АСР уровня в сетевом подогревателе. Аср уровня в сетевом подогревателе
 Скачать 49.99 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»  НОЦ И.Н. Бутакова, ИШЭ 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль «Тепловые электрические станции» АСР уровня в сетевом подогревателе
СОДЕРЖАНИЕ 1 АСР УРОВНЯ КОДЕНСАТА В СЕТЕВОМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕ 1.1 Системный анализ объекта автоматизации 1.2 Выбор структуры АСР уровня 1.3 Разработка функциональной схемы АСР уровня 1.4 Выбор технических средств АСР уровня и составление заказной спецификации 1.4.1 Выбор средств измерения гидростатического давления 1.4.2 Выбор устройств оперативного управления 1.4.3 Выбор исполнительного механизма 1.4.4 Выбор регулирующего устройства ПРИЛОЖЕНИЕ А Заказная спецификация приборов и средств автоматизации СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 АСР УРОВНЯ КОНДЕНСАТА В СЕТЕВОМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕ 1.1 Системный анализ объекта автоматизации Объектом регулирования является подогреватель сетевой воды типа ПСВ-200-7-15. Подогреватель представляет собой кожухотрубный теплообменник вертикального типа, основными узлами которого являются: корпус, трубная система, верхняя и нижняя (плавающая) водяные камеры. В подогревателе ПСВ сетевая вода движется по теплообменным трубкам, а греющий пар поступает через пароподводящий патрубок в межтрубное пространство. Подогреватель ПСВ-200-7-15 предназначен для подогрева сетевой воды паром, поступающим из отбора турбины. Конденсат (дренаж) греющего пара подается насосом в ПНД. Величина подогрева воды в подогревателе зависит от параметров пара отбора турбины и определяется из статических расчетов. С изменением нагрузки турбины параметры и расход пара в отборах изменяются пропорционально нагрузке, что приводит к соответствующим изменениям подогрева воды в подогревателе. Таким образом, температура воды после подогревателя не регулируется. Единственной регулируемой величиной в подогревателе является уровень конденсата пара. При повышении уровня затапливается поверхность теплообмена, что ухудшает конденсацию пара. Кроме того, большой запас конденсата пара в подогревателе нежелателен, потому что при аварийной разгрузке турбогенератора давление в отборах резко понижается, что приводит к вскипанию конденсата и возможному попаданию его через паропроводы в турбину (для этого специально предусмотрены обратные клапаны). Снижение уровня конденсата в подогревателе нежелательно из-за возможного «проскока» пара в дренажный насос, что вызывает кавитацию насоса [1, с. 239]. Таким образом, автоматическая система регулирования (в дальнейшем – АСР) уровня конденсата в подогревателе сетевой воды должна поддерживать нормальный уровень конденсата в корпусе, выпускать избыток конденсата в дренажную сеть и препятствовать выходу пара из корпуса. 1.2 Выбор структуры АСР уровня Выбор структуры управления объектом автоматизации оказывает существенное влияние на эффективность его работы, снижение относительной стоимости системы управления, ее надежности, ремонтоспособности и т.д. Благодаря определенному взаимодействию между объектом автоматизации и системой управления система автоматизации в целом обеспечивает требуемый результат функционирования объекта, характеризующийся различными параметрами регулирования [2, c. 17]. Регулирование уровня конденсата в подогревателе осуществляется по следующей схеме: конденсат пара стекает в нижнюю часть корпуса подогревателя и отводится из него через регулирующий клапан, меняющий расход дренажа из подогревателя, тем самым, восстанавливая необходимое значение уровня. Таким образом, регулирование уровня в подогревателе основывается на типовой одноконтурной АСР. Структурная схема АСР уровня конденсата в подогревателе представлена на ФЮРА. 311111.006 С1. Принцип действия такой системы заключается в следующем. Регулируемый технологический параметр (уровень) измеряется первичным преобразователем (ПП) - преобразователем гидростатического давления, сигнал от которого через нормирующий преобразователь (НП) поступает на вход регулирующего устройства (РУ). Там он сравнивается с заданием, сигнал о котором поступает на вход регулятора от задатчика (ЗД). Регулирующее устройство вырабатывает сигнал регулирующего воздействия и через блок ручного управления (БРУ), коммутирующий режимы управления технологическим процессом, подает его на вход пускового устройства (ПУ). Это устройство усиливает сигнал до величины, необходимой для запуска исполнительного механизма (ИМ), воздействующего на регулирующий орган (РО), который изменяет расход дренажа греющего пара из подогревателя в сторону восстановления заданного значения уровня конденсата. Положение вала исполнительного механизма отслеживается датчиком положения (ДП). 