Автоматична система регуляції температури пари на виході з котла-утилізатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

ЗМІСТ

Вступ

1. Характеристика ТОУ

1.1 Короткий огляд видів котлів-утилізаторів

1.2 Котел-утилізатор КУ-80

2. Огляд і аналіз систем управління технологічним об'єктом

3. Опис структури АСР і автоматизованих функцій

4. Основні рішення з автоматизації ТОУ

4.1 Технологічний контроль

4.2 Автоматичне регулювання

4.3 Технологічна сигналізація, захист і блокування

4.4 Живлення засобів вимірювання і автоматизації

5. Розрахункова частина

5.1 Розрахунок метрологічних характеристик вимірювальних каналів АСР

5.1.1 Вимоги до метрологічного забезпечення АСР

5.1.2 Структурна схема вимірювальних каналів АСР

5.1.3 Розрахунок відносної і абсолютної похибки вимірювальних каналівАСР

Висновки

5.2 Розрахунок надійності функціонування АСР

5.2.1 Вимоги до надійності реалізації функцій АСР

5.2.2 Структурна схема надійності реалізації функцій АСР

5.2.3 Розрахунок надійності реалізації функцій АСР

Висновки

5.3 Розрахунок динаміки САР.

5.3.1 Вимоги до якісних показників функціонування САР

5.3.2 Апроксимація перехідної характеристики об'єкту управління

5.3.3 Розрахунок регулятора САР

5.3.4 Розрахунок промислового регулюючого блока

5.3.5 Моделювання і аналіз чутливості САР

Висновки

5.4 Розрахунок виконавчої частини САР

5.4.1 Вимоги до витратної характеристики регулюючого органа АСР

5.4.2 Вибір типорозміру регулюючого органа за його умовною пропускною здатністю

5.4.3 Вибір типу і моделі виконавчого механізму

Висновки

6 . ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

Висновки

СПИСОК літератури

Вступ

В даній атестаційній роботі представлена автоматична система регулювання температури перегрітої пари на виході з котла-утилізатора. Об'єкт керування - котел-утилізатор типу КУ-80 паропродуктивністю 50 т/год. Котел-утилізатор КУ-80 призначений для вироблення перегрітої пари на основі використання фізичного тепла газів, що виходять з мартенівських, нагрівальних та інших технологічних печей. Встановлюється безпосередньо за печами [25].

Температура має задовольняти діючим нормам і правилам, є одним з основних параметрів нормального функціонування котла. Для надійної й економічної роботи котлоагрегату необхідний достатній рівень автоматизації основних і допоміжних процесів. Найбільш успішно ці задачі вирішуються при сполученні автоматизації установки з відповідною централізацією керування устаткуванням і контролю за його роботою.

АСР температури перегрітої пари, що розглядається, побудована на базі комплексу технічних засобів регулювання «КАСКАД», який має високу надійність пристроїв та ефективність роботи.

Вихідні данні до проекту:

тиск живильної води на вході ;

витрата живильної води на вході ;

температура перегрітої пари на виході ;

тиск перегрітої пари на виході ;

паропродуктивність ;

рівень води в барабані котла [6].

1. Характеристика ТОУ

1.1 Короткий огляд видів котлів-утилізаторів

В даний час існують поняття котли-утилізатори і енерготехнологічні котли в залежності від їхньої ролі в основному технологічному процесі.

До котлів-утилізаторів відносяться установки, без яких основний технологічний процес може протікати без змін. До них відносяться котли-утилізатори на запічних газах.

До енерготехнологічних котлів відносяться установки, без яких основний технологічний процес не може протікати чи зазнає істотних зміни при їхньому відключенні. До таких відносяться системи примусового охолодження технологічних агрегатів, а також котли для охолодження продукційних потоків.

Однак такий розподіл чисто умовний, тому що котли-утилізатори, встановлені на запічних газах, незважаючи на те, що технологічний процес може здійснюватися і без них, здійснюють свій вплив на параметри технологічного агрегату. Завдяки встановленню котла-утилізатора, наприклад за мартенівськими печами, збільшується виплавка сталі до 5%, за печами кольорової металургії поряд з економією палива значно поліпшуються технологічні показники процесів виготовлення сировини.

Крім того, усі ці агрегати виконують певну роль у захисті екологічного середовища. Наприклад, содорегенераційні котли (СРК) застосовуються для спалювання чорних лугів, які є шкідливими викидами [23,25].

Таким чином, використання вторинних енергоресурсів (ВЕР) будь-яких видів у технологічних процесах пов'язане з підвищенням енергетичної ефективності, поліпшенням показників технологічних процесів і умов захисту навколишнього середовища, тобто в єдиний процес зведені технологія й енергетика. Тому доцільно вживати один термін - енерготехнологічні котли й установки.

Енерготехнологічні котли можна класифікувати:

- по галузям промисловості, у яких використовуються ВЕР (котли для чорної, кольорової металургії, хімічної промисловості; сірколужного й азотного виробництва, целюлозно-паперової, будівельної, нафтопереробної нафтохімічної промисловості);

- за рівнем температур використовуємого в котлах теплоносія: високотемпературні (з температурою газів перед охолодженням у котлі > 1000° С) і низькотемпературні (з температурою газів < 1000° С) [6];

- по технологічним агрегатам, за якими чи в яких встановлюються тепловикористовуючі котли (за мартенівськими печами, конвертерами, випалювальними з киплячим шаром, фьюмінговими, нагрівальними, шлаковигонними, прокалюючими, шахтними, відбиваючими печами, за печами киснево-осадкової плавки, сухого гасіння коксу і т.п. );

- по способу передачі тепла в поверхнях нагрівання:

1) конвективні (тепло від газів переважно віднімається конвекцією);

2) радіаційні (тепло переважно віднімається радіацією);

3) радіаційно-конвективні (тепло віднімається радіацією і конвекцією);

- по конструктивній ознаці:

1) газотрубні;

2) водотрубні (із примусовою чи природною циркуляцією пароводяної суміші) [21].

В усіх без винятку установках одним з головних факторів є вибір виду і параметрів охолоджуючого середовища. У більшості випадків в колах, що використовують ВЕР, застосовують хімічно знесолену воду і виробляють насичену чи перегріту пару.

Вибір параметрів пари визначається властивостями теплоносія, його хімічним складом (запиленість, корозійна активність), а також кількістю тепла, що міститься в газах, що відходять; можливостями використання тепла на місці (тепловою схемою технологічного процесу) на технологічні потреби, вироблення чи теплопостачання електроенергії; наслідками, до яких приведе розрив труб поверхонь нагрівання; кількістю виробленої пари та ін. [9].

