АСУ ТП — это комплекс технических и программных средств, обеспечивающих выработку решений на основе автоматизации процессов и реализацию управляющих воздействий на технологический объект управления [6].
Предпосылками создания АСУ ТП: рост масштабов производства, увеличение единичной мощности оборудования, усложнение производственных процессов, развитие технологий.
Разработка проектов АСУ ТП для объектов теплоэнергетики заключается в выполнении задач связанных с выбором и подключением огромного количества оборудования, а так же созданием подсистем по контролю и управлению технологическим процессом.
В настоящее время достигнутый уровень развития микропроцессорных средств и моральное старение действующего оборудования, дает все возможности для реализации распределенного подхода к построению АСУ ТП.
Рассматривая предприятие СП БТЭЦ АО «ДГК» ФАО «Амурская генерация» и то, что в связи со строительством в Благовещенске Северного микрорайона, принято решение о начале сооружения в 2009 году второй очереди Благовещенской ТЭЦ, в декабре 2013 года был подписан договор на оказание услуг генерального подряда по строительству 2-й очереди Благовещенской ТЭЦ. Установленная электрическая мощность станции должна вырасти на 120 МВт и составить 400 МВт, тепловая мощность — на 188 Гкал/ч, до 1005 Гкал/ч., годовая выработка – 464 млн кВт.ч.
Задачи строительства второй очереди Благовещенской ТЭЦ: ликвидация дефицита и удовлетворение растущего спроса на тепловую энергию в г.Благовещенск; повышение эффективности системы теплоснабжении за счет замещения выбывающих мощностей нерентабельных котельных Благовещенска; повышение надежности электроснабжения потребителей; покрытие неравномерной части графиков электрической нагрузки в Объединенной энергосистеме Востока.
При строительстве второй очереди применялось новое оборудование, в том числе программно-технический комплекс «Овация» фирмы EMERSON. Поэтому предлагается унификация для первой очереди как это было реализовано на второй, а так же применение новых технологий по управлению. Таким образом, цель данной работы – найти разумное применение подходов к построению автоматизированных систем управления, а так же использование цифровых технологий для выбора необходимого оборудования, расчет и анализ подходов к регулированию, и применение всего этого для построения АСУТП котлоагрегета СП БТЭЦ АО «ДГК» ФАО «Амурская генерация».
1 ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ АСУ ТП
1.1 Методы и виды построения АСУ ТП
Управления технологическими объектами и процессами, как правило, связаны со сложными и трудоемкими процедурами сбора данных, обработки и анализа полученной информации, а также своевременной выдачей необходимых управляющих воздействий. Для обеспечения пользователей информацией об изменении свойств анализируемых потоков данных в реальном масштабе времени необходимы быстродействующие вычислительные платформы на основе базовых микропроцессорных средств, а также эффективное программное обеспечение. Перспективным является построение таких систем на базе цифровых технологий.
Технология управления
... при принятии обоснованных и оптимальных решений. Теоретические основы технологии управления фирмой 2.1. Сущность и содержание технологии управления Технология управления – это приемы, способы и порядок (последовательность, ... точки зрения управленческих технологий, на уровне фирмы к аппаратному обеспечению прежде всего относится компьютерное обеспечение с поддерживающим оборудованием и сетями, ...
Одна из основных задач управления технологическим процессом на ТЭЦ состоит в поддержании требуемого соотношения вырабатываемой и необходимой энергии при изменении количества потребляемого топлива. Всякое управление подразумевает наличие объекта, измерительных элементов и управляющего органа. Объекты управления бывают самые разные, например: технологические процессы различных предприятий, отрасли народного хозяйства, энергетика, сферы электронного документооборота и т.д. Так как в современном мире еще не возможно полностью отказаться от участия человека в управлении сложной автоматизированной системой, то на него возлагается часть функций, причем, всегда самых ответственных, поэтому и создаются различные автоматизированные системы управления различными процессами.
Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило, АСУ ТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.
АСУ ТП предназначается для:
- повышения оперативности управления, эффективности и надежности работы автоматизированной системы;
- снижения косвенных затрат на эксплуатацию удаленных объектов;
- своевременное координирование действий подразделений предприятия;
- обеспечения руководителей и инженерно-технических работников (ИТР) информацией, необходимой для принятия эффективных решений управления и планирования;
- обеспечения оптимальных решений работы технологического оборудования;
- полное протоколирование всех штатных и нештатных ситуаций, а также действий операторов автоматизированного рабочего места (АРМ).
Так же она обеспечивает выполнение всех функций современных автоматизированных систем: информационно-измерительные функции; информационно-расчетные функции; функции технологических защит и блокировок; функции автоматического регулирования; функции дистанционного управления; функции программно-логического управления; функции проверок и диагностики оборудования АСУ ТП.
При создании АСУ ТП концептуально разделяют на три уровня иерархии, таких как:
1) Низший уровень (уровень оборудования).
Он включает в себя датчики, измерительные преобразователи для сбора информации о технологическом процессе, так же исполнительные механизмы и электроприводы для задания регулирующих воздействий.
2) Средний уровень (контроллерный уровень).
На данном уровне используются программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые будут собирать, и обрабатывать информацию, поступающую с нижнего уровня. Так же здесь производится расчет всех нужных параметров и реализация программных алгоритмов управления.
Процессный подход к управлению, моделирование бизнес-процессов. Разработка ПО
... истинной себестоимости. Рис. 1.5. Взаимодействие бизнес-процессов Процессы управления — это бизнес-процессы, которые охватывают весь комплекс функций управления на уровне каждого бизнес-процесса и бизнес-системы в целом. В основе построения: технологии выполнения процессов управления лежит концепций контроллинга, которая ...
3) Высший уровень (диспетчерский уровень).
Здесь главной задачей является управление и слежение за процессом, данными функциями занимаются SCADA системы, в состав которой входит автоматизированное рабочее место (АРМ) т.е. компьютер с человеко-машинным интерфейсом. Человек выполняет функцию диспетчера, который следит за всем технологическим процессом и управляет им с помощью этого АРМа.
Так же АСУ ТП разделяют по виду управления. Существует два подхода к управлению: централизованное, распределенное.
Централизованный подход (рис. 1) [1] представляется в виде единого органа (контроллера), как правило, занимающимся реализацией всех процессов управления объектами, который осуществляет сбор информации обо всех объектах управления (ОУ) и ее обработку и каждому ОУ на основе их анализа в соответствии с требованиями системы вырабатывает управляющие сигналы [1].
Рисунок 1 – Схема централизованного управления
Здесь ОУ – Объект управления – отдельная часть большего технологического процесса.
Децентрализованное (распределенное) управление предполагает распределение функций управления по отдельным элементам сложной системы. При таком подходе система состоит из множества ОУ, разнесенных в пространстве, каждое из которых не зависит от остальных, но взаимодействуют с ними для выполнения общей задачи. Для выработки воздействия на каждый объект необходима информация только о состоянии этого объекта (рисунок 2) [1].
Рисунок 2 – Схема распределенного управления
Здесь на рисунке 2 ИМ – Исполнительный механизм.
В данном случае распределенные системы состоят из множества территориально распределенных контроллеров. При таком подходе функции сбора, обработки данных и управления оказываются распределенными среди множества контроллеров, потому что контроллер является локальным, так как управляет отдельным технологическим процессом. Такая система является следствием развития и совершенствования подходов к управлению, начиная от общего централизованного подхода к распределенному подходу [13].
Максимальные достоинства распределенной системы достигаются, когда контроллеры работают автономно, а обмен информацией между ними минимален. Так же все физические устройства распределенной системы должны обладать единым интерфейсом связи Отличительная особенность такого подхода состоит в том, что база данных содержится не в одном, а в нескольких контроллерах.
В случае выхода контроллера из строя или обрыва линии связи между контроллерами и компьютером система продолжает выполнять основные функции по управлению процессом доступа в автономном режиме [11].