1.3 Разработка функциональной схемы АСР уровня Функциональная схема является основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации [2, c. 25]. При разработке функциональной схемы АСР уровня конденсата в подогревателе были решены следующие задачи: - на технологической схеме объекта автоматизации определено местоположение точек отбора измерительной информации и точек воздействия на регулируемый параметр; - выбрана структура измерительных каналов и каналов передачи управляющих воздействий; - выбраны методы и технические средства получения, преобразования, передачи и представления измерительной информации, а также технические средства выработки управляющих воздействий; - решены вопросы размещения технических средств автоматизации (ТСА) на технологическом оборудовании, трубопроводах, по месту и на щитах; - согласованы параметры измерительных каналов. АСР уровня конденсата спроектирована на основе ТСА, серийно выпускаемых отечественными предприятиями. Все измерительные каналы (ИК) имеют унифицированный токовый выходной сигнал 4...20 мА. ИК составлены из однотипных технических средств, обеспечивающих взаимозаменяемость, простоту сочетания друг с другом и удобство компоновки на щитах. В качестве технических средств получения и преобразования информации, измерительных приборов, а также регулирующих устройств использованы средства автоматизации ГСП. На чертеже функциональной схемы системы автоматического контроля и сигнализации представлены: - технологическая схема объекта автоматизации; - первичные и функциональные преобразователи, устройства оперативного управления; - щит, микропроцессорный контроллер; - линии связи между техническими средствами автоматизации. Функциональная схема АСР уровня конденсата в подогревателе представлена на ФЮРА.311111.007 С2. Информация о регулируемом параметре (уровне конденсата) через первичный преобразователь (1а) поступает на датчик гидростатического давления (1б), откуда токовый сигнал 4…20 мА через промежуточный (нормирующий) преобразователь (1в), осуществляющий гальваническое разделение цепей измерения, подается на вход регулирующего устройства (модуль аналогового ввода контроллера КРОСС-500). На модуль аналоговых сигналов также приходит сигнал (4…20 мА) от ручного задатчика (3а), который сравнивается с измеренным значением уровня, и сигнал (4…20 мА) с блока сигнализации положения вала исполнительного механизма (БСПТ). Сигнал по уровню конденсата в подогревателе также дублируется на щит КИПиА, путем вывода его на регистрирующий прибор (1г). Далее, на основании поступивших сигналов, контроллер формирует управляющее воздействие (0В или 24 В), которое, с модуля дискретного ввода-вывода, через блок ручного управления (2а), коммутирующий режимы управления (ручной либо автоматический), подается на пускатель (2б), где усиливается по мощности и подается на исполнительный механизм (2в). Выходной вал исполнительного механизма, вращаясь, при помощи механической связи оказывает влияние на регулирующий орган, вследствие чего меняется расход дренажа греющего пара, обеспечивая требуемый уровень конденсата внутри объекта управления (подогревателя сетевой воды). 1.4 Выбор технических средств АСР уровня и составление заказной спецификации 1.4.1 Выбор средств измерения гидростатического давления В качестве первичных измерительных преобразователей давления на ТЭС широко используются преобразователи типов Сапфир–22–ДД (изготовитель – ЗАО «Манометр», г. Москва) и Метран–43–ДГ (изготовитель – ПГ «Метран» г. Челябинск). Вышеперечисленные преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование гидростатического давления (разности давлений) в стандартный токовый выходной сигнал (0...5, 4...20, 0...20, 5...0, 20...4, 20...0 мА) дистанционной передачи. Основные технические параметры и характеристики преобразователей давления представлены в таблице 1. Таблица 1 – Основные технические параметры и характеристики преобразователей давления (уровня)
