Аппаратура и способы организации вывода аналоговых сигналов из Ремиконта р-110

Для организации аналогового вывода предусмотрена два модуля: цифро-аналоговый преобразователь ЦАП2 и разделитель гальванический РГ22.

Модуль ЦАП2 представляет собой 8-канальный 10-разрядный преобразователь. Каждый модуль формирует восемь аналоговых выходов в виде напряжения 0..10 В любой полярности, снимаемых с его разъема. Внешний вид и схема модуля представлены на рисунке 8а,б.

Модуль РГ22 содержит 8 каналов гальванического разделения сигналов постоянного напряжения. 8 входных сигналов подаются через второй сверху разъем и отсчитываются относительно общей точки. Выходные сигналы модуля гальванически изолированные друг от друга и от общей точки снимаются с двух нижних разъемов и имеют сигнал в виде тока 0…5, 0…20 или 4…20 мА (настройка тока осуществляется перемычкой на плате модуля). На верхний разъем подается внешнее напряжение питания от двух нестабилизированных источников питания 24 (от блока БПН-24 или аналогичного). Внешний вид и схема модуля представлены на рисунке 9.

Рисунок 8. Внешний вид (а) и функциональная схема (б) модуля цифроаналогового преобразователя ЦАП2

Рисунок 9. Внешний вид (а) и функциональная схема (б) модуля гальванического разделения сигналов РГ22.

Аналоговые выходы в Ремиконте могут реализовываться как с использованием модулей РГ22, при это реализуются токовые входы с гальванической развязкой (на рисунке. 10а), так и без их использования, при этом реализуются выходы по напряжению без гальванической развязки (на рисунке 10б).

Рисунок 10. Организация вывода аналоговых сигналов в Ремиконт при использования (а) и без использования (б) модуля гальванической развязки

Схемам, приведенным на рисунке 10а и рисунке 10б соответствуют схемы соединений, приведенные на рисунке 11

Рисунок 11 Схема вывода аналоговых сигналов а) при использовании гальванической развязки б) без использования гальванической развязки.

1.7 Технологические программирование контроллера ремиконта Р-110. Последовательность операции программирование ПИД (или ПИ)- регулятора и П- регулятора на контроллера ремиконта Р-110

К числу распространенных алгоритмов относят алгоритм РАС (01) – регулирование аналоговое стандартное по ПИД- закону. Структурная схема алгоритма РАС (01) показана на рисунке 12.

Рисунок 12. Функциональная схема алгоритма регулирования аналогового стандартного по ПИД- закону

В алгоритме РАС (01) входные сигналы x1-х3 суммируются с некоторыми весами k1-k3 на сумматоре Σ1, проходят через экспоненциальный фильтр с постоянной времени Тф и объединяются на сумматоре Σ3 с переменной k4 x4+k5 x5, получаемой на элементе Σ2. К сумматору Σ3 подведено задание хздн. Получаемое в Σ3 рассогласование вводят в усилитель с зоной нечувствительности А, инвертированный выход которого используют для вычисления регулирующего воздействия у в соответствии с передаточной функцией ПИД-закона:

На выходе ПИД-звена предусмотрен программный ограничитель с предельными значениями Н1 и Н2. При достижении сигналом у0 граничного значения интегрирование в ПИД-звене прекращается, и выходной сигнал интегратора фиксируется на данном уровне. Алгоритм РАС (01) содержит программный нуль-орган с границей Н3 и гистерезисом Н4, контролирующий сигнал рассогласования. Выход нуль органа соединен с дискретными выходами алгоритма z1 и z2. При Н3 > 0 и Н4 = 0 выходы z1=z2 = 0, если |ε| < Н3; z1 = 0, z2 = 1, если |ε| > Н3 и ε < 0; наконец, z1 = 1, z2 = 0, если |ε| > Н3 и ε > 0. По дискретным командам, поданным на выходы х7 и x8, алгоритм переходит в режим ДИСТ, в котором аналоговый выход отключен от ПИД-звена и подключен ко входу х6 алгоритма. В отключенном состоянии, т.е. в любом из режимов ДИСТ, РУЧН, СЛЕЖ, с целью обеспечения безударности перехода с автоматического режима управления на ручной и обратно вводится процедура, получившая название „балансировка алгоритма”, которая заключается в компенсации сигнала рассогласования. Предусмотрены два вида балансировки – динамическая и статическая. При динамической балансировке сигнал разбаланса компенсируют с помощью апериодического звена, имеющего постоянную времени Тк. В тех случаях, когда алгоритм отключен, на входе этого звена формируется сигнал х9 = - ε, который добавляют к ε с помощью сумматора Σ4. После включения алгоритма сигнал компенсации уменьшают до нуля с постоянной настраиваемой скоростью v = 100Тк. При статической балансировке разбаланс между сигналами дистанционного входа х6 и выхода у компенсируют с помощью задатчика алгоблока с постоянной времени Тм и выходом х10. В отключенном состоянии алгоритма выход сумматора Σ5 автоматически отслеживавает сумму входных сигналов x1 – х5, при этом рассогласование становится равным нулю. После включения алгоритма текущее значение сигнала на выходе сумматора Σ5 запоминается. Настраиваемыми параметрами алгоритма РАС являются: масштабные коэффициенты k2-k5 по входам x2 – x5; уровни Н1, Н2 ограничения выходного сигнала по минимуму и по максимуму; порог срабатывания нуль-органа Н3 и зона гистерезиса Н4; коэффициент пропорциональности kп, постоянные времени интегрирования Ти, дифференцирования Тд и фильтрации Тф; постоянные времени звеньев динамической балансировки алгоритма Тк и узла дистанционного управления Тм. Конструктивное исполнение ремиконта Р-110 – приборное и шкафное. В приборном исполнении каждый ремиконт Р-110 является законченным изделием и представляет собой навесной блок габаритами 800Ч880Ч445 мм. В нем расположены блочный каркас с 23 посадочными местами для установки модулей, панель клеммных колодок, блок питания, блок вентиляторов, батарея сухих элементов и другие устройства. При шкафном исполнении конструктивно законченным изделием является шкаф габаритами 800Ч1954Ч72 мм, в котором размещают до четырех ремиконтов Р-110

1.8 Организация интерфейсов передачи данных контроллера ремиконта Р-110

Для интерфейсной связи Ремиконта с внешними устройствами используются модули МУС2 (содержит один канал интерфейса ИРПС) и МИС2 (содержит четыре канала интерфейса ИПРС, из которых при установленном модуле МИС2 используется только три в связи с ограничением в четыре интерфейса передачи данных для Ремиконтов данной серии).

К каждому из интерфейсных каналов предусмотрено подключение одного абонента. Цепи приемника и передатчика каждого интерфейсного канала изолированы друг от друга и от общей точки контроллера. Цепь передатчика генерирует в линии ток 20 mA, эта цепь запитывается от внешнего источника постоянного напряжения, например БПН-24. Приемник является пассивным, расчитанным на ток 20 маА. На плате модуля МУС имеются две перемычки, одна из которых подключает цепь передатчика к внутреннему источнику питания, а другая – подключает цепь приемника к общей точки, что позволяет контроллерам связываться напрямую, без использования внешнего источника питания.

Рисунок 13. Внешний вид (а) и функциональная схема (б) модуля интерфейсов радиальной последовательной связи (ИРПС) МИС2

Контроллеры серии Ремиконт рассчитаны на сетевую архитектуру с радиальными связями. В качестве кабеля используются две витые экранированные пары, по одной из которых осуществляется передача информации к устройствам верхнего уровня, а по другой – прием. Длинна кабеля не должна превышать 1 км при частоте обмена 4800 б/с. Сигал передается последовательно и кодируется с помощью импульсов тока (интерфейс типа «токовая петля», отечественный аналог RS422, RS485) с использованием отдельных экранированных пар в цепях приема и передачи с гальванической развязкой.

Схема взаимодействия двух устройств по интерфейсу типа ИРПС представлена ни рисунке 14.

Рисунок 14. Взаимодействие двух устройств по интерфейсу ИРПС

Каждый из каналов может работать в двух режимах: информационном, когда средства внешнего уровня могут лишь запрашивать информацию, но не могут изменять параметры и в командном, когда можно как запрашивать информацию, так и изменять параметры. Режим работы задается с помощью клавиш, расположенных на лицевой панели модуля МИС2. Интерфейсный канал модуля МУС2 всегда работает в командном режиме.

С точки зрения цифровой сети, Ремиконт всегда является пассивным устройством, он лишь реагирует на внешние запросы или выполняет поступившие команды по изменению управляющих параметров.