Еще основными техническими требованиями при проектировании данных АСУ ТП являются:
- обеспечения широкого температурного диапазона работы технических средств локальных систем автоматического управления (САУ);
- распределения системы электропитания;
- обеспечения надежного контура заземлений на каждой отдельной площадке объекта автоматизации;
- защиты контрольно-измерительных и информационных каналов от внешних воздействий, а также усиление передаваемых сигналов;
- выбора оптимального, с точки зрения эффективности, надежности и взаимозаменяемости составных частей, удовлетворяющего международным стандартам контроллерного оборудования;
- выбора оптимального, с точки зрения пылевлагонепроницаемости, а также защиты от электромагнитного излучения, коррозии и др. факторов, удовлетворяющего международным стандартам конструктива шкафа цехового контроллера, шкафов автоматики локальных САУ и автоматизированного рабочего места системного инженера (АРМ);
- обеспечения высоконадежных каналов обмена технологической информацией между отдельными автоматизированными объектами и централизованной системой управления и контроля;
- резервирования основной аппаратуры контроля и управления, а также наиболее важных каналов передачи информации;
- обеспечения аппаратного и программного аварийного останова технологического комплекса при аварийных ситуациях;
- обеспечения высокоэффективного человеко-машинного интерфейса в системе визуализации и мониторинга;
- обеспечения обмена данными по информационным каналам в реальном масштабе времени;
- Остальные требования приведены в техническом задании в приложении Г.
Рассмотрев подходы к построению АСУ ТП, можно сделать вывод, что каждый из них обладает рядом своих достоинств и недостатков. В основном можно сказать [1], что централизованные системы обладают возможностью оптимальной технической реализации и простой реализацией алгоритмов управления. К минусам можно отнести то, что здесь обязательны: сбор, хранение и обработка очень больших объемов информации, высокие требования к надежности системы и высокая протяженность кабеля из-за территориального расположения оборудования. К положительным сторонам распределенной системы управления в свою очередь относят высокая надежность, низкая перегруженность каналов связи, минимальные объемы сбора, хранения и обработки информации, но к основному недостатку относиться стоимость оборудования [1].
Контрольная работа: Системы управления автоматизированным технологическим ...
... системы управления станками разделяют на аналоговые (нечисловые) и числовые. Аналоговые системы управления преобразуют исходную информацию, заложенную в программоноситель в процессе ... программного управления металлорежущим оборудованием устанавливает ГОСТ 20523-80. Числовое программное управление станком (ЧПУ) — управление ... контролирует датчик 5, включенный в цепь главной обратной связи. С датчика 5 ...
Так же стоит отметить, что при построении АСУ ТП тип интерфейса играет немало важную роль. Существует два типа интерфейса для передачи сигналов: аналоговой и цифровой.
В первом случае аналоговые линии применяются уже не так повсеместно, так как идет развитие цифровой техники, а данный вид сигнала имеет большую неустойчивость к помехам, что приводит к искажению информации, а в условиях больших предприятий, таких как ТЭЦ это не допустимо. Так же требуется прокладка очень длинных кабельных трасс, что ведет к большим экономическим затратам на покупку и прокладку кабеля. Между тем аналоговая передача является одной из самых распространенных, так как данный стандарт является общепринятым разными производителями, а сама технология хорошо известна и распространена.
При использовании цифровых линий достигается, прежде всего, надежность передачи данных и косвенно возможная экономия кабеля. При этом может быть использована обычная витая пара и измерительные и управляющие элементы с цифровыми интерфейсами. Так же все датчики, механизмы и исполнительные устройства должны обладать взаимозаменяемостью, а именно иметь один и тот же протокол обмена и физический интерфейс связи [2].
При использовании таких датчиков для обмена информацией используют протоколы такие как: HART, UART, DeviceNET, промышленных сетей Modbus и Profibus (на основе стандарта RS 485), CAN. И возможно последней проблемой может стать стоимость самих устройств.
Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования температуры ...
... 89,0 8526x5275x5018 11923 Расчет одноконтурной системы регулирования Задание: Динамические свойства объекта регулирования по каналу регулирующего воздействия определены импульсной характеристикой. Регулируемая величина -- температура перегретого пара котельного агрегата. Импульсная характеристика получена ...
Подробнее стоит рассмотреть именно промышленные сети. Протокол Modbus по сравнению с Profibus является более открытым и распространенным. Данный протокол работает по принципу ведущий (vaster)-ведомый (slave), основанный на транзакциях, в состав которого входит запрос и ответ. Только ведущий может опрашивать устройства находящиеся в сети, которые являются ведомыми. Обычно в сети есть только одно ведущее устройство и несколько ведомых устройств. Мастер может адресовать запрос индивидуально ведомому устройству или же делать широковещательную передачу сообщения для всех ведомых устройств. Подчиненной устройство, опознав свой адрес, отвечает на запрос, адресованный именно ему. При получении широковещательного запроса ответ подчиненными устройствами не формируется [13].
В свою очередь протокол Profibus является более закрытой, и применим в основном только для контроллеров фирмы Siemens. Но Profibus характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Данный протокол позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. Так же как и Modbus использует обмен между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или же между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS) [13].
1.2. Благовещенская ТЭЦ
Таким образом, до выбора подхода к реализации системы учитывая то, что здесь важен сам технологический процесс, рассмотрим особенности ТЭЦ как объекта управления. Существует два вида ТЭЦ по тепловым схемам: блочные и с поперечными связями. Виды их схем представлены на рисунке 3.
Рисунок 3–Схема блочной ТЭЦ
Здесь на рисунке 3: 1 – Пароводяной тракт, 2 – проточная часть турбины, 3 – промежуточный пароперегреватель (участок вторичного перегрева пара), 4 – участок подготовки конденсата, 5 – участок регенеративного подогрева конденсата, 6 – участок подготовки питательной воды (питательнодеаэраторная установка), 7 – участок регенеративного подогрева питательной воды, 8 – контур пусковых впрысков, КА – котельный агрегат, ТА — турбоагрегат.
В блочных ТЭЦ происходит компоновка основного оборудования с независимым технологическим процессом в пределах каждого энергоблока, рисунок 3.а.
Преимуществом такой схемы является ее экономичность, сокращаются длины трубопроводов и количество запорно-регулирующих органов. Однако для нормальной эксплуатации блочных ТЭЦ надежность их оборудования должна быть значительно выше, чем в ТЭЦ с поперечными связями, так как в блоках нет резервных котлов, поэтому в таких схемах выход из строя любого контура приводит к отключению всего блока [3].
На ТЭЦ с поперечными связями все котлы работают на одну паровую магистраль. Схема, с поперечными связями, рисунок 3.б пар от всех паровых котлов поступает в общий паропровод, а из него распределяется по турбинам, таким образом можно использовать пар от всех котлов для питания любой турбины. Если, к примеру, один из котлоагрегатов выйдет из строя, то другие должны подхватить тепловую нагрузку и нагрузку по пару [3].
Так как в настоящее время на БТЭЦ принята концепция централизованно-сосредоточенного управления, потому что исполнительные механизмы, датчики расположены на разных отметках котла (см. рисунок 4 и 5).
Разработка автоматизированной системы управления установкой кондиционирования ...
... температура воды на входе, С______________________________+80; температура воды на выходе, С_____________________________+60; расход теплоносителя, л/ч______________________________20468. относительная влажность воздуха на входе, %___________________90; относительная влажность воздуха на выходе, %___________________2; тепловая мощность, кВт____________________________________476. Камера орошения ...
Рисунок 4–Схема расположение датчиков по отметкам на котле Благовещен ской ТЭЦ
Здесь на рисунке: T23за, T24за, T19за, T20за, T19на, T20на, T23на, T24на – датчики температуры перегретого пара, все датчики с буквой «P» это датчики давления, «Q» это датчики расхода, «H» это датчики уровня, P – принадлежность к определенному контуру регулирования , РПК – регулятор питания котла, РТН – регулятор тепловой нагрузки, РОВ – регулятор общего воздуха, ВЗП – воздухоподогреватель. Рисунок 4 – Схема расположение исполнительных механизмов по отметкам
на котле Благовещенской ТЭЦ
Здесь на рисунке: ПСУ – Питатель сырого угля, обозначения с буквой «Р» это принадлежность исполнительных механизмов к определенным регуляторам контуров.