У зв'язку з цим вибору параметрів пари для кожного об'єкта використання повинна бути приділена велика увага. Все залежить від умов, в яких проводиться техніко-економічне обґрунтування вибору параметрів. Наприклад, в сіркокислотній промисловості нижня межа тиску охолоджуючого середовища встановлюється виходячи з корозійної здатності охолоджуваних газів, обумовленої точкою роси на поверхні нагрівання, і приймається не нижче 4 МПа. Верхня - умовами раціонального використання пари. Довгий час через відсутність споживача пари на сіркокислотних заводах пар скидався в атмосферу. Виниклі на заводах виробництва барвників виявилися могутніми споживачами технологічної пари. На заводах, де виробляється значна кількість пари, були встановлені парові турбіни, що виробляють електроенергію [21,25].

В даний час для різних замовників параметри погоджуються індивідуально в залежності від схеми споживання (теплового балансу). Розробка заходів для використання пари за рахунок ВЕР на технологічні потреби, вироблення електроенергії, теплопостачання, комбіновані схеми вимагає детального вивчення теплових балансів виробництв і розробки типових рішень з урахуванням техніко-економічного обґрунтування по використанню пари від котлів. Параметри пари також залежать від стабільності роботи (технологічного режиму) основного агрегату-печі [9].

Техніко-економічне обґрунтування повинне проводитись при виборі типу котла для кожного конкретного випадку.

Більшість котлів-утилізаторів встановлюється за металургійними печами в чорній і кольоровій металургії. В чорній металургії вибір параметрів пари визначається насамперед тепловою схемою її використання, і в основному це 1,8 і 4 МПа з невеликим перегрівом (350- 440°С). В кольоровій металургії, содорегенераційній промисловості і сіркокислотній, в яких в газах, що відходять, містяться окисли сірки й інші корозійно-активні речовини, тиск охолоджуючого середовища вибирається з умови, щоб температура поверхонь нагрівання котла була вище точки роси димових газів. Так, наприклад, для газів печей, що відходять, цинкових концентратів температура точки роси досягає 200-220?С, для киснево-осадкової плавки - 220?С, й може дорівнювати 250-260?С.

Виходячи з цього, нижня межа охолоджуючої води встановлюється 4 МПа, що відповідає мінімальній температурі 265°С при насиченні. Верхня межа обмежується умовами раціонального використання пари, надійністю роботи металу і техніко-економічних показників. Наприклад, в сірчанокислотній промисловості однією з умов підвищення параметрів пари є необхідність використання тепла в залежності від сезону. У літній період багатьом споживачам не вистачало вироблюваної пари, тому параметри пари котлів-утилізаторів були підвищені, щоб направити пару в парові турбіни для вироблення електроенергії. Паропродуктивність котлів не може бути жорстко регламентована, тому що вона цілком визначається тепловою потужністю печі.

Розходження в теплових схемах підприємств, розмаїтість металургійних печей по призначенню і потужності ускладнює процес уніфікації котлів-утилізаторів по їхнім параметрам. Був прийнятий ДСТ на параметри пари, що викликало певні труднощі на стадії проектування котлів через розбіжності між замовником і проектантом. Проте в даний час для прискорення оснащення галузей промисловості енерготехнологічними котлами необхідно знову провести оптимізацію теплових схем підприємств і встановити твердий регламент на параметри пари з обліком найбільш повного і раціонального її використання. [25]

1.2 Котел-утилізатор КУ-80

Котел-утилізатор КУ-80 (рисунок 1.1) призначений для вироблення перегрітої пари на основі використання фізичного тепла газів, що виходять з мартенівських, нагрівальних та інших технологічних печей. Встановлюється безпосередньо за печами [6].

Передбачено напіввідчинену установку котла з пристроєм утепленої прибудови з фронтової сторони для захисту від впливу навколишнього середовища устаткування, арматури і приладів.

Розрахований на роботу під розрідженням. Сейсмічність району установки - 6 балів.

Усі поверхні нагрівання котлів виконані з безшовних труб діаметром 32 мм із товщиною стінки 3 мм (сталь 20) і складаються з водяного економайзера, випарної частини котла і пароперегрівника. Компонування поверхонь нагрівання П-подібне.

У першому висхідному газоході за рухом газів розташована перша передввімкнена секція випарної поверхні нагрівання, пароперегрівник, друга випарна секція і другий пакет третьої випарної секції.

В другому опускному газоході зверху вниз розташований: пакет третьої випарної секції і два пакети економайзера.

Конструкції всіх котлів серії уніфіковані за формою і висотою пакетів змієвикових поверхонь нагрівання.

Усі поверхні нагрівання котла виготовлені у виді зварених блоків із шаховим розташуванням труб у пакетах. Кроки труб прийняті наступні: у ряді по ширині газоходу для першої передвключеної секції - 172 мм, для другої і третій випарних секцій і пароперегрівника - 68 мм, для економайзера - 90 мм, крок труб за рухом газів 70 мм у всіх пакетах.

Випарна частина котла виконана за схемою з багаторазовою примусовою циркуляцією (БПЦ) із трьома паралельно включеними секціями. Циркуляція здійснюється двома циркуляційними насосами (один резервний), розрахованими на перекачування перегрітої котлової води.

З барабана котлова вода надходить у циркуляційний насос, яким подається в шлаковловлювач. Зі шлаковловлювача вода по трубам подається паралельно в три випарні секції котла. З вихідних камер випарних секцій пароводяна суміш надходить у барабан [6].

Барабан котла - зварений, із внутрішнім діаметром 1508 мм, товщиною стінки 36 мм на тиск 4,5 МПа, виконаний зі сталі 20К. Усередині барабана встановлюються паросепараційні циклони.

Живильна деаерована вода підводиться до економайзера котла по одному трубопроводі.

З вихідної камери економайзера живильна вода відводиться в розподільну трубу внутрішнього пристрою барабана. Між шлаковловлювачем і живильним трубопроводом є перемичка, по якій на вхід економайзера може бути подана циркуляційна котлова вода (лінія рециркуляції).

Типорозміри котлів серії розрізняються по ширині, тобто по числу паралельно включених змійовиків у пакетах. Котел КУ-80 має довжину газоходу у світлі (піднімального-2850 і опускного-2600 мм) [25].

Конструкцією колів передбачена можливість застосування парового механізованого обдування типу ОМВ заводу "Ильмарине".

Каркас котла - металевий, зварений. Обмуровування піднімального газоходу виконані з вогнетривкої й термоізоляційної цегли.

Опускний газохід не обмуровується, є тільки зовнішня теплоізоляція металевого обшиття газоходу. Котел забезпечений необхідною арматурою, гарнітурою, пристроєм для відбору проб пари і води, а також контрольно-вимірювальними приладами. Живлення котла і сигналізація рівня води в барабані автоматизовані.

