Введение 12
1 Обзор литературы 13
1.1 Регулирование питания барабанных котлов 13
1.1.1 Требования, предъявляемые к уровню воды в барабане котла 13
1.1.2 Схемы регулирования уровнем воды в барабане котла 14
1.2 Адаптивные системы управления 16
1.2.1 Определение и классификация адаптивных систем 16
1.2.2 Методы автонастройки регуляторов 17
1.2.3 Алгоритмы адаптации регуляторов 19
2 Объект и методы исследования 21
3 Результаты проведенных исследований 23
3.1 Исследование ступенчатой нагрузки 23
3.2 Исследование различных видов сигналов нагрузки 25
3.3 Исследование изменения настроек регулятора в режиме реального времени
и реализация визуализации процесса 32
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 44
4.1 Организация и планирование работ 44
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 50
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 55
5 Социальная ответственность 60
5.1 Производственная безопасность 60
5.2 Производственная санитария 61
5.3 Анализ выявленных опасных проявлений факторов производственной
среды 67
Заключение 74
Список публикаций 75
Список использованных источников 76
Приложение А 79
Приложение Б 94
Объектом исследования является парогенератор ВВЭР-1000.
Целью работы является исследование изменения уровня воды в барабане
котла при изменяющейся нагрузке расходом пара.
В процессе исследования было исследовано влияние различных видов
сигнала нагрузки на изменение уровня, выявлен оптимальный вид сигнала
нагрузки, рассчитаны наборы коэффициентов регулятора.
В результате исследования была реализована адаптация настроечных
коэффициентов регулятора в режиме реального времени, а также разработана
визуализация процесса регулирования уровня.
Результаты работы опробованы и представлены на Международной
научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.
Область применения: АСУ ТП котельных.
Введение
Поддержание материального баланса в парогенераторе между отводом
пара и подачей воды является главной целью регулирования питания котельных
агрегатов, а уровень воды в барабане котла – параметр, который характеризует
материальный баланс.
Надежность работы котельного агрегата во многом определяется
качеством регулирования уровня. Снижение уровня ниже допустимых пределов
может привести к нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего
произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережог.
Значительное повышение уровня воды в барабане также может привести к
аварийным последствиям, так как при повышенном уровне возможен заброс
воды в пароперегреватель и турбину, что вызовет занос пароперегревателя
солями и поломку турбины [1].
Вследствие этого поддержание уровня воды в барабане котла является
актуальной задачей, и требует дальнейшего научного исследования.
Целью работы является поддержание требуемого уровня воды в барабане
котла при помощи адаптации настроечных коэффициентов регулятора в
условиях изменяющейся нагрузки системы.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была
реализована адаптация настроечных коэффициентов регулятора с целью
поддержания уровня воды в барабане парогенератора ВВЭР-1000 в допустимых
пределах.
Проводились исследования влияния подаваемого вида сигнала нагрузки
расходом пара на изменение уровня. Были исследованы такие виды сигнала
нагрузки, как ступенчатый, линейный, экспоненциальный и ступенчато
возрастающий. По результатам проведенного исследования было установлено,
что изменение расхода пара, представляющее линейно возрастающее
воздействие, является самым оптимальным, а также рассчитаны наборы
настроечных коэффициентов регулятора.
Также было реализовано изменение настроечных коэффициентов
регулятора в режиме реального времени и выполнена визуализация процесса
регулирования уровня.
Программная реализация модели парогенератора была произведена в
программном компоненте Simulink, визуализация процесса была произведена в
программном пакете Codesys. Для обмена данными использовался OPC-сервер
Codesys.
Также в ходе выполнения выпускной квалификационной работы было
проведено технико-экономическое обоснование, включающее перечень этапов
работ и их продолжительности. Составлена смета затрат на выполнение проекта
и подсчитана себестоимость выполненной разработки. Также произведена
оценка научно-технического уровня научно-исследовательской работы.
В разделе социальная ответственность приведены факторы, наносящие
вред здоровью человека, также отображены основные нормы окружающей среды
и описана техника безопасности при работе с персональным компьютером.
Добкин В.М., Дулеев Е.М., Фельдман Е.П. Автоматическое
регулирование тепловых процессов на электростанциях. Учебник. Л.-М.
Госэергоиздат. 1959.
2. Клюев А.С., Товарнов А.Г. Наладка систем автоматического
регулирования котлоагрегатов, М., «Энергия», 1970.
3. Поляков А.В. 3-х импульсная АСР уровня воды в парогенераторе с
ПИ- регулятором и импульсами по расходам воды и пара. [Электронный ресурс].
– URL:http://matlab.exponenta.ru/simulink/book3/15.php.
4. Чаки Ф. Современная теория управления. Нелинейные, оптимальные
и адаптивные системы / пер. с англ.; под ред. Н.С. Райбмана. – М.: Мир, 1975.
5. Жмудь В.А., Терешкин Д.О., Прыткова В.О. Адаптивные системы
автоматического управления. Сборник научных трудов НГТУ. – 2011. – № 1(63).
– 23–40 с.
6. Александров А.Г., Паленов М.В. Cостояние и перспективы развития
адаптивных ПИД- регуляторов в технических системах
7. Новиков С. И. Оптимизация автоматических систем регулирования
теплоэнергетического оборудования / С. И. Новиков. – Новосибирск: НГТУ,
2006.
8. Мелков Д. А. Сравнение методов настройки ПИД-регулятора при
колебаниях параметров возмущающего воздействия // Молодой ученый. — 2013.
— №4. — с. 72-76.
9. Денисенко В.В. Непараметрическая модель объекта управления в
ПИД регуляторах с автоматической настройкой // Приборы и системы.
Управление, контроль, диагностика. – 2009. – № 6. – С. 9–13.
10. Писарев А.В. Основные принципы построения адаптивного
регулятора температуры вторичного пара парового котла / Сборник научных
трудов НГТУ. – 2011. – № 2(64). – с. 25-30.77
11. Методы классической и современной теории автоматического
управления/ Под ред. Н.Д. Егунова, М., 2000.
12. Денисенко В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации / URL:
http://www.cta.ru/cms/f/364276.pdf (дата обращения: 15.05.2016).
13. Производственная санитария: шум, ультразвук, вибрации / URL:
http://www.mtomd.info/archives/3084 (дата обращения: 10.05.2016).
14. Производственная санитария // микроклимат в производственных
помещениях / URL: http://uchebniki.ws/10810806/bzhd/proizvodstvennaya_
sanitariya (дата обращения: 10.05.2016).
15. Фирсов И.С., Ефимов С.В. Адаптация настроечных параметров
регулятора уровня воды в парогенераторе котлоагрегата / Национальный
исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт
кибернетики (ИК); под ред. Т. Е. Мамоновой [и др.]. – 2016. – Т. 1. – [С. 288-289].
16. Волошенко А.В. Проектирование систем автоматического контроля и
регулирования: учебное пособие / А.В. Волошенко, Д.Б. Горбунов; Томский
политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2011. – 108 с.