Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка газовоздушного тракта котла

1. Основные характеристики и анализ особенностей объекта управления

На котлоагрегате ТГМП-314 КГРЭС установлены осевые дымососы ДО-31.5 ГМ-Ш Барнаульского котельного завода с электродвигателями ДАЗО-1910-12. Дымососы предназначены для удаления дымовых газов из топок котлоагрегатов и представляют собой двухступенчатую осевую машину, состоящую из следующих основных узлов:

- всасывающего кармана

- корпуса со спрямляющим аппаратом

- двух направляющих аппаратов с общим приводом

- ходовой части

- двух рабочих колес

- диффузора

- опор

Техническая характеристика дымососа

Всасывающий карман состоит из нижней и верхней половин, соединенных между собой болтами. Нижняя половина имеет две фундаментальные опоры и люк. Карман снабжен воронкой с постоянным радиусом кривизны для обеспечения плавного входа поток газов в дымосос.

Корпус дымососа состоит из 3-х частей и кока, соединенных между собой болтами по фланцам. В первой части размещены направляющий аппарат и рабочее колесо 1 ступени, во второй части - направляющий аппарат и рабочее колесо II ступени, в третьей части - спрямляющий аппарат.

Направляющие аппараты I и II ступеней служат для регулирования производительности дымососа и состоят из неподвижных частей лопаток и поворотных закрылков.

Закрылки отклоняются в обе стороны от среднего (нулевого) положения и закручивают поток газов как по ходу колеса, так и против хода, соответственно повышая или понижая производительность дымососа. Все закрылки имеют общий привод, обеспечивающий синхронность регулирования обоих ступеней.

Ходовая часть дымососа состоит из кованного вала, четвертого опорного и третьего опорно-упорного подшипников, тормоза с ручным приводом и двухвенечной зубчатой муфты, соединяющей валы машины и электродвигателя.

Смазка подшипников принудительная, циркуляционная от одной маслостанции на два дымососа, что обеспечивает охлаждение подшипников при работе и их прогрев при пуске в зимнее время.

Температура подшипников измеряется термометрами сопротивления. Прибор для регистрации температур установлен на БЩУ ТГМП-314.

Торможение ротора дымососа при аварийном останове и его фиксации при проведении ремонтных работ или отключении маслостанции производится колодочным тормозом с ручным приводом.

Осевой дымосос имеет ряд недостатков: низкий напор отдельных ступеней, наличие неустойчивой зоны характеристики и возможности попадания в помпажный режим, относительная конструктивная сложность, большие габаритные размеры и значительный шум при работе.

Корпус дымососа и газоходы покрыты теплозвуковой изоляцией, состоящей из:

- минеральной ваты толщиной 100 мм

- металлической сетки

- асбоцементной штукатурки толщиной 15 мм.

Привод дымососа осуществляется электродвигателем типа ДАЗО-1910-12 - напряжением 6 кВ,

J_ном = 216 А, мощностью 1700 кВт.

Дутьевые вентиляторы

Котлоагрегат ТГМП-314 - двумя вентиляторами типа ВД - 28,6. ВД предназначены для подачи воздуха через калориферы и РВП в горелки котлоагрегата.

Техническая характеристика вентиляторов (табл. 4)

2. Технологическая задача управления

Согласно [1], нормой поддержания разрежения в верхней части топки котла в стационарном режиме нагрузок является допустимое отклонение при скачкообразном изменении нагрузки на 10% допускается отклонение [2].

2.3 Разработка P&I-диаграммы

P&I-диаграмма газовоздушного тракта котла ТГМП-314 разработана согласно [4] по системе кодирования KKS и приведена в приложении 1. Расшифровка обозначений приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Расшифровка кодов KKS P&I-диаграммы

2.4 Перечни точек контроля, уставок сигнализации, защит, и исполнительных устройств

Перечень запорно-регулирующей арматуры и механизмов собственных нужд

Перечень уставок сигнализации и технологических защит

2.5 Разработка сквозной информационно-функциональной структуры ЛСУ

Информационно-функциональная (сквозная) структура системы управления разработана в соответствии с [1] и P&I-диаграммой и представлена на 2-м листе чертежа.

При разработке ИФС множество выполняемых системой управления функций было объединено в 5 подсистем решаемых задач:

1) обработка и контроль достоверности сигналов технологических параметров;

2) технологическая сигнализация;

3) аварийное управление (технологические защиты в части формирования командных сигналов);

4) автоматическое регулирование и логическое управление;

5) автоматические блокировки, АВР и управление исполнительными устройствами.