Котли поставляються транспортабельними блоками: барабан-пароперегрівник, випарна поверхня, водяник, економайзер, трубопровід у межах котлах, гарнітура й опори барабана, паросепараційний пристрій, пристрій для відбору проб пари і води, знижені водовказівники, арматура котла і приводи до неї, обдувочні прилади, каркас, обшивання, помоста і сходів [25].



Рис.1.1. Структурна схема котла-утилізатора КУ-80.

Для безпечної роботи котла-утилізатора необхідне вимірювання й підтримання слідуючих технологічних параметрів на заданому значенні:

тиск живильної води на вході ;

витрата живильної води на вході ;

температура перегрітої пари на виході ;

тиск перегрітої пари на виході ;

паропродуктивність ;

рівень води в барабані котла . [6]

утилізатор котел регуляція температура пар

2. ОГЛЯД І АНАЛІЗ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМ ОБ'ЄКТОМ

При регулюванні температури перегрітої пари на сучасних котлоагрегатах висуваються жорсткі вимоги щодо точності підтримання параметру на заданному значенні.

Основним збурюючим впливом на температуру перегрітої пари є зміна навантаження котлоагрегату, що супроводжується зміною кількості палива, що надходить в топку котла. Крім того, на температуру перегріву чинить великий вплив таке збурення, як незакономірна зміна подачі палива при заданому навантаженні, зміна тяго-дуттєвого режиму та ін. В зв'язку з цим в сучасних котлоагрегатах обов'язково передбачаються прилади для регулювання температури перегрітої пари.

Застосовуються три принципово різні способи впливу на температуру перегрітої пари: змішування, поверхневе охолодження й вплив на теплове сприйнятття. В даній роботі було використано перший спосіб регулювання, структурна схема якого представлена на рисунку 2.1.

Рис. 2.1. Схема регулювання температури перегрітої пари.

де D_вх - кількість пари з температурою и_вх , що входить в пароперегрівач перед впорском; W_в - кількість води яка впорскується и_wв; D_вих - кількість пари, що виходить з пароперегрівача з температурою и_вих [7].

В перегріту пару додається для охолодження (впорскується) вода або пара з меншою тепломісткістю. При цьому способі регулювання поверхні нагріву пароперегрівача вибираються з розрахунком, щоб при найбільш несприятливах збурюючих впливах, направлених в бік зниження температури перегріву, температура пари на виході пароперегрівача дорівнювала б заданому значенню. Тоді при меньших збурюючих впливах на об'єкт регулювання (ОР) в цьому ж напрямку або при збурюючих впливах, спрямованих в бік збільшення температури перегрітої пари, температура пари на виході пароперегрівача буде зростати. Для відновлення заданого значення температури система регулювання повинна здійснювати впорскування охолоджуючої води в перегріту пару. Чим більше глибина збурюючого впливу на ОР в бік збільшення температури перегрітої пари, тим більше води повинно подаватися на впорскування. На рисунку 2.1 зображена схема регулювання температури перегрітої пари змішуванням. Очевидно, що при наявності впорску змінюється кількість пари. Що виходить з пароперегрівача. При цьому рівняння матеріального балансу речовини матиме вигляд:

D_вих.=D_вх+W_в (2.1)

В загальному випадку існує 2 варіанти регулювання температури методом впорску:

- впорскуванням конденсату;

- впорскуванням живильної води.

В даній роботі для регулювання використовується впорск живильної води [22].

Впорскуючий пароохолоджувач має хороші динамічні властивості - практично відсутнє запізнення і незначна інерційність. Для покращення динамічних властивостей ОР впорскуючі пароохолоджувачі встановлюються в розріз пароперегрівача таким чином, щоб величина приросту ентальпії пари в пакеті пароперегрівача за місцем впорску становила 30-40 ккал/кг.

Розглянемо більш детально цей метод:

Рис. 2.2. Технологічна схема регулювання температури перегрітої пари методом впорску живильної води (одне впорскування).

1 - живильна магістраль, 2 - регулюючий клапан живлення котла, 3 - регулюючий клапан впорску, 4 - перший пакет, 5 - другий пакет, 6 - економайзер, 7 - барабан.

Однак при наближенні місця встановлення пароохолоджувача до виходу пароперегрівача разом з покращенням динамічних властивостей зони регулювання температури значно погіршуються умови роботи металу пакета пароперегрівача. Тому на котлах з сильно розвиненими пароперегрівачами встановлюють по два-три впорскуючих пароохолоджувача. В цьому випадку забезпечується більш точне регулювання температури і захищаються окремі пакети від надмірного перегріву. Для впорску використовується живильна вода, конденсат турбіни або конденсат, отриманий із насиченої пари котлоагрегату. На рисунку 2.2 представлена технологічна схема регулювання температури перегрітої пари впорском живильної води. Вода для впорску відбирається від живильної магістралі 1 до регулюючого клапану живлення котла 2 і через регулюючий клапан впорску 3 вводиться в потік пари між першим 4 і другим 5 пакетами пароперегрівача. Клапан 2 регулює витрату живильної води, яка, проходячи через економайзер 6, поступає в барабан 7 котлоагрегату. Живильна вода для впорску використовується лише при малому вмісті солі у ній. Якщо солемісткість живильної води перевищує норми і не дає можливості використовувати її для впорску, то використовують конденсат турбіни. Для створення необхідного тиску в цьому випадку встановлюють плунжерні насоси. [6]

3. Опис структури АСР і автоматизованих функцій

Для споживачів найважливішими є параметри теплоносія на виході із котла, тому що вони впливають на техніко-економічні показники роботи технологічного обладнання споживачів, а також стан теплових магістралей і вторинного обладнання. Так як споживачів декілька, то цілком доцільно регулювати температуру перегрітої пари в одній точці, тобто на виході із котла.

Метою роботи є встановлення регулятора температури перегрітої пари на виході із котла-утилізатора. Регулятор температури працює на сигналі температури перегрітої пари і впливає на витрату живильної води на впорскування в потік пари, тобто, виконує одностороннє регулювання температури в бік зменшення (рисунок 3.1.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Рис. 3.1. Структурна схема АСР

Живильна вода відбирається з контуру, який йде на видобуток самої перегрітої пари.

Змішуючий впорскувальний пароохолоджувач працює в автономному режимі, не залежному від витрати живильної води (витрата води регулюється клапаном, встановленим на водопроводі до пароохолоджувача) [10].

4. основні рішення з автоматизації тоу

4.1 Технологічний контроль

Контролю підлягають ті параметри котла, що мають вирішальне значення для підтримки оптимального протікання технологічного процесу.

