Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Аммиачная обработка питательной воды применяется для предупреждения углекислотной коррозии элементов пароводяного тракта и поддержания рН в питательной воде в пределах 9,1 + 0,1.

На обессоливающей установк№2 теплоэнергоцентрали рабочий раствор аммиака подается в ручном режиме в трубопровод после насосов обессоленной воды.

Аммиак является летучей щелочью, быстро распределяется по всему пароводяному тракту, повышая значение рН питательной воды и не изменяя ее солесодержание.

Для поддержания в питательной воде рН необходима непрерывная подача аммиака в основной цикл. Так как отдельные элементы оборудования конденсатно-питательного тракта выполняются из медных сплавов, то создавая щелочную среду с помощью аммиака, необходимо соблюдать осторожность в отношении его дозирования. Увеличение концентрации приводит к усилению коррозии латунных трубок конденсаторов турбин и подогревателей низкого давления. Чем больше концентрация в воде кислорода и аммиака, тем быстрее протекает коррозия этих сплавов, содержание кислорода в турбинном конденсате должно быть не более 20 мкг/дм3, концентрация аммиака в питательной воде барабанных котлов не должна превышать 600 мкг/дм3.

Внедрение автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды позволит добиться протекания технологического процесса без нарушения его технологических параметров.

Таким образом, целью курсового проекта является разработка системы автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды.

Основными целями автоматизации являются:

? обеспечение точного регулирования кислотно-щелочного баланса воды в соответствии с уставкой, задаваемой оператором;

? внедрение программно настраиваемых алгоритмов пуска и останова насосов подачи аммиака с заданной скоростью;

? сокращение затрат на ремонт и замену оборудования связанного с нарушением кислотно-щелочного баланса за счет устранения нарушения параметров технологического процесса;

? развертывание системы сбора данных и диспетчерского управления регулированием кислотно-щелочного баланса с организацией передачи данных на диспетчерский пункт.

Для достижения цели курсового проекта в ходе курсового проекта требуется решить следующие задачи:

? сформулировать требования к выдерживаемым параметрам технологического процесса, оборудованию (средства измерения, контроллер, исполнительные устройства) и его монтажу;

? произвести расчет системы автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса воды подаваемой в котельный цех, включая параметры настройки регулятора и проанализировать показатели качества спроектированной системы на компьютерной модели.

1. Анализ объекта и обоснование необходимости разработки АСУТП

1.1 Описание объекта автоматизации

Аммиачная обработка питательной воды применяется для предупреждения углекислотной коррозии элементов пароводяного тракта и поддержания рН в питательной воде в пределах 9,1 + 0,1.

На ОУ-2 рабочий раствор аммиака подается автоматически в трубопровод ХОбВ после насосов обессоленной воды.

Аммиак является летучей щелочью, быстро распределяется по всему пароводяному тракту, повышая значение рН питательной воды и не изменяя ее солесодержание.

Свободная углекислота связывается с NH3 по следующей реакции:

NH3 + CO2 + H2O _ NH4HCO3 (бикарбонат)

2NH3 + CO2 + H2O (NH4 )2 CO3 (карбонат)

Когда вода, обработанная аммиаком, попадает в котел бикарбонат и карбонат аммония разлагаются на NH3 , CO2 , переходят из воды в пар и вместе с ним удаляются из котла, не накапливаясь в котловой воде. В перегретом паре и NH3 и СО2 существуют не взаимодействуя между собой. При охлаждении и конденсации пара происходит распределение аммиака и углекислоты между паровой и жидкой фазами.

Аммиак находится в жидкой фазе, в результате чего рН воды повышается. Независимо от того, в какую точку основного цикла начали вводить аммиак, вследствие его летучих свойств по истечении 1-2 часов он распространяется по всему пароводяному тракту. Благодаря этому углекислотная коррозия углеродистых сталей устраняется или скорость ее существенно снижается.