Для полноты схемы на ней также показаны блоки исполнительных устройств.

2.6 Результаты патентно-информационного исследования

Проведённый патентный поиск по изобретениям и полезным моделям в открытом реестре изобретений (www.findpatent.ru) выявил альтернативный вариант способа регулирования разрежения в топке, предложенной в [6].

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Модель регулирования газовоздушного режима котлоагрегата с дутьевым вентилятором и дымососом, содержащая регулятор разрежения с задатчиком, датчиком мощности двигателя дымососа и корректирующим регулятором разрежения, связанным с датчиком разрежения.

Информационная схема регулирования разряжения

Расчетная схема регулирования разряжения

В результате использования такой структуры САУ устраняется статическая ошибка регулирования разрежения, снижается динамическая ошибка регулирования разрежения при отработке управляющего воздействия и при действии внешнего возмущения по расходу воздуха, повышается быстродействие при регулирования разрежения. Техническим результатом от использования полезной модели является улучшение качества регулирования разрежения в топке котла, что выражается в повышении надёжности работы котла.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную САР разрежения в топке котла введён корректирующий блок, включённый между выходом датчика разрежения и входом регулятора разрежения и имеющий передаточную функцию пропорционально-дифференцирующего звена (ПД):

где, - оператор Лапласа; - коэффициент усиления корректирующего блока; - постоянная времени демпфирования корректирующего блока.

По своей сути, предложенная схема являет собой одноимпульсную схему с ПИ-регулятором и отличается лишь наличием ПД-звена, позволяющего производить точную подстройку качества регулирования.

3. Идентификация динамических характеристик по каналам объекта регулирования

По результатам проведения экспериментов были сняты переходные процессы в контуре при возмущении по каналу действия внутреннего и внешнего возмущения.

3.1 Переходные характеристики

Используя формулу

(3.1)

где ?y(t) - кривая разгона, приведённая к нулю; - величина возмущения, построим переходные характеристики контура разряжения.

Графики полученных переходных характеристик приведены на рис. 8 и рис. 9.

Переходная характеристика при ступенчатом возмущении по каналу «Vг - Sт» (производительность ДС: 1,11 т/ч)

Переходная характеристика при ступенчатом возмущении по каналу «V в - Sт» (производительность ДВ: 1,11 т/ч)

3.2 Математические модели «вход-выход»

· определение оптимальных параметров настройки регуляторов для заданного запаса устойчивости;

· оценка качества регулирования переходных процессов.

Определение передаточной функции ТОУ непосредственно по переходной характеристике (во временной области) представляется нежелательным по следующим причинам. Во-первых, по виду переходной характеристики трудно определить структуру математической модели, т.е. порядки полиномов числителя и знаменателя аппроксимирующей передаточной функции. Во-вторых, критерии аппроксимации основаны на степени близости исходных и аппроксимирующих переходных характеристик, а согласно теореме единственности операционного исчисления близость двух функций во временной области не гарантирует их близости в частотной области (с другой стороны, близость двух функций в частотной области гарантирует их близость во временной). В-третьих, имеющийся опыт практического применения методов и алгоритмов аппроксимации переходных характеристик показал, что даже наиболее строго обоснованный среди этой группы методов метод «площадей» М.П. Симою часто не обеспечивает удовлетворительного совпадения исходной и аппроксимирующей КЧХ в наиболее важном с точки зрения синтеза САУ третьем квадранте комплексной плоскости [10].

Расчет КЧХ (Рис. 10, 11) по экспериментальной переходной характеристике (алгоритм производим в программно-методическом комплексе 'ТЕМП», предварительно произведя ввод значений переходной характеристики в файл «f11.dat».

КЧХ по каналу возмущения регулирующим органом (Р, ДС) Vг - Sт

Определяем структуру (порядки полиномов n, m) аппроксимирующей передаточной функции

(3.2)

КЧХ по каналу внешнего возмущения (Р, ДВ) V в - Sт

по графическому изображению КЧХ (Рис. 10, 11), построенной в ПМК «ТЕМП».

По каналу Vг - Sт: m=0, n=3.

По каналу Vг - Sт: m=0, n=3.

Точную аппроксимацию в частотной области проводим путем уточнения коэффициентов передаточной функции с помощью алгоритма ЧАП (частотной аппроксимации) в ПМК «ТЕМП» (Рис. 12, 13).