Вимірюється: рівень води в барабані котла, витрата пари та живильної води, температури вхідних та вихідних газів, тиск живильної води та пари, а також їх температури.

Усі прилади з достатньою точністю повинні забезпечувати вимірювання і сигналізацію параметрів у заданих технологічних межах. В проекті застосовано, по можливості, однотипні прилади, що полегшує їхнє обслуговування, експлуатацію і компонування на щиті.

Виходячи з цих вимог, були обрані наступні прилади.

1) Вимірювання температури в об'єкті необхідне для контролювання теплових навантажень на технологічному устаткуванні. Температура контролюється в трьох точках: перегріта пара при виході до споживача і димові гази на вході і виході з димоходу. Як первинні перетворювачі температури використовуються:

- термометр термоелектричний хромель-алюмелевий типу ТХА-1087 та ТХА-0806 градуювання ХА (поз. 10а, 4а) і термометр термоелектричний хромель-копелевий типу ТХК-0515 градуювання ХК68 (поз. 2а). Їхнє використання обумовлене невисокою вартістю; прийнятними температурними діапазонами; довжинами монтажних частин (120-200мм), достатніми для установки в димохід; схожими типами, що при однотипних вторинних приладах робить порівняння параметрів дуже наочним.

Як вторинний прилад використовується:

- автоматичний потенціометр типу КСП2-003 (поз. 2б, 4б, 10б). Вибір цього приладу обумовлений гарною швидкодією (2,5с.), відсутністю регулюючого і додаткового пристроїв (через непотрібність) [18].

2) Вимірювання тиску для об'єкта є дуже важливим параметром, який потрібно контролювати. Тиск контролюється в п`яти точках: надлишковий тиск на вході живильної води, розрідження на виході і вході в димохід, тиск перегрітої пари на виході до споживача і тиск у барабані котла.

Для виміру тиску пари на виході використовується манометр показуючий М-1/4, який встановлений за місцем (поз. 9а).

Для виміру тиску на вході живильної води використовується манометр М-1/4, який встановлений за місцем (поз. 8а) [23].

Прилад М-1/4 - классу точності 1.5, межа вимірів 2,5 МПа підходить для виміру номінального тиску в 2,2 МПа і 2 МПа.

Первинним приладом для виміру тиску в барабані котла є дифманометр мембранний ДМТ3583 (поз. 15а) ( видає на виході уніфікований сигнал 4...20мА. Клас точності - 1,0), вторинним приладом - показуючий і реєструючий КСУ2-003-01 (поз. 15б).

Первинними приладами для виміру розрідження на виході і вході в димохід є тягоміри показуючі, сигналізуючі ДТ-С2 (поз. 7а, 3а). Їхній вибір обумовлений верхньою межею вимірів -4 кПа і - 6 кПа, а також класом точності 1. 3) Вимірювання витрати живильної води на вході та витрати перегрітої пари на виході необхідне для стабільної і безпечної роботи об'єкта.

Вимір витрати здійснюється методом змінного перепаду тиску на камерних діафрагмах ДКС40-200 та ДКС40-250 (поз. 1а і 13а). Дифманометрами в комплекті виміру витрати є ДМТ3583М2 (поз. 1б і 13б).

Датчики типу ДМТ мають високу надійність і точністю. Вихідний сигнал - уніфікований токовий 4...20мА.

Вторинними приладами є прилад показуючий та реєструючий серії КСУ2-003-01 (поз. 3в, 13в). Прилад має клас точності 0,5, шкала - 0 - 50 т/год.

4) Вимірювання рівня води в барабані котла - це дуже важливий параметр, високі відхилення його можуть привести до аварійних ситуацій з важкими наслідками.

- Скло водовказівне (поз. 6а) вбудовується в барабан при виготовленні і є по своїй суті найпростішим приладом, що показує.

- Рівнемір гідростатичний. Зручний тим, що дифманометр мембранний ДМТ3583 (поз.5б) видає на виході уніфікований сигнал 4...20мА. Клас точності - 1,0.

- Прилад автоматичний показуючий та реєструючий КСУ2-003-01 (поз. 5в) - вторинний. З одним каналом і сигналізацією. [23]

4.2 Автоматичне регулювання

САР температури перегрітої пари побудована на базі комплексу електричних засобів регулювання «Каскад». Вибір саме електричних засобів регулювання обумовлений тим, що приміщення, в якому встановлені засоби автоматизації, не належить ні до приміщень з підвищеною небезпекою, ні до особливо небезпечних приміщень. Вимоги до надійності і точності цього типу об'єктів не є дуже високими; електричні засоби регулювання є найпоширенішими і найдешевшими серед усіх, до того ж забезпечують достатню дальність передачі сигналу без спотворень і не потребують особливих джерел живлення[24].

Рис. 4.1. Структурна схема регулювання температури перегрітої пари

В системі регулювання температури перегрітої пари (рисунок 4.1.) в якості давача сигналу використовується хромель-алюмелевий термоелектричний термометр ТХА-1087(поз. 10а). Сигнал термо-ЕРС надходить до автоматичного потенціометра КСП2-003 (поз. 10б), встановленого на щиті управління. Цей же сигнал надходить до регулюючого блоку Р27.001(поз. 10в). До регулюючого блоку під'єднано задаючий пристрій ЗУ.11 (поз. 10г), за допомогою якого можна задати температуру перегрітої пари. Сигнал управління подається на блок керування БУ-21 (поз. 10д). За допомогою цього блоку оператор здатний вручну керувати положенням виконавчого механізму. Після цього блоку сигнал управління поступає на реверсивний безконтактний пускач МКР-0-58(поз. 10е), встановлений за місцем, поруч із виконавчим механізмом. На пускачі командний сигнал підсилюється і подається на виконавчий електричний однообертовий механізм з трифазним електродвигуном МЭО-100/63 (поз. 10з), який керує положенням регулюючого органу, тим самим впливаючи на витрату впорскуваної в перегрітий пар живильної води. На виконавчому механізмі встановлено блок сигналізації положення, який формує сигнал, пропорційний куту повороту валу виконавчого механізму. Цей сигнал подається назад до щита управління на В12 (поз. 10ж), який служить для вказування положення виконавчого механізму. [24, 12, 18]

4.3 Технологічна сигналізація, захист і блокування

В проекті передбачено сигналізацію попереджувального типу, яка подає сигнал, якщо параметри, що контролюються, виходять за межи допустимих значень.

Реалізовано сигналізацію по перевищенню допустимих значень одним із важливих параметрів, що контролюються - рівнем води в барабані. Зниження рівня може призвести до порушення живлення і охолодження водопідйомних труб. Підвищення рівня може призвести до закидання часток води в турбіну - це може явитись причиною тяжких механічних пошкоджень її ротора і лопаток.