В итоге после того как было описано про БТЭЦ можно перейти к окончательному выбору подхода к проектированию АСУ ТП.
1.3 Окончательный выбор подхода к проектированию АСУ ТП
Рассмотрев виды построения АСУ ТП, и принимая во внимание, что в данный момент идет тенденция перехода на цифровой сигнал и отказ от аналогового сигнала. А построение полномасштабной АСУ ТП всей ТЭЦ очень объемная и затратная операция, поэтому для начала был выбран один котлоагрегат.
Как было сказано выше про принятую концепцию на БТЭЦ, и так как используется аналоговая передача данных, поэтому возможна экономия прокладки кабеля для питания цифровых датчиков [5].
Потому что предполагается соединение оборудования в единую сеть, разделенную по контурам регулирования.
Так как к настоящему времени существует немалый опыт внедрения распределенных систем разного рода. Но на самом же деле однозначного и точного решения к построению АСУ ТП нет, в некоторых случаях возможен разумный компромисс, который проявляется в объединении подходов к построению АСУ ТП на её разных уровнях иерархии.
В частности стоит отметить, что распределенный подход будет реализован относительно управления всем процессом, а именно распределение на контроллерном уровне функций управления процессом. А централизованный подход будет представляться в виде единого нахождения всего контроллерного оборудования в отдельном помещении из-за того что в данный момент на БТЭЦ не предоставляется возможности размещения этого оборудования вблизи технологического объекта управления, и схождение всей информации на единый сервер. Поэтому на данном этапе составим структурную схему всей системы, в которой представлено в общем виде соединение оборудования с контроллером, схема приведена на рис. 6.
Рисунок 6 – Структурная схема
Вследствие этого будет осуществлено разумное применение подходов к управлению и цифровых технологий, а так же реализованы по возможности все три уровня иерархии АСУ ТП.
2 НИЖНИЙ УРОВЕНЬ АСУ ТП
2.1Технологический процесс котельного агрегата
Для построения данного уровня АСУ ТП котлоагрегата требуется рассмотреть все процессы, происходящие в котлоагрегате.
Рассмотрим принципиальную схему технологического процесса, протекающего в барабанном паровом котле, которая показана на рис. 7 [1].
Типы регулярных регуляторов
... свойств объекта регулирования. Автоматические системы регулирования. Основные определения и понятия. Работа любой технологической установки, агрегата или технологического объекта характеризуется различными физическими величинами, например температурой, давлением, разрежением, расходом вещества ...
PБ GБ GВПР
GП.П.
t П.П. PП.П.
SТ
GП.Р.
QТ
GП.В.
BТ QВ
QГ
Рисунок 7 –Принципиальная технологическая схема барабанного котла
Здесь на рисунке: 1 – Топка, 2 – циркуляционный контур,3 – опускные трубы, 4 – барабан, 5,6 – пароперегреватели, 7 – пароохладитель, 8 – экономайзер, 9 – воздухоподогреватель, ГПЗ – главная паровая задвижка, РПК – регулирующий питательный клапан, ДВ – дутьевой вентилятор, ДС – дымосос, QВ – расход воздуха подаваемый в топку, QГ – расход дымовых газов, GБ – расход насыщенного пара, GВПР – расход воды на впрыск, PБ – давление пара в барабане, SТ – разрежение, GП.В. – расход питательной воды, GП.Р. – расход воды выпускаемой из барабана, QТ – тепловыделение в топке,GП.П. – расход перегретого пара.
Топливо поступает через горелочные устройства в топку 1, где его сжигают обычно факельным способом. Для поддержания процесса трения в топку подают воздух в количестве QВ. Его нагнетают с помощью вентилятора ДВ и предварительно нагревают в воздухоподогревателе 9.
Образовавшиеся в процессе горения дымовые газы Qr отсасывают из топки дымососом ДС. Попутно они проходят через поверхности нагрева пароперегревателей 5, 6, водяного экономайзера 8, воздухоподогревателя 9 и удаляются через дымовую трубу в атмосферу.
Процесс парообразования протекает в подъемных трубах циркуляционного контура 2, экранирующих камерную топку и снабжаемых водой из опускных труб 3. Насыщенный пар Gб из барабана 4 поступает в пароперегреватель, где нагревается до установленной температуры за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами. При этом температуру перегрева пара регулируют в пароохладителе 7 с помощью впрыска воды GВПР.
Основными управляемыми величинами котла являются: расход перегретого пара GП.П, давление перегретого пара pП.П. и температура перегретого пара tП.П.. Расход пара является не постоянной величиной, в свою очередь давление и температуру стараются поддерживать в допустимых пределах отклонений, что необходимо по определенным требованиям эксплуатации турбины или различных потребителей тепловой энергии [3].
Исходя из рассмотренного процесса, можно выделить несколько контуров регулирования котлоагрегата:
1) Регулирование питания котла;
2) Регулирование непрерывной продувки;
3) Регулирование тепловой нагрузки, первичного воздуха и загрузки мельниц;
4) Регулирование температуры аэросмеси за ММТ (молотковая мельница тангенсальная);
5) Регулирование разрежения в топке;
6) Регулирование температуры перегретого пара;
7) Регулирование общего воздуха;
8) Регулирование температуры за калорифером.
Рассмотрим каждый контур регулирования котлоагрегата.
2.1.1 Регулирование питания котла
Регулятор питания котлоагрегата предназначен для поддержания (среднего) уровня в барабане (может не совпадать с геометрической осью барабана), равного нулю по шкале измерительного прибора, путем изменения подачи воды в котел с помощью регулирующего клапана. Уровень воды должен поддерживаться постоянным при изменении нагрузки и режима работы котлоагрегата. Отклонение уровня за пределы может привести к нарушению технологического процесса и повреждению основного оборудования снижение уровня за пределы считается «упуском» воды. Оно опасно нарушением циркуляции воды в котлоагрегате, что может привести к пережогу экранных труб. Повышение уровня – «перепитка», что может привести к забросу воды в пароперегреватель котла и далее в турбоагрегат с причинением механических повреждений [3].
Регулирование температуры, влажности и чистоты воздуха в помещениях
... с температурой 50-60°С, нагретый воздух и реже пар. Иногда используются электронагревательные элементы. Преимуществами этой системы являются: большая равномерность нагрева и постоянство температуры и влажности воздуха в помещении, отсутствие нагревательных приборов, возможность охлаждения помещений в летнее ...
Эту задачу выполняет регулятор, принципиальная схема, которая изображена на рисунке 8. Регулятор 3 перемещает клапан 4 при появлении сигнала небаланса между расходами питательной воды GП.В. и пара GП.П..
Рисунок 8 – АСР питания водой барабанного котлоагрегата
Здесь на рисунке: 1 – Барабан, 2 – водяной экономайзер, 3 – регулятор питания, 4,5 и 6 – регулирующие клапаны питательной воды, ЗУ – задающие устройство, GП.П. – расход перегретого пара, H – уровень в барабане, GП.В. – расход питательной воды.
РПК воздействует на один из трех регулирующих клапанов узла питания котла. Выбор регулирующего клапана осуществляется.
Выбранный «основной» клапан осуществляет поддержание уровня воды в барабане в базовом режиме, и работает до момента достижения им одного из конечных выключателей. В момент, когда «основной» клапан достигает своего концевого выключателя, в работу вводится «вспомогательный» клапан.
Если, например, «основной» клапан достиг концевого на max, то «вспомогательный» клапан будет работать только в сторону «больше». В случае возникновения сигнала на «меньше» «вспомогательный» клапан останавливается, и регулирование уровня берет на себя «основной» клапан.
В случае если «основной» клапан достигает концевого на min, то вспомогательный клапан работает только в сторону «меньше». В случае возникновения сигнала на «больше» «вспомогательный» клапан останавливается, и регулирование уровня берет на себя «основной» клапан [20].
2.1.2 Регулирование непрерывной продувки
Химический состав воды, циркулирующей в барабанных котлах, оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной и безремонтной кампаний. К основным показателям качества котловой воды относят общее солесодержание (концентрация солей в пересчете на соли Na, мг/кг) и избыток концентрации фосфатов (содержание ионов РО43, мг/кг).
Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы осуществляют с помощью непрерывной и периодической продувок из барабана в специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой восполняют питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане. Периодическую продувку применяют для удаления скоплений шлама в нижних коллекторах, выполняют один-два раза в смену и, как правило, не автоматизируют.
Регулирование непрерывной продувки осуществляют по схеме, представленной на рисунке 9 [3].
Рисунок 9 – АСР непрерывной продувки
Здесь на рисунке 1 – Барабан, 2 – регулятор продувки,3 – регулирующий клапан продувки, GП.П. – расход перегретого пара, GП.Р. – расход воды выпускаемой из барабана.
Данный регулятор работает путем периодической продувки в пределах 0,5 — 1 % от паропроизводительности котла, что обеспечивает безаварийную эксплуатацию котлоагрегата. На регулятор поступает расход перегретого пара за котлом, расход воды для продувки и задание для непрерывной продувки, вследствие чего регулятор представляется в виде соотношения этих расходов.
Выпускная работа содержит страницу рисунка использованных
... рамок, а также различных уставок температуры. Присутствует несколько режимов регулирования температуры: ПИД-регулировка, программируемый ПИД регулятор, позиционное управление по стандарту ... применения ПИД-регулятора является управление температурой в определенной системе [4]. Структура ПИД-регулятора представлена на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 — Структура ПИД-регулятора Обычно ПИД-регулятор ...
2.1.3 Регулирование тепловой нагрузки, первичного воздуха и загрузки
мельниц
Котел как объект регулирования тепловой нагрузки может быть представлен в виде последовательного соединения простых участков, разграниченных конструктивно (см. рисунок 11): топочной камеры; парообразующей части, состоящей из поверхностей нагрева, расположенных в топочной камере; барабана и пароперегревателя.
Схема формирования тепловой нагрузки котла называемого в дальнейшем сигналом по теплоте, приведена на рис. 10.
Рисунок 10 – АСР тепловой нагрузки
Здесь на рисунке 10: Pб – Датчик давления в барабане, ЗУ – задающие устройство, GП.П. – датчик расхода перегретого пара, PП.П. – датчик давления перегретого пара за котлом, 1 – регулятор тепловой нагрузки, 2 – главный регулятор, РЗМ – регулятор загрузки мельниц.
Для начала устанавливается требуемое значение давления в магистрали с помощью главного регулятора, дальнейшая работа системы видеться по регулятору тепловой нагрузки, в котором регулирование осуществляется так называемым сигналом по «теплоте». Данный сигнал формируется в единицах расхода пара из расхода пара за котлом и изменении давления в барабане.
Далее этот сигнал поступает на общий регулятор загрузки мельниц и регулятор первичного воздуха. Схема такого регулятора представлена на рисунке 11 [5].
РТН
QВ
ЗУ 1
2 ЗУ
ПСУ
QВ
Рисунок 11 – АСР загрузки мельницы и первичного воздуха
Здесь на рисунке 11: ПСУ – Питатель сырого угля, QВ – расход первичного воздуха, 1 – регулятор загрузки мельницы, 2 – регулятор первичного воздуха,3 – регулирующий орган, ЗУ – задающие устройство, РНТ — выходной сигнал с регулятора тепловой нагрузки.
Сигнал с регулятора тепловой нагрузки (РТН) «по теплоте» поступает на регулятор загрузки мельниц (РЗМ), так же на него подается задание и в итоге регулятор выдает управление на питатель сырого угля. Тем самым РТН управляет РЗМ. Далее сигнал с РЗМ поступает на регулятор первичного воздуха (РПВ), который предназначен для поддержания расхода первичного воздуха, подаваемого в мельницу, в соответствии с подачей в нее топлива. Регулятор обеспечивает требуемый режим сушки топлива и вентиляцию мельницы. На РПВ подаются сигналы по расходу текущего воздуха, задание и выходной сигнал по загрузки мельницы, тем самым на выходе формируется сигнал по управлению исполнительным механизмом на закрытие или открытие.
2.1.4 Регулирование температуры аэросмеси за ММТ
Температуру за мельницей tМ стабилизируют в заданных пределах воздействием на расход смеси слабо подогретого и горячего воздуха. Схема регулирования показана на рис. 12.
Рисунок 12 – АСР температуры аэросмеси за ММТ
Здесь на рисунке 12: 1 – Регулятор, 2,2`– спаренные заслонки, ЗУ – задающие устройство, QВ – воздух подаваемый в топку, tМ – температура аэросмеси.
Регулятор 1 получает сигнал от датчика температуры смеси и через исполнительный механизм перемещает в нужном направлении спаренные заслонки 2 и 2`, установленные на линиях слабо подогретого и горячего воздуха. Сочленения исполнительного механизма со спаренными заслонками выполняются так, чтобы при открытии одной из них вторая закрывалась, и, наоборот, с тем, чтобы общий расход воздуха через мельницу оставался неизменным [3].
2.1.5 Регулирование разрежения в топке
Регулятор разрежения предназначен для поддержания разрежения в котле. Наличие небольшого постоянного разрежения (Sт) в верхней части топки необходимо по условиям нормального топочного режима. Оно препятствует выбиванию газов из топки, способствует устойчивости факела и является косвенным показателем материального баланса между нагнетаемыми в топку аэросмесью, воздухом и уходящими газами. Объект регулирования по разрежению представляет собой топочную камеру с включенными последовательно с нею газоходами от поворотной камеры до всасывающих патрубков дымососов. К внешним возмущающим воздействиям относятся изменение расхода аэросмеси, воздуха в зависимости от тепловой нагрузки котлоагрегата, к внутренним — нарушение газо-воздушного режима, связанные с работой систем пылеприготовления. Принципиальная схема представлена на рис. 13.
Рисунок 13 – АСР разряжения в топке
Здесь на рисунке 13: 1 – регулятор разряжения, 2 – регулирующий клапан, SТ – разряжение в топке, GГ – расход уходящих газов, ЗУ – задающие устройство.
Регулирование разрежения обычно осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами. Реализуя принцип управления по отклонению.
2.1.6 Регулирование температуры перегретого пара
Для барабанных котлов наиболее распространен способ регулирования температуры пара на выходе с помощью пароохладителей.
Автоматическая система регулирования предназначена для поддержания заданного температурного режима в паровом тракте котла. С этой целью весь паровой тракт котла разбивается на ряд участков, на выходе каждого из них должно поддерживаться заданное значение температуры, определяемое заводом-изготовителем или наладочной организацией. Таким образом, объектом регулирования является участок котла между точкой ввода регулирующего воздействия и точкой контроля регулируемой температуры, включающей в себя радиационные, полурадиационные и конвективные поверхности нагрева. Схема участка представлена на рисунке 14.
Рисунок 14 – АСР температуры перегретого пара
Здесь на рисунке 14: 1 и 7 – Регуляторы 1 и 2 ступени, 2,3,4, – ступени пароперегревателя, 5 и 6 – пароохладители 1 и 2 ступени, ЗУ – задающие устройство, GВПР – расход впрыскиваемой воды, tПП – температура перегретого пара.
Показана только часть схемы, т.е. левая сторона пароперегревателя, так как правая сторона абсолютно идентична. В состав схемы входит регулятор температуры пара 1-й ступени и регулятор температуры 2-й ступени. Каждый регулятор воздействует на соответствующий клапан впрыска, изменяя расход конденсата [4] При увеличении впрыска температура пара снижается, при уменьшении – возрастает.
2.1.7 Регулирование общего воздуха
Основным способом регулирования избытка воздуха за пароперегревателем служит изменение его количества, подаваемого в топку с помощью дутьевых вентиляторов. Существует несколько вариантов схем автоматического управления подачей воздуха в зависимости от способов косвенной оценки экономичности процесса горения по соотношению различных сигналов.
Регулирование происходит путем согласования подачи воздуха с расходом топлива и обеспечения оптимального избытка воздуха, коэффициент избытка воздуха оценивается косвенно по содержанию свободного кислорода в дымовых газах. В качестве расхода топливо используется сигнал по тепловыделению. Так же присутствует сигнал по теплоте, в него входит поправка на фактический расход пара за котлом, которая зависит от давления пара в магистрали, но данный сигнал формируется, если регулятор загрузки мельниц находиться в автоматическом режиме работы. Схема регулирования представлена на рисунке 15.