Схема приемо-передатчика интерфейса ИРПС 20 mА приведена на рис. 14, в качестве пассивного устройства выступает контроллер типа Ремиконт, в качестве активного - ЭВМ верхнего уровня. Существуют преобразователи интерфейса ИРПС/RS232, а также платы расширения, реализующие интерфейс ИРПС, для IBM PC совместимых компьютеров. При их использовании ЭВМ верхнего уровня может использоваться для программирования Ремиконта, контроля его работы, оперативного изменения управляющих параметров.

Рисунок 15. Схема приемо-передатчиков интерфейса ИРПС

2. Технологическая часть

2.1 Описание технологического процесса производства пара

Паровой котел представляет собой комплекс аппаратов, предназначенных

для производства водяного пара. Данный комплекс состоит из серии

теплообменников, соединенных друг с другом и используется для передачи тепла к пару и воде которая берется от продуктов сгорания горючего. Для формирования пара из воды необходим горючие которая является начальным носителем энергии.

Основными компонентами рабочего процесса, реализуемые в котельной

агрегате, являются:

1) процесс горения горючего;

2) процесс парообразования, включающий себе нагрев воды, нагрева

приобретенного пара и испарение воды;

3) процесс теплообмена между горючим с водой;

В период работы в котлах возникают два потока которые взаимодействуют между собой: поток возникающего в камере сгорания и поток рабочего тела. Из за данного взаимодействия на выходе котлоагрегата получается пар заданного температуры и давления.

Обеспечивание равенства меж производимой и употребляемой энергией

считается одной из ключевых задач, образующейся при эксплуатации котла. К тому же количества веществ в потоках теплоносителя и рабочего тела соединены с процессом передачи энергий и парообразования в котле. Горение горючего является непрерывным физико-химическим процессом. Окисление топлива кислородом, является химической стороной горения.

Который проходит при условной температуре и само собой выделением тепла. Для хорошего горения, к тому же экономичность и стабильность процесса горения горючего зависят от способа подачи и размещения воздуха между элементами топлива. Формально принято процесс сжигания горючего разделять на 3 стадии: поджигание, горение и дожигание. Данные этапы как правило проходят поочередно во времени, отчасти покрываются одна на другую. Расчет процесса пламенение чаще всего сводится к определению количества воздуха в м3,необходимого для объема горючего количества или же сгорания единицы массы и определению температуры горения и состава теплового баланса. Интенсивность теплоотдачи определяется в теплопередаче тепловой энергии, которая выделяется при сжигании горючего, воде, из которой нужно было обрести пар, или же пару, в случае если нужно увеличить его температуру повыше температуры насыщения.

В котле процесс теплообмена проходит через поверхностью нагрева, которая является водогазонепроницаемой теплопроводной стенкой. Поверхности нагрева реализован в виде труб. Внутри труб идёт постоянная циркулирование воды, а извне они омываются горячими топочными газами либо улавливают теплоту поверхности учеиспусканием. Следовательно в котле есть три механизма теплопередачи: теплопроводимость, конвекция и тепловое излучение. Аналогично с этим поверхность нагрева разделяется на радиационные и конвективные. Значение напряжения урезана, в первую очередь, качествами материала поверхности нагрева, так же, очень вероятной интенсивностью теплопередачи от горячего носителя тепла к поверхности, от поверхности нагрева к прохладному теплоносителю. Образование пара в котлах проходит с некой последовательностью. Сперва в экранных трубах наступает образование пара. Данный процесс проходит при больших давлении и температуре. Процесс испарение воды на уровне молекулы, молекулы жидкости, обладающие достаточной энергией (скоростью), находящиеся у ее поверхности, для преодоления притяжения соседних молекул, вылетают в окружающее пространство. При повышении температуры, скорость испарения увеличивается. Жидкость, возникающую при конденсации называют конденсатом. Она употребляется для остывания металлических поверхностей в пароперегревателях. Пар делается на насыщенный и перегретый, которые образуется в котле. Насыщенный пар тоже делится на влажный и сухой. Поскольку на теплоэлектростанциях нужен перегретый пар, то для его получения поставляется пароперегреватель, в данном случае коньюктивный и ширмовой, в которых для перегрева пара употребляется тепло, полученное от сгорания горючего и отходящих газов. Изготовленный перегретый пар при температуре Т=560 С и давлении Р=100 атм. Дальше используется на технологические употребление

2.2 Барабанный паровой котел как объект управления

Производство электроэнергии на ТЭС обычно проходит несколько

стадии: сначала сжигание горючего в котле, в итоге образуется пар заданной температуры и давления, и дальнейший в туё рбогенераторе преобразование энергии пара в электрическую энергую. В сегодняшние дни котел и турбогенератор по конструкции соединяются в единый аппарат, который является энергоблоком «котел-турбина».