Аппроксимация с помощью алгоритма ЧАП передаточной функции по каналу возмущения регулирующим органом (Р, ДС) Vг - Sт

Аппроксимация с помощью алгоритма ЧАП передаточной функции по каналу внешнего возмущения (Р, ДВ) V в - Sт

Передаточная функция каналу возмущения регулирующим органом (Р, ДС) Vг - Sт:

Передаточная функция по каналу внешнего возмущения (Р, ДВ) V в - Sт:

3.3 Оценка адекватности математических моделей

Качественную оценку адекватности модели во временной области проводим путем сравнения переходных характеристик - исходной с аппроксимирующей . Построение и [7]. Во временной области проводим в программном средстве имитационного моделирования VisSim.

Аппроксимирующая и экспериментальная переходные характеристики по каналу возмущения регулирующим органом (Р, ДС) Vг - Sт

Аппроксимирующая и экспериментальная переходные характеристики по каналу внешнего возмущения (Р, ДВ) V в - Sт

Сравнивая переходные характеристики исходные с аппроксимирующими по всем каналам можно сделать вывод, что полученные модели адекватны реальным объектам.

Вывод

В данном курсовом проекте была разработана локальная система управления газовоздушного тракта котла ТГМП-314 и проведён алгоритмический синтез АСР разрежения в топке котла. Анализ качества переходных процессов показал, что расчет схемы был проведен корректно. Реакции системы на все подаваемые возмущения, были адекватны, средства регулирования схемы должным образом отрабатывали их, выводя систему на заданные установившиеся значения.

Таким образом, в результате имитационного моделирования мы получили, что:

- система была устойчивой при всех подаваемых возмущениях;

- система обладала требуемым запасом устойчивости;

- качество регулирования переходных процессов удовлетворяло требованиям, заложенных выше.

Список литературы

котлоагрегат дымосос регулирование газовоздушный

1. Тверской Ю.С. Локальные системы управления: Учеб.-метод. пособие / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». - Иваново, 2011. - 128 с.

2. Инструкция по эксплуатации энергоблока 300 мВт Костромская ГРЭС / Министерство энергетики и электрификации «ЕЭС России» ОАО «Костромская ГРЭС», г. Волгореченск 2000 г. - 108 с.

3. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов / Г.П. Плетнёв. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Издательство МЭИ, 2005. - 352 с., ил.

4. РД 153-34.1-35.144-2002. Рекомендации по применению современной универсальной системы кодирования оборудования и АСУТП ТЭС.

5. СО 34.35.101-2003. Методические указания по объему технологических измерений, сигнализации и автоматического регулирования на тепловых электростанциях: утв. Департаментом научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России» 23.10.2003; разраб. ОАО «Фирма ОРГРЭС». - М.: ЦНТИ ОРГРЭС, 2004. - 119 с.

6. SU 1176145 A. Патент: Система автоматического регулирования газовоздушного режима котлоагрегата / Авторы: Н.И. Давыдов, И.Х.Л. Рабовицер, В.В. Тропин, Ф.П. Пюпа, А.С. Землянский, Н.Е. Мельченко; патентообладатель: Уральский теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э. Дзержинского и Подольский машиностроительный завод им. Серго Орджоникидзе.

7. Тверской Ю.С. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Локальные системы управления»: учеб.-метод. разработка / Ю.С. Тверской, С.А. Таламанов, А.В. Голубев. - Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2002. - 40 с.

8. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 296 с., ил.

9. Клюев А.С., Товарнов А.Г. Наладка систем автоматического регулирования котлоагрегатов / М.: Энергия, 1970. - 280 с. с илл.

10. Таламанов С.А. Практикум по идентификации, параметрической оптимизации и имитационному моделированию систем автоматического управления: учеб. пособие / С.А. Таламанов, Ю.С. Тверской; Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2000. - 96 с.

11. Управление и информатика в технических системах. Квалификационная работа: учеб. пособие / под ред. Ю.С. Тверского; ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». - Иваново, 2008. - 148 с.

12. Журнал «Вестник УГАТУ», Регулирование разряжения в топке котла - современный подход / Ю.А. Тверской // Известия Академии наук. Энергетика. 2003. №1.

13. Кузьменко Д.Я., Регулирование и автоматизация паровых котлов: учебник для машиностроительных техникумов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1978 - 160 с., ил.

14. Конспект лекций по курсу «Локальные системы управления»; Тверской Ю.С.

Размещено на Allbest.ru