Рисунок 15 – АСР общего воздуха
Здесь на рисунке 15: 1 – Регулятор, 2 – регулирующий орган, BТ – расход топлива, ЗУ – задающие устройство, GП – расход пара, QВ – расход первичного воздуха.
2.1.8 Регулирование температуры воздуха за калорифером
Для подогрева воздуха, поступающего в котел, используют воздухоподогреватель. При этом проходящий по трубам воздухоподогревателя воздух обогревается дымовыми газами. Известно, что при сжигании топлива происходит образование серы и ее соединений, образуя в результате серную кислоту, вызывая коррозию. Коррозия разрушает металл поверхностей нагрева, приводит к образованию трудно удаляемых отложений и, в конечном счете, уменьшает время безотказной работы котлоагрегата, увеличивает стоимость и сложность ремонта.
В настоящее время основным средством защиты от коррозии металла воздухоподогревателей является первичный подогрев воздуха, подаваемого в них до температуры, превышающей на 10 — 15°С температуру точки росы продуктов горения. Достигается это за счет использования калориферных установок, с поверхностями нагрева, представляющими собой конструкцию из стальных трубок, внутри которых проходит греющий теплоноситель, снаружи они омываются нагреваемым воздухом. Сами калориферы относят к I ступени воздухоподогревателя. На выходе из калорифера воздух должен иметь температуру не менее 50°С [4].
Регулирование температуры воздуха осуществляется измерением температуры, установленные по «тылу» и «фронту» котла справа и слева, и подачи на всас дутьевого вентилятора отбора горячего воздуха из второй ступени воздухоподогревателя с помощью регулирующего клапана, приводимого в движение исполнительным механизмом МЭО. Рассмотрим схему регулирования температуры воздуха за калорифером левой части (правая идентичная) представленная на рисунке 16.
Рисунок 16 – АСР температуры за калорифером слева
Здесь на рисунке 16: 1 – Регулятор, 2 – калорифер, tIIВП – отбор горячего воздуха второй ступени воздухоподогревателя, t и t1 – температуры воздуха по «тылу» и «фронту» котла слева.
Итак, рассмотрев все контура регулирования можно сделать вывод, что понадобиться очень много необходимого оборудования и стоит преступить к выбору этого оборудования.
2.2 Разработка аппаратной части
И так рассмотрев каждый контур регулирования котлоагрегата можно сказать, что понадобиться не малое количество оборудования. Так как проектирование АСУ ТП будет осуществляться, как было сказано выше, на основе цифровых технологий, то тогда понадобиться все оборудование с поддержкой цифрового интерфейса, а так же определиться с протоколом цифровой сети, по которому будет происходить все процессы по получению информации и управлению оборудования.
Поэтому предлагается выбрать промышленный протокол, к такому виду относятся протоколы под названием Modbus и Profibus. Выбор все-таки остановим на Modbus потому что основным его преимуществом является отсутствие в необходимости специальных интерфейсных контроллерах в свою очередь Profibus для реализации необходимы заказные микросхемы. Так же Modbus обладает простотой программной реализации. Еще одна причина, по которой был выбран такой протокол это его распространенность в России. Объясняется это прежде всего, совместимостью с большим количеством оборудования, которое поддерживает протокол Modbus. Кроме того еще имеет высокую достоверность передачи данных, связанную с применением надежного метода контроля ошибок [16].
В итоге при выборе необходимого оборудования в первую очередь будем обращать внимание на поддержку данного протокола. По описанным выше контурам нам необходимо оборудование такое как: датчики давления, расхода, уровня и температуры, так же необходимы исполнительные механизмы, анализатор воздуха.
Принимая во внимание, что было сказано в первом разделе про компромиссный подход к построению распределенной системы по управлению. Что децентрализация будет производиться по функциональному признаку, т.е. по разделению всего процесса на более простые части, а именно по контурам регулирования. Тогда можно сказать, что расположение далее выбранного оборудования будет не изменено как это сделано сейчас (см. рисунок 4 и 5).
По структурной схеме, представленной, на рисунке 6 сделаем полную электрическую схему. Но для начала рассмотрим схемы подключения и выберем тип используемого оборудования.
Далее для измерения давления будет использован датчик Метран-100 ДИ-1170-25МПа-МП4 и датчик для измерения разрежения МЕТРАН-100 ДИВ-1311-2,5кПа-МП4, которые уже применяется на БТЭЦ. Использовать их будет с электронными преобразователями, которые позволят обмениваться информацией с датчиками по протоколу Modbus. Схема подключения представлена на рисунке 17. Рисунок 17 – Схема подключения датчика Метран-100 ДИ-170-25МПа-МП4
Как видно из рисунка клеммы 1 и 2 предназначены для подачи питания в 24 В, клемма 7 необходима для заземления, а клеммы 9 и 10 нужны непосредственно для передачи и получения информации.
В качестве измерения расхода на БТЭЦ присутствует датчик САПФИР 22-ДД-2440-250Кпа. Замен на новый датчик АИР-20/М2-МВ-ДД-470 фирмы «Элмер» в первую очередь, потому что он поддерживает связь по протоколу Modbus, так же у этого датчика более высокий диапазон измерений. Технические характеристики обоих датчиков приведены в таблице 1. Таблица 1 – Сравнительные характеристики датчиков
Обозначение Диапазон из- Напряжение Потребляемая
мерений питания, В мощность, Вт ССАПФИР 22-ДД- 2 кПа…10 15-42 1 2440-250Кпа МПа АИР-20/М2-МВ-ДД- 0,063 кПа…16 До 24 0,8 470 МПа
Рассмотрим подключение данного устройства приведенного на рис. 18 [7].
Рисунок 18 – Схема подключения датчика АИР-20/М2-МВ-ДД-470
Клеммы 1 и 2 предназначены для питания самого датчика в 24 В, клеммы 3 и 4 служат для подключения устройства по протоколу Modbus, клемма 5 для заземления.
Так как в данный момент на БТЭЦ в качестве датчиков температуры используются термопары, то выберем тоже термопару типа ТХА-К и термопреобразователь сопротивления ТС-0295-Pt100. Выбор обоснован так, потому что мы используем тип передачи протокол Modbus, а это обеспечивает измерительный термопреобразователь ТПУ 0304/М3-МВ фирмы «Элмер», который в свою очередь подключается только к таким типам датчиков. Схема подключения представлена на рис. 19 [8].
Рисунок 19 – Схема подключения термопары ХТА-К
На представленном рисунке 19 клеммы 1,2,3 и 4 отвечают за подключение термопары или термосопротивления к измерительному преобразователю ТПК 0304/М3-МВ, клеммы 5 и 6 отвечают за подачу питания на датчик, которому необходимо напряжение в 24 В.
Исполнительные механизмы МЭО, используемые на предприятии данного технологического процесса, будут иметь технические характеристики, которые представлены в таблице 2. Таблица 2 – Технические характеристики исполнительных механизмов однооборотных фланцевых Условное обо- Номинальный Номинальное Номинальное зна значение меха- крутящийся мо- время полного чение полного хода
низмов мент на выход- хода выходного выходного вала
ном валу, Н*м вала, сек
1 2 3 4 МЭОФ-150/25- 150 25 0,25 0,25 99К МЭОФ-250/25- 250 25 0,63 0,63 99К
Исполнительные механизмы используют для перемещения регулирующих органов в АСР технологическими процессами в зависимости от командных сигналов, поступающими от регулирующих и управляющих устройств. Для управления регулирующими органами был подобран привод типа МЭОФ-250/25-0.63 99К с контроллером исполнительного механизма КИМ 1 встроенного в него. Схема подключения представлена на рис. 20 [9].
Рисунок 20 – Схема подключения МЭО
Данный КИМ 1 обеспечивает связь по протоколу Modbus. Как видно из рисунка 20 за связь обеспечивают клеммы 16,17 и 18. Для того что бы можно было отслеживать концевые положения исполнительного механизма за это отвечают клеммы 9,10,21 и 22.
