Технологические параметры . 

Таблица 1.1.

2.3 Требование к автоматизированной  системе регулирования  температуры перегретого  пара.

Система автоматического  регулирования котельных установок  обеспечивает изменение производительности установки при сохранении заданных параметров (давления и температуры пара) и максимального КПД установки. Кроме того, повышает безопасность, надежность и экономичность работы котла, сокращает количество обслуживающего персонала и облегчает условия его труда.  
 
 
 
 

Автоматическое  регулирование котла включает регулирование подачи воды, температуры перегретого пара и процесса горения. При регулировании питания котла обеспечивается соответствие между расходами воды, подаваемой в котел, и вырабатываемого пара, что характеризуется постоянством уровня воды в барабане.

Регулирование питания котлов малой производительности обычно осуществляется одноимпульсными регуляторами, управляемыми датчиками изменения уровня воды в барабане. В котлах средней и большой паропроизводительности с малым водяным объемом применяются двухимпульсные регуляторы питания котла по уровню воды и расходу пара, а также трехимпульсные. Управляющие питанием котла по уровню воды, расходу пара и перепаду давлений на регулирующем клапане.

Регулирование температуры пара осуществляется регулятором, управляемым датчиками изменения температуры перегретого пара на выходе из пароперегревателя, изменения температуры пара в промежуточном коллекторе пароперегревателя и изменения температуры газов в газоходе пароперегревателя, а иногда еще датчиком изменения давления пара.

Регулирование процесса горения в топке котла (в соответствии с расходом пара) осуществляется регуляторами подачи топлива, воздуха и регулятором тяги Регуляторы подачи топлива  и воздуха управляются датчиком изменения давления перегретого пара, а регулятор тяги – датчиком изменения разрежения в топке  котла. 

В котельных  установках, работающих на пылевидном топливе, осуществляется также регулирование работы пылеприготовительной системы регулятором загрузки мельниц, обеспечивающим постоянство загрузки шаровых барабанных мельниц и регулятором температуры пылевоздушной смеси за мельницей.

Для предупреждения персонала о недопустимости отклонения важнейших параметров котельной установки от заданных служат звуковые и световые сигнализаторы предельных уровней воды в барабане, предельных температур перегретого пара и низшего давления питательной воды. Для обеспечения правильной последовательности операций при пуске и остановке механизмов применяется блокировка. Так, при аварийном отключении дымососов отключаются дутьевые вентиляторы и прекращается подача топлива в топку. 
 

    Для обеспечения положительного эффекта использования  системы автоматизации, к ней предъявляют  следующие требования: 

       - обеспечить статическую  ошибку – не  более 5%;

       - максимальное перерегулирование  σ – не более 10%;

       - время регулирования  t_p – не более 200 с;

       - время нарастания  – не более  35 с;

       - запас устойчивости  по амплитуде –  не менее 10 дБ;

       - запас устойчивости  по фазе – от 30 до 80 град. 
 
 

    

    

    3.Раздел  автоматизации

3.1. Обоснование выбора  новой структуры модернизируемой системы      автоматизации.

Исходные  данные к проекту: 

    1.  Регулируемая величина: Температура перегретого пара

    2.   Объект автоматизации: Котел

    3.  Исходные    данные    для    идентификации    объекта    автоматизации – dan(1:100)

    4.  Интервал измерения (время дискретизации) - Т_s= 7 с.

    5.  Передаточные функции:

    •  Датчика: К_g = 0,6.

    •   Регулируемого органа: .

    •   Исполнительного механизма:

    Так как данные требования предъявляемые  к системе не выполняются  появляется необходимость в выборе новой структуры модернизируемой системы автоматизации.

    Выбираем контур регулирования производительности перегрева пара из общего процесса регулирования, (Рис.3). 
 

    

      

  На  основе функциональной схемы контура регулирования САР процесса производительности перегрева пара, составим структурно-функциональную схему (Рис.4), для определения автоматического регулятора. 

    

      

 

 

 
 

    На  структурно-функциональной схеме приняты следующие обозначения:

    З – Задатчик

    РО – регулирующий орган

    ИМ – исполнительный механизм

        ТОУ – технологический объект управления

        Т – датчик температуры.

В системе  автоматизации процесса перегрева пара предъявляются специальные требования, которые должны обеспечить следующие положительные эффекты:

    1. сокращение расхода топлива

    2. увеличения производительности котлов

    3. уменьшения аварийных ситуаций 

    Для получения таких положительных эффектов автоматическая система регулирования должна удовлетворять следующим требованиям:

    •   Обеспечить статическую ошибку - не более 0,05 %.

    •   Максимальное перерегулирование - не более 10 %.

    •   Время регулирования t_р - не более 200 с.

    •  Время нарастания - не более 35 с.

    •   Запас устойчивости по амплитуде - не менее 10 дБ.

    •   Запас устойчивости по фазе - от 30 до 80 град.

Для анализа  САР процесса производства добавок, составим алгоритмическую схему (Рис.5).

      
 
 

    

  

Из-за недостаточной  изученности ТОУ, для получения  его математической модели, воспользуемся статистическими данными, полученными экспериментально, т.е. проведем идентификацию объекта автоматизации. 
 
 

    

      

    3.2. Идентификация объекта автоматизации.

     Под идентификацией динамических объектов понимают процедуру определения структуры  и параметров их математических моделей, которые при одинаковом входном сигнале объекта и модели обеспечивают близость выхода модели к выходу объекта при наличие какого-то критерия качества.

    В результате проведенного эксперимента был получен массив данных состоящий из 2 тысяч значений входного параметра и 2 тысяч значений выходного параметра. Интервал дискретизации равен 7 с (t_s=7). Для загрузки в рабочую область MATLAB массива данных необходимо выполнить команду: 

    >> load datta 

    После выполнения команды в рабочей  области появились массив входных переменных u и массив выходного параметра y, где U – температура питательной воды, , Y – температура перегретого пара на выходе, С°

                                                                                     

      

    Интервал  дискретизации указывается дополнительно: 

    >> ts=7 

          Для объединения  исходных данных в единый файл воспользуемся  командой: 

    >> dan16 = iddata (y(901:1000), u(901:1000), ts)

    Сформированный  файл указывает, что он содержит результаты 100 измерений с интервалом дискретизации 7 с. Входными переменными является массив u, а выходным параметром y.

      Обозначим переменные следующим образом:

    >> dan16.inputn = ‘temperatura vodi’

    >> dan16.outputn = ‘Temperatura para’

    Чтобы определить  размерность входных и выходных данных, воспользуемся командами:

    >> dan16.inputuntil = ‘m^3/hour’

    >> dan16.outputuntil = 'deg'

    После чего, можно посмотреть полную информацию о файле:

    >> get(dan16)

    Результат: 
 

    ans = Domain: 'Time'

                    Name: []

    

              OutputData: [100x1 double]

                       y: 'Same as OutputData'

              OutputName: {'Temperatura para'}

              OutputUnit: {'cel'}

               InputData: [100x1 double]

                       u: 'Same as InputData'

               InputName: {'temperatura vodi'}

               InputUnit: {'cel'}

                  Period: Inf