Відхилення рівня визначається приладом ДМТ3583. При відхиленні параметру за допустимі межі на відповідних клемах приладу виробляється сигнал про перевищення допустимого значення. Цей сигнал поступає на загальну шину світлової сигналізації.

Технологічна сигналізація застосовується для оповіщення оперативного персоналу про:

- вихід фізичної величини за межі, які визначають надійність роботи обладнання;

- вихід фізичної величини за межі, які визначають безпечність роботи обладнання (аварійна сигналізація). [2]

Також реалізовано сигналізацію по перевищенню допустимих значень розрідження димових газів на вході та виході з димоходу.

4.4 Живлення засобів вимірювання і автоматизації

Живлення електроенергією засобів вимірювання й автоматизації здійснюється від мережі змінного струму 220 В, 50 Гц від розподільного щита, до якого не підключається різко змінне навантаження (електродвигуни). У живлючих лініях, встановлюють автоматичний вимикач або рубильник запобіжник. Їх встановлюють у місцях приєднання до джерела живлення, а також на виводи в щити і зборки, у яких змонтовані засоби вимірювання й автоматизації. У ланцюгах електродвигунів виконавчих механізмів встановлюють автоматичний вимикач або запобіжники та рубильник. Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних установок при перевантаженнях і коротких замиканнях у ланцюгах змінного і постійного струму, а також для випадкових оперативних вмикань і відключень електричних ланцюгів.

Автоматичні вимикачі вибираються по струму споживання і по струму розщеплювача, що буває електромагнітний і тепловий. Живлення від автоматичного вимикача подається на клеми і звідтіля на засоби вимірювання й автоматизації. При необхідності на прилади може подаватись стабілізована або постійна напруга від спеціальних джерел. [5, 2]

5. Розрахункова частина

5.1 Розрахунок метрологічних характеристик вимірювальних каналів АСР

5.1.1 Вимоги до метрологічного забезпечення АСР

В замкнених АСР точність регулювання визначається тільки похибкою задавача, так як стабілізація параметра на заданому значенні впродовж тривалого часу еквівалентна багатократному вимірюванню. Точність вимірювання впливає тільки на точність перехідних процесів. Тому до вимірювальних каналів регулятору не пред'являються дуже високі вимоги по точності. Похибка інформаційних вимірювальних каналів навпаки повинна бути зведена до мінімуму. Задамося допустимою абсолютною похибкою вимірювальних каналів. Для вимірювального каналу регулятору [6].

5.1.2 Структурна схема вимірювальних каналів АСР

У складі АСР температури перегрітої пари в котлі-утилізаторі розглянемо 2 вимірювальні канали (ВК) (рисунок 5.1.):

1. ВК з виходом на вимірювальний блок регулятора для виміру температури; ВК з виходом на реєструючий прилад.

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Рис. 5.1. Структурна схема вимірювальних каналів АСР

5.1.3 Розрахунок відносної і абсолютної похибки вимірювальних каналів АСР

Для кожного елементу вимірювальних каналів визначимо класи точності та діапазони вимірювання і занесемо ці дані до таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

Вимірювальний канал	Елемент	Клас точності	Діапазон вимірювання
1.	Термоелектричний термометр ТХА-1087	0,5	0...+800 0С
	Вимірювальний блок регулятору Р27.001	1,0	0...400 0С
2.	Термоелектричний термометр ТХА-1087	0,5	0...+800 0С
	Реєструючий прилад КСП2-003	0,5	0...500 0С

Розраховуємо абсолютну похибку кожного елементу, який входить до вимірювальних каналів, за формулою:

, (5.1)

де - клас точності елементу; X_max - максимальна вимірювана величина; X_min - мінімальне значення вимірюваної величини.

Розраховані за формулою (5.1) значення наведені у таблиці 5.2.

Таблиця 5.2

Канал	Елемент ВК	Абсолютна похибка
1.	Термоелектричний термометр ТХА-1087	4 0С
	Вимірювальний блок регулятору Р27.001	4 0С
Канал	Елемент ВК	Абсолютна похибка
2.	Термоелектричний термометр ТХА-1087	4 0С
	Реєструючий прилад КСП2-003	2,5 0С

Розрахуємо абсолютну похибку ВК.

Абсолютна похибка ВК визначається за формулою (5.2):

(5.2)

де _і - абсолютна похибка і-го елемента ВК.

Канал регулювання:

.

Канал реєстрації:

.

Визначення відносної похибки вимірювальних каналів:

Канал регулювання:

Канал реєстрації:

X_дій = X_ном ± Д_к ;

Для каналу регулювання: X_дій = 400 ± 5,66 ⁰С.

Для каналу реєстрації: X_дій = 400 ± 4,72⁰С.

Висновки

Враховуючи те, що максимальні абсолютні похибки для ВК лежать у межах:

Д_рег= 5,66 ⁰С < Д_max=10 ⁰С;

Д_рст= 4,72 ⁰С < Д_max=10 ⁰С,

можна стверджувати, що отримана точність вимірювання по кожному ВК задовольняє вимогам щодо точності вимірювання. Таким чином комплектація кожного ВК задовільна. Прилади, встановлені в обох каналах, задовольняють умовам точності і придатні для вимірювання технологічних параметрів [23, 24].

5.2 Розрахунок надійності функціонування АСР

5.2.1 Вимоги до надійності реалізації функцій АСР

Розрахунок надійності АСР полягає в розрахунку надійності реалізації інформаційної, керуючої та захисної функції. Задачею розрахунку є порівняння розрахованого показника надійності із заданим. Якщо розрахований показник надійності менший від заданого, треба зарезервувати найменш надійні елементи АСР.

Показником надійності інформаційної функції являється середнє напрацювання на відмову Т_сер, або ймовірність безвідмовної роботи Р_б. Така умова являється достатньо жорсткою, так як при відмові інформаційної функції інформація безповоротно втрачається та при відновленні працездатності функції не може бути відновлена.

Більш жорсткі вимоги пред'являються до керуючої функції, тому її надійність характеризується Т_сер, середнім часом відновлення Т_в та ймовірністю безвідмовної роботи за час з урахуванням відновлення відмовляючої функції Р_с(ф).

Вимоги до захисної функції більш жорсткі ніж до інформаційної та керуючої. При цьому працездатність захисної функції повинна бути забезпечена в момент аварії, а в проміжках між аваріями її відмови не впливають на працездатність АСР в цілому. Захисна функція характеризується Т_сер, коефіцієнтом готовності К_гот, або ймовірністю безвідмовної роботи при виконанні очікуваної задачі Р_оч.