Для всей выбранной аппаратуры выше необходимо питание. Из выше описанных требований к питанию оборудования необходимо питание в 24 В, поэтому выберем блок питания фирмы «Элмер» БП906/24-4. Данный блок питания предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 В в стабилизированное напряжение 24 В. Выбранный нами блок питания может подключать до 4 датчиков. Схема подключения представлена на рисунке 21 [17].
БП906/24-4
+2
Uвых
- 3
+5
Uвых
- 6
+8
Uвых
- 9 14
+ 11 Uвх 15
Uвых
- 12 16
Рисунок 21 – Схема подключения ББП-24
В итоге, принимая во внимание количество используемого оборудования на котлоагрегате БТЭЦ, они сведены в таблицу 3 [18].
Таблица 3 – Количество необходимого оборудования
МЭО Датчик тем- Датчик дав- Датчик рас- Датчик
пературы ления хода уровня
22 20 2 9 1
Как видно из таблицы понадобиться не малое количество оборудования, ну а само количество подобранного нами оборудования не измениться.
И в конце самым необходимым элементом является контроллер. Выбран был контроллер ORC 1100 ПТК «Овации» фирмы EMERSON, потому что это современное оборудование применяется в различных отраслях промышленности для автоматизированного управления технологическим процессом, и так как на нем была реализована программная и управляющая части АСУ ТП второй очереди Благовещенской ТЭЦ. Программно-технический комплекс (ПТК) «Овация» состоит из самого контроллера, к которому подключаются модули ввода/вывода, и через них получает информацию от датчиков и управляет исполнительными механизмами. На рисунке 22 представлен внешний вид ПТК.
Рисунок 22 – Вешний вид ПТК «Овация»
Из описанного выше оборудования нам понадобиться модуль ввода/вывода, который обеспечит поддержку протокола Modbus, а так же модуль, который будет отслеживать концевые положения исполнительного механизма. Для всего этого были выбраны два модуля. Первый называется модуль контроля линии связи или Link controller (LC), он обеспечивает контроллер системы «Овация» последовательной линией связи для обмена данными с устройством стороннего производителя или с системой. Эта связь осуществляется по последовательной линии связи RS-485. Имеются два последовательных порта. Второй это модуль дискретного ввода, в нем содержится 16 каналов, каждый из которых имеет чувствительную к уровню напряжения схему, которая используется для определения состояний «включено/выключено» на входе. [19] Будет использован 32-х канальный модуль, следовательно, для нашей реализации необходимо как минимум 3 таких модуля, так как на каждый исполнительный механизм необходимо 2 канала, а исходя из таблицы 3 у нас 22 исполнительных механизма, то необходимо 44 канала.
Для связи контроллеров между собой и связи с верхним уровнем АСУ ТП будем использовать коммутатор сети Ethernet серии IKS-6726A-2GTXSFP производства МОХА. Данный коммутатор имеет 26 портов и так же ему необходимо питание в 24 В.
Покажем подключение одного контура регулирования, так как оборудование является однотипным, а электрические схемы подключения разных контуров будет отличаться лишь количественным составом, то рассмотрим на примере контура регулирования непрерывной продувки. Электрическая схема представлена на рис. 23.
Рисунок 23 – Схема регулирования непрерывной продувки
Исходя из представленной электрической схемы и выше описанного рис. 24 видно, что контроллер будет связываться с SCADA через коммутатор сети Ethernet. Он имеет модули для связи с оборудованием по протоколу Modbus под названием LC (Link controller), который производит опрос датчиков технологического процесса, и производит так же опрос и управление исполнительного механизма, через который он будет воздействовать на регулирующую аппаратуру такую как клапан. Еще имеется модуль дискретных входов для определения конечных положений исполнительного механизма. Для питания датчика и коммутатора используется источник питания БП906/24-4 с напряжением в 24 В.
Полная разработанная электрическая схема приведена в приложении А, в ней представлено все выбранное оборудование, распределенное по вышеописанным контурам регулирования.
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ АСУ ТП
В данном разделе будут рассматриваться подходы и способы к управлению технологическим процессом котлоагрегата. После рассмотрения подходов будет выбран наиболее оптимальный подход, который будет реализован в предложенном программно-техническом комплексе (ПТК).
А именно для примера был выбран контур регулирования перегретого пара первой ступени пароохладителя справа.
Качественный анализ и синтез данного объекта управления невозможен без математической модели, описывающей его поведение. Такая модель может быть получена либо аналитически, либо экспериментально. Учитывая сложность применения аналитического метода для объектов или систем работающих в условиях изменения режимов работы, отклонения параметров, наличия возмущений, а так же принимая во внимание тот факт, что применение современных подходов к управлению допускает наличие «грубой» модели можно использовать экспериментальный метод [14].
3.1 Получение математической модели объекта
Метод получения математической модели заключается в подборе дифференциальных уравнений, решения которых самым точным образом совпадают с экспериментально полученными реакциями объекта на известные изменения входных воздействий при заданных начальных условиях. Связанно это с получением кривых разгона исследуемого объекта.
Кривая разгона – эта реакция объекта на ступенчатое воздействие, поданное в тот момент, когда объект находился в установившемся режиме. Поскольку математическое описание объекта строится как динамическая зависимость отклонения регулируемой величины от отклонения входного воздействия, можно считать, что объект находится в нулевых начальных условиях.
Для снятия разгонной характеристики выполнялся порядок определенных действий такой как:
1) Приводили данный контур регулирования к стабилизации, т.е. избавлялись от всех возмущений;
2) Отключали действующий в данном контуре регулятор;
3) Вручную подавали управляющие воздействие на изменение расхода конденсата на 10%, что соответствует 5 т/ч. И ждали нового установившегося значения. В дальнейшем проведен расчет для относительных величин по температуре, в %.
Все действия проходили на БТЭЦ на главном щите управления первой очереди для котлоагрегата № 2. Полученная разгонная характеристика показана на рисунке 24, а числовые значения сведены в таблицу 4.
37.5
36.5
T,%
35.5
34.5
33.5
0 100 200 300 400 500 600
t,c
Рисунок 24 – Кривая разгона объекта Таблица 4 – Числовые значения разгонной кривой Время, Темпе- Время, Темпе- Время, Темпе- Вре- Темпесек ратура, сек ратура, сек ратура, мя, ратура,
% % % сек % 1 2 3 4 5 6 7 8 0 33.6913 140 37.0780 280 37.8066 420 37.9561 10 33.6993 150 37.2591 290 37.8011 430 37.9487 20 33.7229 160 37.3916 300 37.8159 440 37.9491
Продолжение таблицы 4 1 2 3 4 5 6 7 8 30 33.7925 170 37.5031 310 37.8293 450 379505 40 33.9050 180 37.5834 320 37.8397 460 37.9596 50 34.0975 190 37.6399 330 37.8531 470 37.9685 60 34.3763 200 37.6771 340 37.8725 480 37.9745 70 34.7306 210 37.7024 350 37.8818 490 37.9849 80 35.0879 220 37.7366 360 37.9037 500 37.9908 90 35.5030 230 37.7470 370 37.9245 510 37.9923 100 35.9139 240 37.7649 380 37.9394 520 37.9893 110 36.2821 250 37.7682 390 37.9513 120 36.6073 260 37.7905 400 37.9502 130 36.8631 270 37.7994 410 37.9587
После того как получены кривые разгона выбирается метод получения математической модели. В результате математическая модель должна быть адекватной и пригодной для дальнейшего использования в математических расчетах, например, расчет настроек регулятора.
Для дальнейшей обработки разгонной кривой будет использован пакет system identification toolbox программы Matlab. Данный пакет предоставляет возможности для построения математических моделей динамических систем по измеренным данным входа и выхода реальной системы [14].
Для того что бы преступить к получению математической модели сначала необходимо кривую разгона привести к точке с координатами (0,0), т.е. нужно сделать вычитание всех значений на минимум из всех этих значений, результат представлен на рисунке 25.