Для поддержания в питательной воде рН необходима непрерывная подача аммиака в основной цикл. Так как отдельные элементы оборудования конденсатно-питательного тракта выполняются из медных сплавов, то создавая щелочную среду с помощью аммиака, необходимо соблюдать осторожность в отношении его дозирования. Увеличение концентрации приводит к усилению коррозии латунных трубок конденсаторов турбин и подогревателей низкого давления. Чем больше концентрация в воде кислорода и аммиака, тем быстрее протекает коррозия этих сплавов, содержание кислорода в турбинном конденсате должно быть не более 20 мкг/дм3, концентрация аммиака в питательной воде барабанных котлов не должна превышать 600 мкг/дм3. Технологическая схема дозирования аммиака представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1- Технологическая схема дозирования аммиака

Из бака крепкого аммиака (БКА) нужное количество, насосом перекачки аммиака(НПА), перекачивается в любой из баков рабочего раствора аммиака (БРРА), затем разбавляется химически обессоленной водой до концентрации 0,1% - 1,0%, перемешивается циркуляционным насосом аммиака (ЦНА) и циркулирует от ОУ-2 до НДА № 1,2,3, находящихся в КТЦ под ПЭН № 12 и НДА № 4 под ПЭН № 15.

В аварийных случаях, раствор аммиака может дозироваться в трубопроводы ХОБВ № 1,2,3, в здании ОУ-2, насосами- дозаторами НДА № 4а или НДА № 5а.

В данный момент времени процесс регулирования кислотно-щелочного баланса воды происходит с непосредственным участием работников химического цеха ТЭЦ. Лаборанты берут пробу воды из отборочных ячеек,производят измерение в воде показателя кислотно-щелочного баланса и по полученным данным принимают решение о пуске-останове насосов дозаторов аммиака.

1.2 Варианты совершенствования технологического процесса

Наибольшее влияние на технологический процесс теплоэнергостанции окзывает кислотно-щелочной баланс питательной воды. Не соблюдение установленного регламентом показателя кислотно-щелочного баланса может привести к нарушению технологического процесса, а также к материальным затратам на востановление оборудования.

Кроме того, поддержание показателя кислотно-щелочного баланса связано с расходом аммиака, что является одной из значимых статей затрат для данного производства и потому нуждается в эффективном регулировании.

Таким образом, одним из вариантов совершенствования технологического процесса, рассматриваемым в данном курсовом проекте, является внедрение автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды подаваемой в котельный цех теплоэнергоцентрали для дальнейшего производственного процесса.

Внедрение автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды позволит реализовать регламентированный технологический процесс.

Для выполнения указанной разработки в рамках курсового проекта предлагается:

? установить в проточную ячейку pH-метр с проточным датчиком с унифицированным выходным сигналом и обеспечить прием данных от него;

? для защиты датчика от возможного повышения давления, контролируемой среды, установить фильтродросселирующее устройство;

? произвести включение/выключение насосов дозаторов№1,2,3,4,5 в автоматическом режиме;

? организовать дистанционное задание оператором уставки по кислотно-щелочному балансу в питательной воде;

? обеспечить мониторинг и автоматическое регулирование кислотно-щелочного баланса по ПИД-закону в соответствии с уставкой путем изменения расхода аммиака;

? реализовать удаленное автоматическое управление запорной арматурой на трубопроводах подачи аммиака;

? обеспечить мониторинг технологических параметров и управление процессом средствами системы диспетчерского управления и контроля на основе SCADA.

1.3 Техническое задание на разработку АСУТП

1.3.1 Цели автоматизации и требования к функциям, выполняемым системой

Таким образом, целью курсового проекта является разработка системы автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды.

Основными целями автоматизации являются:

? обеспечение точного регулирования кислотно-щелочного баланса воды в соответствии с уставкой, задаваемой оператором;

? внедрение программно настраиваемых алгоритмов включения и выключения насосов дозаторов с заданной скоростью;

? сокращение затрат на ремонт оборудования за счёт устранения нарушения кислотно-щелочного баланса воды;

? развертывание системы сбора данных и диспетчерского управления насосами дозаторами аммиака в части регулирования кислотно-щелочного баланса с организацией передачи данных на диспетчерский пункт.

