АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ 8
1.1 Актуальность поставленных в проекте задач 8
1.2 Описание котельной установки 9
1.3 Работа системы 13
2 ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ 21
3 ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ 36
3.1 Технические средства системы регулирования 36
3.1.1 Устройство регулирования 36
3.1.2 Регулирующий клапан 44
3.1.3 Исполнительный механизм 45
3.1.4 Энкодер 48
3.1.5 Устройство коммутации 49
3.1.6 Датчик уровня жидкости в барабане 50
3.1.7 Датчик расхода пара 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
На текущий момент технологическое оборудование котельных на многих предприятиях нуждается в модернизации, поскольку паровые котлы, которыми оснащены данные котельные, выпущены более 20 лет назад. Несмотря на то, что ресурс этих котлов ещё не исчерпан и их замена не оправдана экономически, следует обратить внимание, что системы автоматизированного управления, которыми они комплектовались, а это, как правило, системы на основе релейноконтактной автоматики, морально устарели. Элементы системы автоматики подвержены старению, износу, в связи с чем нередко возникают аварийные ситуации, а это в свою очередь означает, что САУ уже не отвечает современным требованиям правил безопасной эксплуатации.
Наиболее очевидное решение сложившейся проблемы заключается в оснащении котлов современными системами автоматизированного управления, что продлит срок службы этих котлов и позволит избежать полной замены технологического оборудования. Такие системы обладают целым рядом преимуществ по сравнению со старыми, они высоконадёжны, отличаются высоким быстродействием, предназначены для продолжительной работы в различных условиях. В основе современных САУ паровых котлов используются программируемые контроллеры, автоматизирующие технологические процессы, связанные с производством и распределением тепловой энергии, упрощающие контроль важных технологических параметров, оперативно управляющие технологическим оборудованием. Помимо прочего, эти системы обладают большей точностью регулирования, в связи с чем, к примеру, топливо используется более рационально, его потребление становится более экономичным и эффективность котла улучшается.
САУ на основе программируемых контроллеров обладают ещё одним важным достоинством - они автономны, система автоматически отслеживает спектртехнологических параметров, сигнализируя оперативному персоналу в случае, если один из параметров вышел за допустимые пределы или если система зафиксировала неисправность оборудования, и тем самым обеспечивает безаварийный режим работы котла. Человеческий фактор в технологическом процессе заметно снижается, что в свою очередь также уменьшает вероятность возникновения аварийной ситуации. Очевидно, что внедрение такой САУ позволит сократить штат персонала, занятого обслуживанием котла, избавит от необходимости производить однообразные действия, однако, повысятся требования к уровню подготовки персонала.
В данном дипломном проекте рассматривается модернизация узла автоматического регулирования уровня жидкости в барабане-сепараторе котла, как одной из составляющей САУ.
В данном дипломном проекте исследовались методы, позволяющие улучшить качество регулирования уровня жидкости в барабане котла на действующем технологическом объекте. Изучение теоретического материала выявило, что существующая система управления с обратной связью по уровню жидкости не учитывает специфическое явление "набухания" в двухфазной среде барабана, а также позволило предположить, какими способами можно модернизировать эту систему. Ввиду того, что на рассматриваемом объекте из соображений безопасности не представляется возможным проводить эксперименты, в качестве метода, позволяющего анализировать способы модернизации привода, регулирующего уровень, было выбрано математическое моделирование.
Разработанная модель включает в себя ПИД -регулятор, осуществляющий управление электроприводом, сам электропривод, объект регулирования, включающий в себя звенья, необходимые для имитации эффекта "набухания", и датчик уровня. Моделирование переходных процессов подтвердило идентичность модели реальному объекту.
В результате исследования было установлено, что создание обратной связи по положению исполнительного механизма позволяет уменьшить амплитуду колебаний уровня. Возникающая при этом статическая ошибка устраняется созданием обратной связи по расходу пара, как наиболее существенному возмущающему фактору. К тому же была произведена настройка масштабных коэффициентов на входе регулятора, и в совокупности эти корректирующие методы позволили уменьшить колебательность системы, динамическую ошибку и время переходного процесса.
Исходная адекватность модели объекту позволяет полагать, что полученные корректирующие методы будут пригодны и для использования в действующей технологической установке. Таким образом результаты работы можно рассматривать, как основу для проектирования модернизированной системы управления.