4.5
3.5
2.5
T,%
1.5
0.5
0 100 200 300 400 500 600
t,c
Рисунок 25 – Нормированная кривая разгона
После этого запускаем в программе Matlab пакет system identification toolbox с помощью команды ident в командном окне Matlab, главное окно которого изображено на рисунке 26.
Рисунок 26 – Главное окно ident
Далее в данный пакет импортируется 2 массива данных в векторном виде. Это значения реакции на ступенчатое воздействие и время этого воздействия, т.е. передаются кривые разгона, полученные ранее (см. рисунок 25).
После этого выбирается команда Process Models вид, которого показан на рисунке 27, и собственно в нем идет подбор параметров для получения дифференциального уравнения.
Рисунок 27 – Окно моделирования и определения параметров
После подбора параметров данный пакет строит по ним уже обработанную кривую разгона и сравнивает их, результат обработки показан на рисунке 28.
4
T,%
1
- 1
0 100 200 300 400 500 600
t,c
Рисунок 28 – Результаты получения математической модели
В итоге после всех проделанных операций получены математические модели, представленные в виде передаточных функций апериодического звена второго порядка формула (1), которую можно использовать в дальнейших методах по способам регулирования объекта и получения наилучшего управления, а именно расчет адаптивной системы, расчет нечеткой системы управления и классический расчет.
0,84682
WОУ ( p ) exp(35 p ) (1)
1356 s 2 77,11s 1
3.2 Расчет классической системы регулирования
Одним из подходов к регулированию разных систем является расчет ПИД — регулятора на различные показатели. В общем случае система регулирования выглядит так:
Рисунок 29 – Стандартная система регулирования
Объектом регулирования является полученная ранее передаточная функция, имеющая вид:
0,84682
WОУ ( p ) exp(35 p )
1356 s 2 77,11s 1
Так как на объект нужно воздействовать, а происходит это с помощью регулирующего органа представленного в виде клапана, задвижки, редуктора и т.п. То в систему вводится интегратор с постоянной времени TИМ :
WИМ ( p ) (2)
TИМ p
где: TИМ — время полного хода исполнительного механизма от положения «полностью открыто» до положения «полностью закрыто» и равно 25с исходя из технических характеристик описанных ранее.
Совокупность объекта регулирования и исполнительного механизма обычно называют обобщенным объектом управления:
0,8468 1
WООУ ( p ) WОУ ( p ) WИМ ( p) exp(35 p ) (3)
1356 s 77,11s 1 25 p
В качестве регулятора выступает ПИД – регулятор имеющий форму:
1
WПИД ( p) K P 1 Td p , (4)
Tiz p
Стоит сказать, что форма ПИД – регулятора в форме (4) не может быть воплощена в таком идеальном виде в силу того, что имеется «идеальное дифференцирование», присутствия ШИМ – управления и т.п. Если не учитывать перечисленные факторы то может привести к тому, что параметры, рассчитанные для регулятора (4) окажутся малопригодны для практической реализации. Поэтому применим другую форму ПИД – регулятора достаточно широко используемую:
K Д TИ p
WПИД ( p ) K П 1 (5)
TИ p 1
1 K Д TИ p
8
Так как в контуре регулирования присутствует исполнительный механизм, который выполняет функция регулирования, то уже ПИД – закон преобразуется в ПДД2 – закон:
K Д TИ p
2 2
T
WПДД 2 ( p) K П ИМ 1 TИ p (6)
TИ 1
1 K Д TИ p
8
При этом реализация элемента TИ p в (6) происходит с учет подавления высокочастотных помех, входящих во входной сигнал. Эту функцию фильтрации выполняет апериодической звено первого порядка с небольшой постоянной времени T fИ :
K Д TИ p
T p
2 2
T
WПДД 2 ( p ) K П ИМ 1 И (7)
TИ T fИ p 1 1
1 K Д TИ p
8
Разница между формами (6) и (7) уменьшается с уменьшением T fИ .Таким образом имея настройки только ПИД – регулятора (5) можно без труда перейти к ПДД2 – закону (7).
Структурная схема формы (7) представлена на рисунке 30.
Рисунок 30 – Структурная схема ПДД2
Как было сказано ранее, для управления исполнительным механизмом может использоваться блок широтно-импульсной модуляции, который обычно входит в состав контроллера. Тогда исследуемый контур регулирования примет окончательный вид, представленный на рисунке 31.
Рисунок 31 – Итоговая система регулирования
Расчет системы начнем с помощью встроенных средств Matlab – пакета «PID Tuner» (команда pidtool).
В него импортируется наш объект в виде передаточной функции, далее выбирается необходимый регулятор в нашем случае это ПИД – регулятор. После настраивается желаемая переходная характеристика системы уже с ПИД – регулятором, при этом выводя параметры этого регулятора, но в данном пакете вид ПИД – регулятора, такой как в форме (4).
В результате после выбранной желаемой переходной характеристики, получили настройки регулятора такие как:
Kp=0.5611, Ti=66.22, Td=16.56.
Далее получаем переходную характеристику системы с ПИД — регулятором формы (4), представленной на рисунке 32.
1.4
1.2
0.8
T,%
0.6
0.4
0.2
0 100 200 300 400 500 600 700 800
t,c
Рисунок 32 – Переходная характеристика системы с ПИД – регулятором по лученная в pidtool
Как видно из графика переходная характеристика получилась без перерегулирования и довольно быстрым временем переходного процесса для исследуемого контура регулирования.
Теперь применим такие же настройки ПИД – регулятора для выбранной нами формы (5).
Получим переходную характеристику, которая представлена на рисунке 33.
1.5
T,%
0.5
0 5000 10000 15000
t,c
Рисунок 33 – Переходная характеристика системы с настройками ПИД – ре гулятора применимые к форме (5)
Судя из графика можно сказать, что такие настройки не удовлетворительны для такой формы ПИД – регулятора. Поэтому придется корректировать настройки. В форме (6) подлежит определению только величина KП , а постоянные времени TИ TД и также коэффициент KД .
Используя критерий максимального подавления низкочастотных возмущений, можно установить связь между постоянными времени регулятора в виде: TД = 0.5 TИ [4].
Таким образом, задавшись значениями TИ , и соответственно TД = 0.5 TИ получают набор значений, по которым определяют несколько вариантов KП . Оптимальным будет вариант, для которого отношение KП / TИ максимально.
Однако максимум отношения не гарантирует устойчивости системы, а лишь оптимум. Т.е. из всего диапазона полученных решений надо выбрать тот вариант, который будет обеспечивать максимально возможное KП / TИ при выполнении необходимых требований к прямым показателям качества системы – времени переходного процесса и величине перерегулирования [14].
max Azam K p (8)
Соответствующая задача оптимизации
max Azam K p
min (9)
Для вычисления KП представлен листинг на рисунке 34, в котором задается данный объект регулирования, значение времени изодрома Tiz, величина частотного показателя Λ обычно задается в пределах от 1.1 до 1.5, в данном случае был выбран Λ=1.1, так как данный показатель влияет на колебания в системе. Для получения коэффициента передачи регулятора необходимо вызвать функцию K=fminbnd(‘ssy_3’,K0,K ), где K0,K границы интервала значений коэффициента передачи KP [14].
В результате проведен ряд экспериментов по определению оптимальных параметров KП и TИ , в итоге получено TИ =20 и KП =0,0798. Тогда передаточная функция ПИД – регулятора принимает вид:
1 5 20 p
WПИД ( p) 0.0798 1
20 p 1
1 5 20 p
8
Рисунок 34 – Листинг программы расчета ПИД — регулятора
И после расчета настроек ПИД – регулятора соберем имитационную модель (см. рисунок 35) по структурной схеме, представленной на рисунке 30.
Рисунок 35 – Имитационная модель классического метода
И в итоге проведения имитационного моделирования получили переходную характеристику работы системы с классическим ПИД – регулятором, представленным на рисунке 36.
1.4
1.2
0.8
T,%
0.6
0.4
0.2
0 500 1000 1500
t,c
Рисунок 36 – Переходная характеристика системы с ПИД – регулятором
Так как было сказано выше, в системе присутствует исполнительный механизм, то ПИД – регулятор нужно пересчитать в ПДД2 – регулятор. Соберем имитационную модель по структурной схеме, представленной на рисунке 37.