Автоматизированная система должна обеспечивать выполнение следующих функций:

? автоматическую обработку, регистрацию и архивирование поступающих значений технологического параметра кислотно-щелочного баланса воды;

? автоматическое регулирование кислотно-щелочного баланса по ПИД-закону на основании заданной оператором процесса уставки или по программному задатчику за счет изменения расхода аммиака регулирующим клапаном с электроприводом;

? автоматический контроль состояния процесса ? предупредительную сигнализацию при отклонении кислотно-щелочного баланса от номинального значения более чем на заданную величину;

? автоматическое управление запорной арматурой на линии подачи аммиака в соответствии с алгоритмом процесса;

? дистанционную передачу данных и команд (уставка по кислотно-щелочному балансу; данные команды управления электроприводом регулирующего клапана);

? представление информации о состоянии технологического процесса (индикация состояния насосов на трубопроводах подачи аммиака) и его параметрах (показатель кислотно-щелочного баланса воды) оператору диспетчерского пункта в удобном для восприятия и анализа виде на цветных графических операторских станциях в виде мнемосхемы процесса, анимации, графиков, гистограмм и др.

Для достижения цели курсового проекта в ходе курсового проекта требуется решить следующие задачи:

? сформулировать требования к выдерживаемым параметрам технологического процесса, оборудованию (средства измерения, контроллер, исполнительные устройства) и его монтажу;

? произвести расчет системы автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса воды, включая параметры настройки регулятора и проанализировать показатели качества спроектированной системы на компьютерной модели.

1.3.2 Требования к параметрам технологического процесса на рассматриваемом участке

Поскольку в курсовом проекте разрабатывается система автоматического регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды, основными параметрами являются показатель кислотно-щелочного баланса и скорость вращения двигателя от которой непосредственно зависит подача аммиака. Приведем также значения технологических параметров процесса, не относящиеся к области ответственности проектируемой САР, но важные для протекания процесса.

Параметры технологического процесса по приготовлению и дозированию аммиака в питательный тракт представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Параметры технологического процесса

Характеристика	Значение
Частота вращения, об/мин - циркуляционного насоса аммиака	2900
Мощность привода, кВт - циркуляционного насоса аммиака	7,5
Производительность, м3/час - циркуляционного насоса аммиака	20
Напор, м.в.ст. - циркуляционного насоса аммиака	30
Производительность, л/час - насос дозатор аммиака	1000

1.3.3 Требования к технологическому оборудованию рассматриваемого участка

К основному технологическому оборудованию рассматриваемой установки относятся бак рабочего раствора аммиака, насос дозатор аммиака.

Требования к баку рабочего раствора аммиака представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Требования к баку рабочего раствора аммиака

Характеристика	Значение
Рабочая вместимость, м3	10
Материал корпуса	сталь 12Х18Н10Т

Таблица 1.3 - Требования к насосу дозатору аммиака

Характеристика	Значение
Исполнение по материалу проточной части	сталь20Х13
Исполнение	насос-дозатор
Напряжение питания, В	3ф., 380
Мощность двигателя, кВт	1,5
Подача номинальная, л/час	1000
Напор, м	10

1.3.4 Требования к средствам измерения и информационным каналам разрабатываемой системы

Основным параметром технологического процесса в рассматриваемой части является кислотно-щелочной баланс питательной воды, который регулируется в пределах до 9,1±0,1.

«АТЛАНТ 2101» является универсальным промышленным прибором для измерения активности ионов водорода pH и окислительно-восстановительных потенциалов в воде и ее растворах, в том числе глубокого обессоливания. АТЛАНТ-2101 применяется для мониторинга водно-химического режима на технологическом оборудовании электростанций и других производств.

Требования к прибору измерителю кислотно-щелочного баланса типа «АТЛАНТ 2101» представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Требования к измерителю кислотно-щелочного баланса

Характеристика датчика	Значение
Тип среды	жидкость
Диапазон измерения: - pH - эдс - температура	0,00-14,00 -2500 до +2500 мВ От 0 до 100 єС
Абсолютная погрешность измерений: - pH - эдс - температура	0,05 2мВ 0,3 єС
Параметры контролируемой среды: - температура - расход	От +1 до +60 єС 2-10 дм/час
Диапазон выходных токов (уст. оператором)	0 - 5 мА, 0 - 20 мА, 4 - 20 мА
Количество программируемых точек на шкале выходных токов	12 - начало и конец шкалы
Режимы работы реле уставок	выкл., более>, менее
Параметры окружающей среды: - температура - относительная влажность	от -10 до +50 °C до 95% при +35 °C
Напряжение питания	от 187 до 242 В от 30,6 до 39,6 В частотой от 48 до 65 Гц
Потребляемая мощность	20 Вт
Интерфейс пользователя	иерархические меню на дисплее
Калибровки	Автоматическая и ручная