Топливо поступает в топку вместе с воздухом в количестве QB, через горелочные устройства. Топливо сгорает факельным способом. Воздух нагревается при помощи вентилятора ДВ и еще в воздухоподогревателе 9 заранее нагревают.

При сжигании природного газа образовавшийся дымовые газы QГ

уносится из топки, которому способствует дымосос ДС. По пути они

просачивается через поверхности нагрева пароперегревателей 5, 6, экономайзера 8, воздухоподогревателя 9 и выходят в атмосферу через

дымовую трубу. Циркуляционном контуре 2 процесс парообразования начинается в подъемных трубах, экранирующих камерную топку и оснащаемых водой из опускных труб 3. Из барабана насыщенный пар 4 поступает в пароперегреватель, где за счет радиации огня нагревается до назначенной температуры, а так же способствует конвективный обогрев топочноми газами. Еще одновременно пароохладитель 7 с помощью впрыска воды регулируют температуру перегрева пара.

Главными регулируемыми величинами котла являются расход

перегретого пара, его температура и давление. Расход пара представляет собой переменную величину, а его температура и давление придерживается вблизи постоянных значений в границе допустимых отклонений, что определенно требованиями работы турбины в заданном режиме или другого пользователя тепловой энергии.

Помимо еще, следует придерживать вблизи допустимых отклонений

значения последующих величин:

• регулирования уровня воды в барабане ─ при отклонение регулятор воздействует на подачи питательной воды;

• разрежения в топке ─ воздействуя на подачу дымососа, изменяет

количества эвакуиремых дымовых газов из топки;

• регулирования чрезмерного количества воздуха за пароперегревателем воздействует на изменение подачи дутьевых вентиляторов, накачевающих воздух в топку;

• концентрации оксидов азота в дымовых газах ─ регулируют, например, подачей вентиляторов рециркуляции газов в топку;

Рисунок 16 - Принципиальная технологическая схема барабанного котла:

ГПЗ - главная паровая задвижка; РПК – регулирующий питательный

клапан; 1 – топка; 2 – циркуляционный контур; 3 – опускные трубы;

4 – барабан; 5,6 – пароперегреватели; 7 – пароохладитель; 8 – экономайзер; 9 – воздухоподогреватель.

Упомянутые величины изменяются из за регулирующих воздействий и

под влиянием внутренних и внешних воздействий, имеющих детерминированный или случайный характер. Котел в целом считают

направленного действия, например по каналу топливо-расход. Тем не менее некоторые выходные величины параллельно являются как входными величинами по отношению к другим. К примеру, расход перегретого пара обозначаясь выходной величиной относительно к расходу топлива, еще служит входной величной по части к температуру и давлению перегретого пара. Стало быть, котел как объект управления – сложная динамическая система с несколькими взаимосвязанными выходными и входными величинами (рисунок 16.1).

Рисунок 16.1 - Схема взаимосвязей между входными и выходными

величинами в барабанном котле.

Но есть некоторые отдельные участки по основным каналам, такие как

расход топлива - давление, расход воды на впрыск – пароперегрев и другие разрешает поддержание регулируемых величин с помощью односвязных систем.

Но произносится ориентация отдельных участков основных каналов

мероприятий по борьбе, таких как инъекции потока воды ─ перегрева, давления топлива и другой ─ позволяет стабилизации контролируется переменные независимыми односвязных систем.

При этом регулирующее влияние воздействие какого-нибудь участка (сплошные полосы) используется ключевым методом стабилизации его выходной величины, а другие воздействия (штриховые полосы) считают относительно к данному участку внутренними или же внешними возмущениями.

К системе управления барабанным котлом включает к себе автономные САР процессов парообразования и горения, температуры питания, перегрева пара и водяного примуса.

3. Основная часть барабанного котла

3.1 Системы автоматического регулирования барабанных котлов

Конструкционные специфики барабанных котлов дает возможность

разделить многомерную систему регулирования на небольшое количество условно независимых систем, между которых основное значение относится системам стабилизации уровня воды в барабане, оптимизация качества процесса горения горючего и температура перегретого пара.