Рівень надійності виконання функцій АСР повинен відповідати наступним вимогам:

Середнє напрацювання на відмову для усіх функцій Т_сер?1000 год;

Середній час відновлення для керуючої функції Т_в?4 год;

Коефіцієнт готовності для захисної функції К_гот ?0,998.

5.2.2 Структурні схеми надійності

Структурні схеми надійності:

1) для інформаційної функції:

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

2) для регулюючої функції:

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

3) захисну функцію дана САР не виконує.

5.2.3 Розрахунок надійності реалізації функцій АСР

Кожний елемент стуктурної схеми надійності характерізується інтенсивністю потоку відмов (1/год), який являє собою середню кількість відмов елементів на годину.

Значення _і заносимо в таблицю 5.3.

Таблиця 5.3

Елемент	10-6 , 1/год
ТХА-1087	16,2
КСП2-003	54,5
Р27.001	32,4
БУ-21	10
МКР-0-58	3
МЭО-100/63	13,5

Найменш жорсткі вимоги висуваються до інформаційної функції. Тому надійность виконання цієї функції характеризуються параметром Тср. Параметр Тср розраховується за формулою (5.3).

(5.3)

_і-інтенсивність потоку відмов і-го елемента ССН даної функції;

n-кількість елементів у ССН. Імовірність безвідмовної роботи за час розраховується за формулою (5.4).

(5.4)

Більш жорстокі вимоги висуваються до регулюючої функції. Тому її надійність характеризується Т_ср та Т_в. Для керуючої функції розраховується імовірність безвідмовної роботи за час з урахуванням відновлення за формулою (5.5).

(5.5)

Ймовірність відновлення працездатності:

(5.6)

Т_доп-допустимий час функціонування об'єкта при невиконанні цієї функції АСУ ТП.

Найбільш жорстокі вимоги висуваються до захисних функцій. Хоча розроблюєма САР захисних і сигналізаційних функцій не виконує, але навести методику розрахунку надійності цієї функції не завадить. Надійність виконання захисної функції характеризується коефіцієнтом готовності, який розраховується за формулою (5.7).

(5.7)

Для захисної функції розраховується імовірність безвідмовної роботи при виконанні очікуваної задачі Р_оч() за формулою (5.8).

(5.8)

Приймаємо:

=1 місяць=720 годин;

Т_в=2 години;

Т_доп=2 години.

Згідно з формулами (5.3-5.8) проводимо розрахунок надійності інформаційної, регулюючої та захисної функції.

Інформаційна функція

Середнє напрацювання на відмову Т_ср (формула (5.3)):

годин.

Імовірність безвідмовної роботи Р() (ф-ла (5.4)):

.

Для інформаційної функції маємо:

Т_ср=14144 годин; Р()=0,95.

Регулююча функція

Середнє напрацювання на відмову Т_ср (формула (5.3)):

годин.

Імовірність безвідмовної роботи Р() (ф-ла (5.4)):

Імовірність відновлення працездатності Р_в() (ф-ла (5.6)):

.

Імовірність безвідмовної роботи за час з урахуванням відновлення Р_с() (ф-ла (5.5)):

.

Для регулюючої функції маємо:

Т_ср=13315 годин; Р()=0,95; Р_с()=0,9816.

Висновки.

За результатами розрахунків:

§ для інформаційної функції маємо Т_ср=14144 годин, Р() = 0,95

§ для керуючої функції маємо Т_ср=13315 годин, Р()=0,95, Р_с()=0,9816.

Показники надійності, розраховані вище, задовольняють вимогам, більш того, має місце значний запас надійності реалізації функцій. [3, 23]

5.3 Розрахунок динаміки САР

5.3.1 Вимоги до якісних показників функціонування АСР

У даній частині розрахунку необхідно визначити параметри настройки регулюючого блоку Р27.001, який працює в режимі ПI-регулятора. Аперіодичний процес рекомендований тоді, коли несуттєвим є динамічний викид, а потрібно досягти малого часу регулювання. Процес із 40% - перерегулюванням (мінімумом лінійного інтегрального критерію) вибирають тоді, коли треба зменшити динамічний викид, але при цьому несуттєвими є підвищена коливальність процесу та його тривалість. Найбільш поширеним є процес із 20% - перерегулюванням, тому що він забезпечує невеликий динамічний викид, достатньо малу тривалість процесу та всього 2 полуперіоди коливання.

У якості типу перехідного процесу оберемо перехідний процес із 20% - перерегулюванням, так як це зумовлене специфікою об'єкту управління, а саме: як буде показано нижче, обрана для досліду ділянка регулювання є не дуже інерційною для використання процесу із 40% - перерегулюванням, та неприпустимі довгі коливання температури. Також суттєвим є динамічний викид. Зважаючи на ці фактори і обирається процес із 20% -перерегулюванням [25].

5.3.2 Апроксимація перехідної характеристики об'єкта керування

В даній роботі розглядається керування температури перегрітої пари котла-утилізатора витратою живильної води на впорскування в потік пари .

При нанесенні 15% збурення РО отримаємо криву розгону досліджуваного об`єкту по температурі перегрітої пари. Вона приведена на рисунку 5.2.



Рис.5.2. Крива розгону - зміна температури перегрітої пари котла-утилізатора при збуренні зміною витрати живильної води на впорскування в потік пари.

Отримаємо приведену перехідну характеристику зображену на рис. 5.3.

Рис.5.3. Приведена перехідна характеристика.

В роботі розглядається об'єкт управління з самовирівнюванням. Апроксимація даного об'єкта проводиться послідовним з'єднанням ланки транспортного запізнення та аперіодичної ланки першого порядку з передавальними функціями W_T (s) та W_а (s) , які, відповідно, подані в формулах (5.8-5.9).

(5.8)

(5.9)

де ₀ - транспортне запізнювання ( сек. );

Т - постійна часу аперіодичної ланки ( сек. ).

К - коефіцієнт передачі аперіодичної ланки

Послідовному з'єднанню ланок відповідає перемноження передавальних функцій, тоді передавальна функція об'єкта має вигляд представлений в формулі (5.10):

,(5.10)

де S - оператор Лапласа.

Для апроксимації скористаймося формулами ідентифікації:

Коефіцієнт передачі К_об=0.5;

Транспортне запізнення =0,25*(3*t₃-t₇)

Постійна часу Т_об=(t₇-)/1.2 с;

Де t₃ - час коли перехідна характеристика знаходиться на 33% від установленого режиму t₇ - час 70%.

t₃=46;

t₇=67.

Динамічні характеристики об'єкту є такими:

Коефіцієнт передачі К_об=0.5;

Постійна часу Т_об=41,79 с;

Транспортне запізнення =17,87 с.