Подключения датчика с измерительным блоком осуществляется с помощью двух кабелей: коаксиального и медного четырёхпроводного , соединяющих разъёмы, с соответствующими разъёмами электронного блока.

Измерительный pH-электрод подключен к измерительной коробке с помощью коаксиального разъёма. Провода термокомпенсатора подключены к двум клеммам соединительной коробки. Электрод сравнения соединяется с клеммой коробки специальным проводом, имеющимся в комплекте гидравлического блока. Таким же проводом производится соединение заземляющего электрода с определённой клеммой блока.

Подключение измерительного блока pH-метра к контроллеру производится по двухпроводной схеме.

1.3.5 Требования к устройствам контроля и управления

Сформулируем требования к промышленному контроллеру, который предлагается использовать для управления процессом в части реализации САР кислотно-щелочного баланса питательной воды. Требования к промышленному контроллеру представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Требования к промышленному контроллеру

Характеристика	Значение
Напряжение питания	200-240 В AC
Степень защиты от воздействия окружающей среды	IP20
Температурный режим эксплуатации, С	0…+40
Операционная система	mini OS-7, DOS или Windows CE
Число каналов ввода-вывода: - аналоговые входы, шт. - аналоговые выходы, шт. - дискретные входы, шт. - дискретные выходы, шт.	2 2 6 2
Диапазон сигналов по аналоговым каналам: - аналоговые входы Типы дискретных входов Тип дискретных выходов Макс. выходной (коммутируемый) ток, не менее, мА Выходное напряжение, В	0…20 мА сухой контакт открытый коллектор 100 24
Время реакции по аналоговым каналам, мс, не более	650

Таблица 1.5 - продолжение

Необходимые поддерживаемые коммуникационные интерфейсы	1хEthernet
Необходимые поддерживаемые протоколы передачи данных	Modbus TCP (TCP/IP)

Поскольку контроллер устанавливается в шкаф в отапливаемом помещении, к его степени защиты от воздействия твердых частиц (пыли) и влаги, а также температурному диапазону эксплуатации не предъявляется решающих требований.

Поскольку на базе контроллера планируется развертывание системы диспетчерского управления на базе SCADA Trace Mode, требуется наличие в контроллере операционной системы Mini-OS7, DOS или Windows CE.

Для организации ввода-вывода данных потребуется один аналоговый вход (для подключения pH-метра) с унифицированным токовым сигналом 0…20 мА, два дискретных выхода для управления насосами дозаторами аммиака.

Обмен данными с АРМ оператора осуществляется по интерфейсу Ethernet и протоколу Modbus TCP (TCP/IP).

2. Расчет системы автоматического управления

2.1 Разработка структурной и функциональной схемы системы автоматизации

Регулирование кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе теплоэнергоцентрали осуществляется изменением подачи аммиака в трубопровод, который в свою очередь зависит от работы насоса дозатора.

В состав системы регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе входят: ПЧ- преобразователь частоты, ЭД- электродвигатель обеспечивающий работу насоса, Н- насос регулирующий подачу аммиака, Т- трубопровод.

Рассмотрим параметры процесса для конкретного технологического режима. Параметры приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Параметры технологического режима

Параметр	Значение
Показатель кислотно-щелочного баланса воды, pH - максимальный (для данного режима) - условно-номинальный (для данного режима) - минимальный (для данного режима)	9,2 9,1 9,0
Время регулирования не более, с	20

Таким образом, функциональную схему объекта управления можно представить как показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Функциональная схема объекта управления

Выходным сигналом преобразователя частоты является напряжение подаваемое на электродвигатель, пропорциональное амплитуде управляющего сигнала (u): максимальному уровню управляющего сигнала 10В (входное значение) соответствует напряжение (Gs) 380В.

