуха в воздухопроводе. 

       
 
 
 
 
 
 
 

     Трубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды  воздействует на внутреннюю сторону  этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму. В результате искривления пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передаётся посредством стрелочного механизма на шкалу. Для измерений давления до 40 или 60 бар применяются, как правило, согнутые с углом витка около 2700, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиральная пружина). Трубчатые пружины обладают сравнительно низким перестановочным усилием. Поэтому их защита от перегрузки может проводиться только с ограничениями. Показания лежат в диапазоне от 0 ...0,6 до 0 ... 7000 бар при точности показаний (классе) от 0,1 до 4,0%. 

     4.1.2 Электроконтактный манометр

     Для измерения давления в газопроводе в режиме проверки герметичности клапанов достаточно электроконтактного манометра.

     Электроконтактные (сигнализирующие) манометры традиционно базируются на механических контактах. В некоторых вариантах исполнения таких приборов с целью повышения механической прочности контакта устанавливаются магнитные элементы. Разные производители используют различные варианты корпусов и компановок, но принцип работы таких устройств сохраняется. На рис.1а показан электроконтактный манометр, выпускаемый нашей компанией, и состоящий из двух частей: измерительной части манометра и электроконтактной приставки. Электроконтактный манометр с традиционными электрическими контактами обеспечивает работу цепи с разрывной электрической мощностью при токе 0,7…1 А около 10 ВА(Вт), с магнитным поджатием, при тех же значениях тока, – 30 ВА(Вт). 

        

     Электроконтактные манометры: а – манометр с электроконтактной  приставкой; б и в – электроконтактные  манометры ЭКМ160 и ЭКМ100 на основе микровыключателей; г – передаточный механизм с микровыключателями.

     4.1.3 Уровнемер

     Для измерения уровня воды в верхнем  барабане используем промышленный уровнемер  с дифференциальным манометром

     Дифференциальные  манометры (дифманометры) сильфонные предназначены  для измерения: расхода жидких и  газообразных сред по методу переменного перепада давлений; разности давлений жидких и газообразных сред (перепадомеры); уровня жидких сред, находящихся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением (уровнемеры). 

     4.2 Контроллер 

     В качестве контроллера я решил выбрать промышленный контроллер «БУК-А1», описание которого приведено ниже.

     Блок  предназначен для автоматического  управления котлом серии КВ-ГМ производительностью до 30Гкал/ч., работающим на газе или мазуте с паромеханическими или ротационными форсунками. Блок применяется совместно с блоком регулирования БР10 или другими регуляторами, имеющими входы задания режимов работы и управления регулирующими органами регуляторов.

     Условия эксплуатации:

     - температура окружающего воздуха от 5 до 50⁰ С;

     - относительная влажность воздуха до 80% при 35⁰С;

     - вибрация с частотой от 5 до 25 Гц  с амплитудой до 0,1 мм;

     - внешние постоянные или переменные (50 Гц) магнитные поля напряженностью до 400 А/м;

     - атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.);

     - высота над уровнем моря до 1000 м;

     - помещение закрытое отапливаемое  без непосредственного воздействия  солнечных лучей, осадков, ветра, песка, пыли, не взрывоопасное и не содержащее в воздухе примесей агрессивных веществ.

     Блок  обеспечивает выполнение следующих функций:

     а) автоматические пуск и останов котла;

     б) аварийная защита, обеспечивающая автоматический останов котла при возникновении аварийных ситуаций, перечисленных в таблице 1, с блокировкой пуска котла и запоминанием первопричины срабатывания аварийной защиты; 

     Таблица 1

      Блок  выполнен в навесном металлическом  кожухе, рассчитанном для монтажа  на вертикальной плоскости. Кожух выполнен в виде передней и задней панелей. Передняя панель представляет собой  лицевую крышку с отверстиями под органы управления и сигнализации и нанесенными обозначениями этих органов. На задней панели непосредственно размещены трансформаторы питания. К задней панели через стойки последовательно крепятся платы ПВР-А1, ПУ-А1, ПЗС-А1. Сетевое питание поступает на трансформаторы через выключатель, установленный на плате ПЗС-А1 и предохранитель, установленный на задней панели. Выходные напряжения трансформаторов поступают на плату ПВР-А1 через гнездо РП15-9Г, установленное на задней панели, и вилку РП15-9Ш, соединенную жгутом с платой ПВР-А1. Плата ПУ-А1 соединена через жгуты, разъемные соединители ГРПМ-1-45 с платами ПЗС-А1 и ПВР-А1. Плата ПВР-А1 соединена с тремя, а плата ПЗС-А1 - с одним выходными разъемами РП10, расположенными на задней панели снизу. При установке передней панели на место органы управления и сигнализации, распаянные на плате ПЗС-А1, попадают в соответствующие отверстия на передней панели. На задней панели имеется закрываемое окно, обеспечивающее возможность настройки временных интервалов путем распайки диодных перемычек на плате ПУ-А1, а также возможность реализации шагового режима работы блока путем подключения к стойкам Х19:1 и Х19:2 внешнего тумблера при проведении лабораторной проверки или пуско-наладочных работ с котлом.

     Для охлаждения элементов в верхней и нижней частях кожуха имеются вентиляционные отверстия.

     На  задней панели кожуха имеются лапки  для крепления блока на вертикальной плоскости.

     В приложении приведена функциональная схема автоматизации котла серии КВ-ГМ с применением блока.

     Наименования, назначения и рекомендуемые типы (условные обозначения) исполнительных устройств, датчиков и приборов, изображенных на функциональной схеме, приведены в перечне элементов к этой схеме.

     В рекомендуемой схеме совместно  с блоком применен блок регулирования БР10, обеспечивающий ПИ-регулирование основных параметров котла. Компоненты системы объединены в щите автоматики, куда кроме перечисленных изделий входят регистрирующие приборы, пускатели бесконтактные ПБР-2М для управления электрическими исполнительными механизмами.

 

      5. Заключение 

     В результате проделанной работы выяснилось, что автоматизация пара в котельной не стоит на месте, а постоянно придумываются и разрабатываются новые приборы, агрегаты, технологии. В частности так же появляются новые датчики и приборы, которые ненамного превосходят по цене своих предшественников, но во многом превосходят их по качествам, все эти достижения позволяют с наименьшими затратами и усилиями производить качественный продукт в короткие сроки.