Для преобразования сигналов и питания преобразователей давления применяются блоки питания типа БПС–24, БПД–40, БПК–40, Метран–604 (с линейной характеристикой). Блоки питания и преобразования сигналов обеспечивают получение линейной зависимости между измеряемым параметром и выходным унифицированным сигналом ,а также осуществляют гальваническую развязку цепей измерительной информации. Выбираем первичные измерительные преобразователи давления (уровня) типа Метран–43–ДГ-3545-01, работающие совместно с блоками питания и преобразования сигналов типа Метран–604 с линейной характеристикой (изготовитель – ПГ «Метран» г. Челябинск). В комплекте с преобразователем давления (уровня) выбираем сосуд уравнительный типа СУ-6,3-2-А (изготовитель – ПГ «Метран» г. Челябинск). 1.4.2 Выбор устройств оперативного управления В качестве устройств оперативного управления на ТЭС применяются блоки ручного управления, ручные задатчики, пусковые устройства и пр. Блоки ручного управления используются для коммутации цепей управления, а пусковые устройства – для усиления управляющего сигнала, поступающего на исполнительный механизм. Задатчики необходимы для установки сигналов задания для регуляторов. Основные характеристики устройств оперативного управления представлены в таблице 2. Таблица 2 – Основные характеристики устройств оперативного управления
Продолжение таблицы 2
Выбираем устройства оперативного управления типа БРУ–42 и ПБР–3А (изготовитель – ОАО «ЗЭиМ» г. Чебоксары). В качестве задатчика регулируемого параметра выберем ручной задатчик типа РЗД-22, имеющий выходной сигнал 4…20 мА (ОАО «ЗЭиМ» г. Чебоксары). 1.4.3 Выбор исполнительного механизма При составлении заказной спецификации был проведен расчет параметров исполнительного механизма (ИМ) по методике, изложенной в [3, приложение 3-12.5]. Исходные данные Внутренний диаметр трубопровода 450 мм В качестве ИМ был выбран механизм электрический однооборотный – МЭО [3, табл. П3-53]. Максимальный крутящий момент МЭО Мmax = 6,89  Dу – 338 = 6,89 450 – 338 = 2762,5 Н м,где Dу - условный диаметр трубопровода, мм. При выборе МЭО учитывалось условие МН > Мmax, где МН – номинальный крутящий момент на выходном валу ИМ, Н м.Выбираем ИМ типа МЭО–4000/63-0,25У-97К. 1.4.5 Выбор регулирующего устройства Современный рынок средств автоматизации предлагает широкий спектр аппаратных и программных регулирующих устройств для построения систем, надежных и удобных в эксплуатации. Все больше в настоящее время используются программируемые логические контроллеры (ПЛК). ПЛК представляют собой устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в локальных и распределенных системах управления. Принципиальное отличие ПЛК от релейных схем заключается в том, что все его функции реализованы программно. На одном контроллере можно реализовать схему, эквивалентную тысячам элементов жесткой логики. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности. В настоящее время в качестве регулирующих устройств в АСР на предприятиях энергетического комплекса широко используются микропроцессорные контроллеры типа Ремиконт Р–130, КРОСС–500 и Decont–182. Применение программируемых логических контроллеров обеспечивает высокую надежность, простое тиражирование и обслуживание устройств управления, ускоряет монтаж и наладку оборудования, обеспечивает быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании). Для реализации функции управления в АСР уровня выбираем микропроцессорный контроллер типа КРОСС–500. Состав контроллера представлен в таблице 3. Таблица 3 – Состав контроллера КРОСС–500
Продолжение таблицы 3
На основе выбранных выше технических средств АСР составляем заказную спецификацию приборов и средств автоматизации, которая приведена в приложении А. ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) ЗАКАЗНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Демченко В.А. Автоматизация и моделирование технологических процессов ТЭС: Учебное пособие. – Одесса: Астропринт, 2001. – 305 с. Клюев А.С., Глазов Б.В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с. Волошенко А.В., Горбунов Д.Б. Проектирование систем автоматического контроля и регулирования: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 109 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||