Выходной координатой электродвигателя, приводящего в движение насос (H), является фактическая угловая скорость (Gp).

Выходной координатой насоса является массовый расход (Gr) аммиака, пропорциональный угловой скорости вращения электродвигателя (Gp).

Выходной координатой трубопровода является кислотно-щелочной баланс питательной воды, зависящий от расхода аммиака подаваемого в трубопровод (Gr).

Поскольку преобразователь частоты представляет собой, по сути, вычислительное устройство, предназначенное для формирования подачи напряжения на электродвигатель в зависимости от входного сигнала управления, он может быть описан как апериодическое звено первого порядка с передаточной функцией вида W(пч)=.

Произведем расчет параметров передаточной функции преобразователя частоты. Коэффициент передачи (передаточную функцию) определим по формуле (2.1)

, (2.1)

где Gs - заданное напряжение в вольтах, u - управляющий сигнал (напряжение);

Тпч= 0,0001 (величина обратная дискретизации преобразователя частоты).

Передаточную функцию электродвигателя, приводящего в движение насос, можно представить в виде апериодического звена второго порядка (2.2)

, (2.2)

где коэффициент угловой скорости;

механическая постоянная времени элемента;

Tм- электрическая постоянная времени.

Произведём расчёт параметров передаточной функции электродвигателя. Коэффициент передачи сигнала определим по формуле (2.3):

, (2.3)

где G - угловая скорость, Gs - напряжение питания.

Постоянные времени электродвигателя определим как Тм=0,6;Тэ=0,0004.

Тогда передаточная функция электродвигателя, приводящего в движение насос (2.4)

, (2.4)

Передаточную функцию насоса представим как апериодическое звено второго порядка с передаточной функцией вида (2.5):

, (2.5)

где e-ts - коэффициент передачи объекта, t- постоянная времени объекта.

Рассчитаем параметры передаточной функции насоса. Коэффициент передачи определим по формуле (2.6)

, (2.6)

где Gr - угловая скорость электродвигателя, а Gp - расход аммиака.

Постоянную времени насоса определим как t =.

Тогда передаточная функция насоса, подающего аммиак в трубопровод будет иметь вид (2.7)

, (2.7)

Передаточную функцию трубопровода представим как апериодическое звено первого порядка с передаточной функцией вида (2.8):

, (2.8)

Коэффициент передачи определим по формуле (2.9)

, (2.9)

где pH - показатель кислотно-щелочного баланса воды, а Gr - изменение расхода аммиака в трубопровод.

Постоянную времени трубопровода T=20с определим как максимальное время выхода на установившееся значение, соответствующее заданию. В результате получим передаточную функцию трубопровода (2.10)

(2.10)

На основании функциональной схемы (рисунок 2.1) построим структурную схему (рисунок 2.2), содержащую все функциональные элементы системы регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе.

Рисунок 2.2 - Структурная схема объекта управления

На основании структурной схемы разработаем модель в приложении Siumulink пакета MatLab (рисунок 2.3) и произведем ее исследование.

Рисунок 2.3 - Модель разомкнутой системы в MatLab

Графики переходных процессов элементов системы показаны на рисунках 2.4-2.6.

щ, рад/с

t, c

Рисунок 2.4 - Переходный процесс по развитию двигателем угловой скорости

F, м3/ч

t, c

Рисунок 2.5 - Переходный процесс по расходу аммиака

H

t, c

Рисунок 2.6 - Переходный процесс по регулированию кислотно-щелочного баланса

По графикам переходных процессов (рисунок 2.4-2.6) можно сделать вывод о том, что все параметры технологического процесса и полученная нами модель не эквивалентны объекту автоматизации и его технологическим режимам. В работе видны отклонения расхода аммиака, а соответственно и показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе, т.е. система нуждается в регуляторах, обеспечивающих стабилизацию технологических параметров в соответствии с заданием.

2.2 Описание методики и расчет параметров настройки регулятора

В состав системы регулирования входят три контура:

? контур регулирования развития угловой скорости электродвигателем;

? контур регулирования расхода аммиака;

? контур регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе.