Таким чином, передавальна функція об'єкту може бути записана у вигляді:



Рис. 5.4. Апроксимована та реальна перехідні характеристики об'єкту

1 - апроксимована перехідна характеристика

2 - реальна перехідна характеристика

5.3.3 Розрахунок регулятора САР

Оберемо тип регулятора згідно зі співвідношенням , так як , то обираємо безперервний регулятор.

Для отримання припустимих значень показників якості - динамічного викиду та тривалості процесу, скористаємося динамічним коефіцієнтом регулювання, фізичний зміст якого полягає в наступному: він показує, у скільки разів динамічне відхилення у₁ менше при наявності регулятора в порівнянні зі сталим значенням при відсутності регулятора. Він обраховується за формулою:

(5.11.)

Параметри регулятора будемо визначати методом розширеної АФХ. Для цього в передаточній функції об'єкту виконаємо заміну: р=-mщ+jщ і проведемо відповідні математичні розрахунки.

Текст команд у програмі MatLab

m=0.477;

w=0.:0.0001:0.16;

W=(0.5*exp(-17.87*(-m*w+i*w)))./(41.79*(-m*w+i*w)+1);

Re=real(W);

Im=imag(W);

Kp=-(m*Im+Re)./(Im.^2+Re.^2);

Ki=-w*(m.^2+1).*Im./(Im.^2+Re.^2);

plot(Kp,Ki,'-k');

ylabel('Kp/Tu');

xlabel('Kp');

grid;

Рис.5.5. Границя ступеню коливальності (m=0,447) об'єкту.

Із графіка вибираємо значення параметрів регулятора

;

;

Враховуючи, що: отримаємо за таблицею [10] динамічний коефіцієнт регулювання для перехідного процесу з 20% - перерегулюванням:

;

Розрахуємо динамічний викид за допомогою динамічного коефіцієнта регулювання:

(5.12)

де - збурення збоку регулюючого органу (внутрішнє збурення).

;

Тепер визначимо припустимий час регулювання (тривалість регулювання) для процесу з 20% -перерегулюванням:

;

Звідси отримуємо:

.

Отримаємо перехідний процес в замкненій САР з використанням пакету Matlab та розрахуємо показники якості перехідного процесу.

В даній роботі маємо одноконтурну САР з ПІ-регулятором, схема якої зображена на рисунку 5.6.

Рис.5.6. Одноконтурна САР.

Перехідний процес замкненої системи по каналу “завдання - вихід” наведений на рис.5.7, а по каналу “внутрішнє збурення - вихід” наведений на рис.5.8.

Рис.5.7. Перехідний процесс по каналу «завдання - вихід»

Рис.5.8. Перехідний процес по каналу «внутрішнє збурення - вихід»

За графіками отримали такі характеристики:

Таблиця 5.4

Канал	Час регулювання, Тпр	Динамічний викид, удин	Перерегулювання о, %	Ступінь затухання,
Завдання - вихід	159	0,357	35,7	0,95
Вн. зб - вихід	147	0,225	-	0,93

Параметри регулятора також визначимо за інженерними формулами, які наведені нижче:

;

;

Враховуючи, що: отримаємо за таблицею динамічний коефіцієнт регулювання для перехідного процесу з 20% - перерегулюванням:

;

Розрахуємо динамічний викид за допомогою динамічного коефіцієнта регулювання:

;

де - збурення збоку регулюючого органу -

Тепер визначимо припустимий час регулювання (тривалість регулювання) для процесу з 20% -перерегулюванням:

;

Звідси отримуємо:

.

Внаслідок моделювання були отримані перехідні процеси по каналам «завдання-вихід» та «внутрішнє збурення - вихід», зображені відповідно на рисунках (5.9) та (5.10).



Рис.5.9. Перехідний процес по каналу «завдання - вихід»

Рис. 5.10. Перехідний процес по каналу «внутрішнє збурення - вихід»

За графіками отримали такі характеристики:

Таблиця 5.5

Канал	Час регулювання, Тпр	Динамічний викид, удин	Перерегулювання о, %	Ступінь затухання,
Завдання-вихід	207	0,1	10	1
Вн.зб-вихід	340	0,32	-	1

За отриманими результатами можна зробити висновок, що параметри настройки регулятора, які були визначені методом розширеної АФХ є більш оптимальними, про що свідчать показники якості.

5.3.4 Розрахунок промислового регулюючого блока

Для САР температури перегрітої пари вихідною величиною є переміщення РО типу поворотна заслінка.

Для управління заслінкою застосовується виконавчий механізм (ВМ) постійної швидкості - МЭО. Такий ВМ є нелінійною ланкою і для збереження можливості розглядати САР як лінійну, цей ВМ треба лініаризувати. Управління ВМ здійснюється дискретним сигналом - послідовністю імпульсів та пауз, яка формується регулюючим блоком Р27. Якщо подавати на ВМ короткочасні високочастотні імпульси, тоді ВМ можна розглядати як інтегруючу ланку. У цьому випадку регулятор буде складатися з послідовного з'єднання РБ та ВМ постійної швидкості .

Релейно-імпульсний регулятор разом із ВМ постійної швидкості формують ПІ-закон регулювання по третій структурній схемі (рисунок 5.11) [13,14].

Рис.5.11. Третя структурна схема отримання ПІ-закону регулювання.

Параметрами РБ є :

Д - половина зони нечутливості (% ВБ) ;

t_и - тривалість імпульсу, сек ;

Т_и - час інтегрування, сек ;

Т_дф - постійна часу демпфера, сек ;

V_св - швидкість зв'язку % ВБ/сек ;

б_п - 1/V_св, - пропорційно К_р, сек /% ВБ ;

Розраховуємо швидкість зв'язку V_зв по формулам (5.21-5.25)

(5.21)

(5.22)

де - швидкість переміщення РО; (5.23)

- коефіцієнт пропорційності (5.24)

ВБ регулятора;

К_р = 3 %РО / ⁰С - коефіцієнт передачі регулятора;

Т_вм = (1…4)* ₀ = (1…4)* 18 = (18…72) сек. - постійна час ВМ (5.25)

Виконавчий механізм: МЭО 100/63

Зона нечутливості: 2Д=2 %ВБ

Тривалість імпульсу: ф_і = 0,5 сек

Час демпферу: Т_дф= 3 сек

5.3.5 Моделювання і аналіз чутливості САР

За отриманими в попередньому пункті параметрами настроювання регулятора промоделюємо перехідний процес у замкненій САР за допомогою програми Matlab.