3.2 Система регулирования уровня в барабане котла

Регулировку питания котельных аппаратов сводится к сохранение материального баланса меж подачей воды и отводом пара. Уровень воды в барабане котла считается параметром описывающим материальный баланс. Качества регулирования уровня определяет целостность работы котельного аппарата. Понижение уровня ниже разрешенных пределов имеет возможность привести работу циркулирования в экранных трубах к нарушению, в следствии чего случится увеличение температуры стен обогреваемых труб. Существенное увеличение уровни в барабане помимо прочего имеет возможность привести в аварийным ситуациям, поскольку при завышенном уровне вероятен попадание воды в пароперегреватель и турбину, собственно вызовет занос пароперегревателя солями либо неисправность турбины. Из произнесенного понятно, собственно в том числе и кратковременное понижение или же увеличение уровня сверх установленных пределов неприемлимо. В соответствие к точности сохранения уровня предъявляются чрезвычайно высочайшие условия. Точность сохранение уровня на заданном значении плюс еще равномерность подачи питательной воды определяется качеством регулирования питания. Нужно сделать так чтоб питательная вода в котел поступала равномерно, поскольку много и внушительное изменения расхода воды имеют все шансы вызвать существенный температурные напряжения в сплаве экономайзера. Раз в стабильном режиме положение уровня воды в барабане формируется состояние материального баланса, то на динамических режимах на положение уровня воздействует множества возмущений. Главными из них считаются: изменение расхода питательной воды:

1. конфигурация пароемкости котла при изменении перегрузки потребителя;

2. при изменение перегрузки топки изменение паропроизводительности;

3. колебание температуры питательной воды. Разберем конкретнее динамические характеристики барабанного котла как объекта регулирования уровня по разным каналом возмущающих и регулирующих влияний.

3.3 Система регулирования температуры перегретого пара

На рисунке 18 показана за пароперегревателем ПП схема системы регулировки температуры пара П.П, данное схема с дополнительной регулируемой величиной - температурой пара за пароохладителем ПО П.O. Выполняющий в БФ составление сигнала обязано обеспечить пропадание его влияния на за датчик регулятора температуры РТР в стационарных режимах. Применение информации о дополнительной регулируемой величине дает защищает главную регулируемую значение от возмущения, идущих со стороны пароохладителя ПО (от падение температуры пара на входе в пароохладитель и случайной изменения расхода охлаждающей воды). Регулирующим влиянием считается изменение позицию клапана подачи прохладный воды на пароохладитель.

Рисунок 28. Пароперегревателем ПП схема системы регулировки температуры пара П.П

Заключение

Микропроцессорные контроллеры предназначены для автоматизации непрерывных, непрерывно-дискретных и периодических технологических процессов. Контроллеры позволяют принимать и преобразовывать посту-пающую от датчиков контрольную информацию, вырабатывать управляю-щие (командные) воздействия и осуществлять взаимодействие и обмен информацией с оператором технологического объекта управления (ТОУ).

Произведен анализ технологического процесса производства пара. На основании литературных данных разработаны математические модели участков барабанного котла. Описывается макет генерации пара барабанного котла. Произведен анализ макро и микроструктуры автоматизированного технологического процесса барабанного котла. В результате выполнения проекта был спроектирован диспетчерский пункт автоматической системы регулирования макета барабанным котлом.

Список литературы

1. Контроллеры, регулирующие микропроцессорные ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 / Отраслевой каталог. Вып 6. М.: Информприбор, 1987.

2. П.Н.Мануйлов «Теплотехнические измерения и автоматизация тепловых процессов».

3. Основы автоматизации управления производством/ Под ред. И. М. Макарова.-М,:Высш.шк.,1983.

4. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования/Под ред. А. С. Клюева.- М.: Энергоатомиздат,1989.

5. Плетнев Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов. –М.: Издательство МЭИ, 2005.

6. Стефани Е. П. Основы расчета регуляторов теплоэнергетических процессов.-М.:Энергоиздат,1972.

7. Двойнишников В.А. «Конструкция и расчет котлов и котельных установок.» М.:Машиностроение, 1988.

8. Министерство энергетики и электрификации Казахстанской ССР,Республиканское специализированное производственное предприятие «Казтехэнерго».Инструктивные материалы Алма-Ата,1990.

Приложения

Котел как комплексный объект регулирования

Система автоматического регулирования питания в барабанном котле

Регулирование водного режима барабанногопараперегревателя: а-схема регулирования продувки с трехимпульсным регулятором; б-принципиальные схемы регулирования продувки и вводафосфатов; 1-барабан; 2-регулятор продувки; 3-импульсатор расхода пара; 4 - пусковое устройство; 5-мерный бак; 6-плунжерный насос; 7-корректирующий прибор.

Дата добавления: 2017-01-13