Как показывает практика построения систем автоматического регулирования, для систем, содержащих несколько контуров регулирования, целесообразно применение подчиненного регулирования координат.

Применение подчиненного регулирования координат в рассматриваемом случае позволит повысить надежность, системы, поскольку при разрыве внутреннего контура, например, вследствие обрыва кабель-трассы датчика, регулятор внешнего контура сыграет роль компенсатора и не позволит переходному процессу выйти из-под контроля. Кроме того, применение каскадного регулирования улучшает динамические показатели системы за счет превентивной отработки возмущений по развитию скорости электродвигателем, не допуская влияния их на показатель кислотно-щелочного баланса.

Проведём синтез регуляторов с подчиненным регулированием координат, и будем настраивать контуры регулирования на желаемый вид апериодического звена. При настройке на апериодическое звено перерегулирование должно отсутствовать.

Предварительно определим значения коэффициентов перегрузки, учитывая данные по номинальных и максимальным значениям выходных координат контуров, представленным в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Коэффициенты перегрузки и данные для их расчета

	Угловая скорость, рад/с	Расход аммиака, м3/ч	Показатель pH
Номинальное значение	314	65	9,1
Максимальное значение	314	100	9,2

Контур регулирования угловой скорости включает в себя частотный преобразователь и электродвигатель. Выходной координатой у этого контура является угловая скорость в рад/с.

Номинальное задающее напряжение равно (2.10)

(2.10)

Произведём расчет регулятора для контура угловой скорости электродвигателя. Схема контура регулирования угловой скорости показана на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Схема контура регулирования угловой скорости

Коэффициент обратной связи контура регулирования угловой скорости (2.11):

(2.11)

Передаточная функция регулятора для контура регулирования угловой скорости равна отношению желаемой передаточной функции к исходной передаточной функции контура (2.12)

(2.12)

, (2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

Исходя из формулы (2.12) находим передаточную функцию регулятора для этого контура регулирования (2.17)

(2.17)

Производим расчёт замкнутого контура, по формуле (2.18)

= (2.18)

Проведённый опыт в приложении Siumulink пакета MatLab имеет вид (рисунок 2.8)

Рисунок 2.8- Переходный процесс по контуру регулирования угловой скорости

Рассчитаем регулятор для контура регулирования расхода аммиака. Данный контур включает в себя преобразователь частоты, электродвигатель, насос дозатор аммиака. Выходной координатой контура является расход аммиака.

Номинальное задающее напряжение равно (2.19)

(2.19)

Схема контура регулирования расхода аммиака показана на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Схема контура регулирования расхода аммиака

Коэффициент обратной связи контура регулирования расхода аммиака равен (2.20):

(2.20)

Передаточная функция регулятора для контура регулирования расхода аммиака равна отношению желаемой передаточной функции к исходной передаточной функции контура (2.21):

(2.21)

, (2.22)

(2.23)

(2.24)

(2.25)

(2.26)

Применяя формулу (2.24) находим исходную передаточную функцию контура регулирования аммиака (2.27)

(2.27)

Отсюда по формуле (2.21) находим передаточную функцию регулятора для контура регулирования расхода аммиака (2.28):

(2.28)

Проведённый опыт в приложении Siumulink пакета MatLab имеет вид (рисунок2.10)

Рассчитаем регулятор для контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе. Данный контур включает в себя частотный преобразователь, электродвигатель, насос дозатор аммиака подающий аммиак в трубопровод. Выходной координатой контура является показатель кислотно-щелочного баланса воды.



Рисунок 2.10- График переходного процесса по контуру расхода аммиака

Номинальное задающее напряжение равно (2.29)

(2.29)

Схема контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса воды показана на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Схема контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе

Коэффициент обратной связи контура регулирования температуры смеси в рабочей емкости равен (2.30):

(2.30)

Передаточная функция регулятора для контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса воды в трубопроводе равна отношению желаемой передаточной функции к исходной передаточной функции контура (2.31):

(2.31)

, (2.32)

с. (2.33)

(2.34)

(2.35)

(2.36)

Применяя формулу (2.35) находим исходную передаточную функцию контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса воды (2.37)

(2.37)

Отсюда по формуле (2.31) находим передаточную функцию регулятора для контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса (2.38):

 (2.38)

Модель замкнутого контура регулирования показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе представлена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Модель замкнутого контура регулирования показателя pH

Н

t, c

Рисунок 2.13 - График переходного процесса по контуру регулирования показателя pH

Для проверки работоспособности регулятора подадим возмущение, равное 1pH в момент времени 10 секунд.