Отриманий перехідний процес за каналом “завдання - вихід” зображений нижче ( рисунок 5.12):



Рис. 5.12. Перехідний процес за каналом «завдання - вихід»

Отриманий перехідний процес за каналом “збурення збоку РО - вихід” зображений нижче на рисунку. 5.13:

Рис. 5.13. Перехідний процес за каналом «збурення збоку РО - вихід»

За отриманими процесами визначимо прямі критерії якості, які занесені до таблиці 5.6:

Таблиця 5.6

Канал	Час регулювання фр, с	Динамічна похибка удин, 0С	Перерегулювання з, %	Ступінь згасання ш
Завдання - вихід	160	0,36	36	0,953
Вн. збурення-вихід	147	0,225	15,4	0,968

За отриманими результатами можна зробити висновок, що обрані коефіцієнти настройки регулятору є оптимальними, час регулювання та динамічна похибка є прийнятними.

Перевірка САР на грубість

Під грубістю одноконтурної САР розуміють малу чуттєвість критерію функціонування до варіацій параметрів розімкненої САР.

Для дослідження системи були зняті 9 перехідних характеристик: при змінному ; при змінному ; при змінному - всі при оптимальних параметрах налагоджування регулятора. Варіації параметрів проводились в діапазоні 10%. Дослідження будемо проводити по каналу збурення збоку РО - вихід, так як оптимальні параметри регулятору розраховувались саме для цього каналу. Отримані перехідні процеси приведені нижче на рисунках.

Рис.5.14. Перехідні процеси у замкненій АСР при різних значеннях К_об ( та сталі)

Зобразимо перехідний процес у замкненій САР при зміні параметру Т_об

на 15%.

Рис. 5.15. Перехідні процеси у замкненій АСР при різних значеннях (К_об та сталі).

Зобразимо перехідний процес у замкненій САР при зміні параметру на 15%.

Рис. 5.16. Перехідні процеси у замкненій АСР при різних значеннях (К_об та сталі).

Коефіцієнти, які відповідають цим процесам приведені у таблиці 5.6:

Таблиця 5.7

			Y1
0,45	42	18	0,209	158
0,5	41,79	17,87	0,225	147
0,55	42	18	0,246	171
0,5	35	18	0,246	169
0,5	41,79	17,87	0,225	147
0,5	49	18	0,2118	167
0,5	42	15	0,21	133,5
0,5	41,79	17,87	0,225	147
0,5	42	21	0,2435	187

За отриманими даними можна побудувати функції чутливості, які зображені нижче:

a)

б)

в)

г)

е)

Рис. 5.17. Функції чутливості, що будувались для критеріїв якості динамічного викиду та тривалості регулювання:

а), б) при змінному коефіцієнті пропорційності об'єкту;

в), г) при змінній сталій часу об'єкту;

д), е) при змінному запізнені в об'єкті.

Розрахуємо далі відносні коефіцієнти чутливості за наступною формулою:

(5.26)

де - відносний коефіцієнт чутливості для змінного параметра Z; - поточне значення параметра; - оптимальне значення параметру; - відповідно поточне значення критерію якості та значення при оптимальних параметрах.

По Коб:

Розрахунок по y₁:

 а); б).

Розрахунок по :

а); б).

По Тоб:

Розрахунок по y₁:

а); б)

Розрахунок по :

а) ; б).

По tоб:

Розрахунок по y₁:

а); б) .

Розрахунок по :

а); б) .

Висновки

Після обчислення відносних коефіцієнтів чутливості за трьома показниками якості, можна зробити висновок що САР є цілком негрубою, оскільки найменший безрозмірний коефіцієнт чутливості становить 0,4, що більше за 0,1. [3, 4, 13]

5.4 Розрахунок виконавчої частини САР

5.4.1 Вимоги до витратної характеристики регулюючого органу АСР

Відрізняють витратну та конструктивну характеристику регулюючого органу.

Конструктивна характеристика РО - це залежність витрати через РО від ступеню його відкриття за умови постійного перепаду тиску на цьому РО. Конструктивну характеристику визначають у відносному ступеню відкриття F/F_max (F - площа поперечного перерізу умовного проходу РО).

Витратна характеристика РО - це залежність витрати через РО від ступеню його відкриття при змінному перепаді тиску на цьому РО.

Рівняння витрати через РО має наступний вигляд:

,(5.27)

де - витрата; - площа поперечного перерізу умовного проходу РО; - перепад тиску на РО; - розмірний коефіцієнт, який залежить від коефіцієнту витрати.

Передавальна функція РО є пропорційною ланкою з коефіцієнтом передачі . Таким чином фактично коефіцієнт пропорційності ПІ - регулювання , де - коефіцієнт пропорційності регулюючого блоку у комплекті з ВМ. Оскільки необхідне виконання умови , то необхідно або проводити адаптацію при зміні , або забезпечити виконання умови . Останній підхід є більш прийнятним у реальних умовах. При цьому необхідно підібрати такий РО, у якого витратна характеристика несуттєво відрізнялася б від лінійної конструктивної, а це означає, що перепад тиску на РО повинен бути постійним. У свою чергу це означає, що в трубопроводі РО повинен бути найбільшим гідравлічним опором. Досягти на практиці такого неможливо, тому треба прагнути до максимального значення коефіцієнту форми , який дорівнює відношенню перепаду тиску на РО до загального перепаду на всій трасі. Коли , витратна характеристика РО наближується до лінійної конструктивної.

Існують такі РО, у яких для лінеаризації витратної характеристики конструктивна навмисне робиться нелінійною.

5.4.2 Вибір типорозміру регулюючого органу і його умовної пропускної здатності

У даному розрахунку виконується вибір типорозміру регулюючого органу на основі розрахованої пропускної здатності.

,(5.28)

де - пропускна здатність РО; - максимальна витрата через РО; - мінімальний перепад тиску на РО (повністю відкритому); - густина середовища, яке проходить через РО.

Задаємося параметрами, необхідними для розрахунку пропускної здатності за формулою (5.28): ; ; .

Підставимо ці величини у формулу (5.28) і отримаємо:

.

Обираємо з таблиці стандартних типорозмірів найближчий із

В даному випадку РО являе собою регулюючий двосідловий клапан. Для нього за розрахованою пропускною здатністю, користуючись таблицею у методичних вказівках , знаходимо умовний діаметр .

5.4.3 Вибір типу і моделі виконавчого механізму

Враховуючи параметри регулюючого органу та вимоги до швидкісних параметрів АСР у якості виконавчого механізму обираємо механізм електричний однообертовий (МЕО) виробництва МЗТА. Модель обраного ВМ: МЭО-100/63-0,25. Номінальний момент на валу ВМ становить 100 Н/м, час повного ходу - 63 с, кут обертання - 90.