График переходного процесса по контуру регулирования показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе представлен на рисунке 2.13. Из графика переходного процесса видно, что установившееся значение равно 9,1. Перерегулирование, как и следует при настройке на апериодическое звено, отсутствует. Как видно из графика, регулятор успешно отрабатывает возмущения.

Задача синтеза регулятора успешно решена.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта было осуществлено изучение технологического процесса регулирования показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды подаваемой в котельный цех теплоэнергоцентрали. Проведенное исследование показало, что присутствует необходимость ручного регулирования кислотно-щелочного баланса в трубопроводе, что может приводить к отклонению его показателя от регламентных значений и поломку оборудования котельного цеха.

В связи с чем, было предложено разработать систему автоматического регулирования показателя кислотно-щелочного баланса питательной воды.

Для создания эффективной АСУТП в проекте были сформулированы требования к технологическому оборудованию, а также средствам измерения и управления: измерительному pH-метру, управляющему контроллеру, электродвигателю, насосу дозатору аммиака.

Математической основой разработки АСУ явилось моделирование исходной системы и оценка показателей качества ее функционирования. Учитывая полученные результаты, в курсовом проекте был произведен синтез системы регулирования и произведен компьютерный эксперимент с моделью скорректированной системы, доказавший эффективность разработанной системы регулирования.

аммиачный обработка вода

Список использованных источников

1. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка: учебно-практическое пособие.-М.:Инфра-Инженерия, 2008.-928с.:ил.

2. Основы автоматизации техпроцессов: учеб.пособие для вузов/ А.В.Щагин, В. И. Демкин, В.Ю.Кононов, А.Б.Кабанова.- М.:Выш.образование,2009.-163с.

3. Пескова С.А. Сети и телекоммуникации: учеб. пособие для вузов/ С.А.Пескова, А. В.Кузин,А.Н.Волков.-4-е изд.,стер.-М.: Академия, 2009.-352с

4. Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами: учеб. пособие для вузов.-СПб.:Профессия, 2009.- 592с. :ил.

5. Бигус Г.А. Техническая диагностика опасных производственных объектов/Г.А.Бигус, Ю.Ф.Даниев.-М.:Наука,2010.-415с.

6. Кангин В.В. Аппаратные и программные средства систем управления: промышленные сети и контроллеры: учеб. пособие для вузов/ В.В.Кангин,В.Н.Козлов.-М.:Бином. Лаборатория знаний, 2010.-418с.:ил.

7. Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение: учебник для вузов.-3-е изд.- СПб.:Питер,2010.-400с.:ил.

8. Шандров Б.В. Технические средства автоматизации: учебник для вузов/Б.В.Шандров,А.Д.Чудаков.-2-е изд.,стер.-М. : Академия,2010.-368с.

9. Иванов А.А. Автоматизация технологических процессов и производств:учеб. пособие для вузов.-М.:Форум,2011.-224 с.

10. Орлов С.А. Технологии разработки программного обеспечения: Разработка сложных программных систем: Учебник для вузов.- 3- е изд.-СПб.:Питер,2004.-527с.:ил.

11. Андреев Е.Б. Программные средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности:учеб. пособие для вузов/Е.Б.Андреев, В.Е.Попадько.-М.:ФГУП Издво "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.Ч.1.-2005.-268с.

12. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/ А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева.-2-е изд., перераб. И доп.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-464 с.: ил.

13. Андреев Е.Б. Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности: учеб.пособие для вузов/Е. Б. Андреев,В.Е.Попадько.-М.:ФГУП Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина,2005.-270с.

14. Щагин А.В. Основы автоматизации техпроцессов: учеб.пособие для вузов/А.В. Щагин, В. И. Демкин, В.Ю.Кононов,А.Б. Кабанова.- М.: Выш.образование,2009.- 163с.

Размещено на Allbest.ru