Рисунок 37 – Имитационная модель системы с ПДД2 – регулятором
1.4
1.2
T,% 0.8
0.6
0.4
0.2
0 500 1000 1500
t,c
Рисунок 38 – Переходная характеристика системы с ПДД2 – регулятором
Как видно из графика расчет такой системы удовлетворяет требования к качеству регулирования, а именно время переходного процесса и перерегулирования. Но по сравнению с идеальным ПИД – регулятором время оказалось больше. В дальнейшем система пригодна для реализации на контроллере.
3.3 Расчет адаптивной системы
Данные системы очень хорошо себя зарекомендовали, так как в них лишь требуется определение алгоритмов адаптации, которые по идеи при отклонении объекта должны вывести его обратно на заданный уровень с помощью алгоритмов, которые в нем заданы. Существует очень большое множество разных систем адаптации, в некоторых основной проблемой и является очень сложная настройка, но мы будет использовать самую простую систему называемая адаптивная система со стабилизирующим устройством, схема которой представлена на рисунке 39.
q(t)
СУ
r(t)
y(t)
e(t)
АР ОУ
u(t)
Рисунок 39 – Структура системы со стабилизирующим устройством
Здесь на рисунке 42: ОУ – объект управления, СУ – стабилизирующие устройство, АР – адаптивный регулятор.
Объект будет таким же, как и при расчете классической системы регулирования. Диапазон измерения коэффициентов объекта задается в виде априорной неопределенности [14]:
ai ai ξ , b j b j ξ ,τ τ ξ
(10)
i 0, n 1, j 0, m, ξ ,
где: ξ – набор неизвестных параметров, принадлежащих известному множеству (т.е. заданы границы измерения параметров).
Уровень априорной неопределенности объекта, определим исходя из следующих условий: отклонение коэффициента усиления обычно составляет ±10%, отклонение коэффициентов полинома обычно составляет ±10…20%, и возможное увеличение времени запаздывания не должно превышать 30% от заданного. Диапазоны будут иметь вид:
a2 a2 a2 , a1 a1 a1
(11)
kОУ kОУ kОУ ,τ τ
11526 a2 1559, 4, 65,5435 a1 88, 6765,
(12)
0.7621 kОУ 0,9315,τ 45,5
Задающее воздействие имеет вид:
r(t)=1(t) (13)
Как показано на рисунке 39 в качестве дополнительного контура регулирования вводится стабилизирующие устройство вида:
q( s ) k
WСУ ( p ) (14)
u (s) T p 1 где: k – коэффициент усиления и T – постоянная времени.
Так как в системе присутствует исполнительный механизм, то адаптивный регулятор состоит из: -линейной части, имеющей математической описание:
u ( s) K АР
WАР ( p) (15)
g ( s) TАР p 1
- и не линейной части, имеющей математическое описание:
g (t ) c (t ) r (t ) (16) где: K АР и TАР – соответственно коэффициент усиления и постоянная времени апериодического звена, c(t ) – алгоритм настройки.
Сам же алгоритм настройки имеет вид [14]:
1, | e(t) | δ ,
c(t ) cИ (t ) cП (t ) θ (t ) , θ (t )
0, | e(t) | δ ,
dcИ (t )
x1 e(t ) r(t), x1 const 0,
dt (17)
cП (t ) x2 e(t ) r(t), x2 const 0,
e(t ) r (t ) y (t ) α q (t ) , α const 0
где: α – некоторый коэффициент, который выбирается таким, что бы при любых начальных условиях обеспечивался перевод объекта в заданное положение с учетом алгоритмов адаптации, q(t ) – выход стабилизирующего устройства.
Таким образом, система будет описываться следующими уравнениями:
1 1
WООУ ( p ) WОУ ( p ) WИМ ( p) exp(35 p ) , (18)
1356 s 77,11s 1 25 p
r (t ) 1(t ) , (19)
q( s ) k
WСУ ( p ) (20)
u (s) T p 1
v (t ) y (t ) α q (t ), α 0 , (21)
e (t ) r (t ) y (t ) α q (t ) , (22)
u( s) WАР ( s) g (s) , (23)
K АР
WАР ( s ) , g ( s) c(s) r , (24)
TАР p 1
1, | e(t) | δ ,
c(t ) cИ (t ) cП (t ) θ (t ) , θ (t )
0, | e(t) | δ ,
dcИ (t )
x1 e(t ) r(t), x1 const 0,
dt (25)
cП (t ) x2 e(t ) r(t), x2 const 0,
e(t ) r y (t ) α q (t ) , α const 0
По данным уравнениям соберем имитационную модель в Matlab simulink, вид которой представлен на рисунке 40.
Рисунок 40 – Имитационная модель адаптивной системы
Зададим значения α , x1 и x2 =1 как было задано в [14], а K АР и TАР будут задаваться на этапе моделирования. Основными требованиями являются прямые показатели качества, а именно перерегулирования и время переходного процесса.
Найдем минимальные значения частот ω1 и ω2 , исходя из следующих выражений [14]:
a ω π
τ ω1 arctg 1 1 2 , (26)
1 a2 ω1 2
a1 ω2
τ ω2 arctg 2
π , (27)
1 a2 ω2
Тогда задавая постоянную времени T, для выбора значений коэффициента стабилизирующего устройства k получаем соотношение [14]:
kОУ TИМ
1
1 (T ω1 ) 2
k kОУ k (28)
(1 a2 ω2 2 )2 (a1 ω2 )2 ω12 T
В итоге имитационного моделирования были выбраны коэффициенты K АР 10 , TАР 10 , а так же выбрав постоянную времени T 20 получаем соот ношение k 1.0828 , тогда выбираем коэффициент стабилизирующего устройства k 9,5 . И переходная характеристика контура регулирования отвечала заданным критериям устойчивости, а именно перегулирование и время переходного процесса.
0.8
0.6
T,%
0.4
0.2
0 500 1000 1500
t,c
Рисунок 41 – Переходная характеристика адаптивной системы
Как видно из графика настройки адаптивной системы выбраны правильно.
3.4 Расчет нечеткой системы
Нечеткое управление позволяет получить особый класс систем, отличный выше рассмотренных видов регулирования. Данный метод перспективно использовать тогда, когда информации об объекте недостаточно, либо когда получить математическую модель объекта затруднительно получить.
Применение нечеткого управление в системах регулирования осуществляется в двух направлениях: составление самого регулятора и использование методов для подстройки коэффициентов ПИД – регулятора и его модификаций.
Общая структура нечеткого регулятора имеет вид, представленный на рисунке 42 [14].
e u
e(t )dt
de(t )
dt
Рисунок 42 – Структура системы с нечетким ПИД – регулятором
Из рисунка 42 видно, что на вход нечеткого ПИД – регулятора поступает сигнал ошибки e(t ) , внутри регулятора вычисляются производная и интеграл от нее. Далее сигналы поступают на блоки ответственные за организацию нечеткого управления.
Фаззификатор преобразует фиксированный вектор входных параметров регулятора в вектор нечетких e . Для преобразования используются функции принадлежности, определяющие насколько вектор входных переменных, соответствует определенным нечетким множествам. Полученные нечеткие переменные e используются в блоке логического решения для формирования нечеткого управления u . Для нечеткого вывода используются свои функции принадлежности для выходной переменной и база правил нечеткого вывода, обычно формируемая по принципу если <�посылка>, то<�заключение>. На этапе дефаззификации нечеткое управление преобразуется в четкое значение, используемое для подачи на объект.
Для описанного выше объекта будет лучше использовать нечеткий ПД – регулятор, так как составить базу правил для пропорциональной и дифференциальной составляющих легче по сравнению с интегральной. Так же как и было описано выше в систему входит сам объект управления, исполнительный механизм, ШИМ нечеткий ПД – регулятор и в обход нечеткого регулятора интегральная составляющая [15].
Тогда вид системы примет вид, показанный на рисунке 43.
e(t )dt
de(t )
dt
Рисунок 43 – Итоговая система нечеткого регулирования
Нечеткий ПД – регулятор будет функционировать в соответствии с алгоритмами Мамдани, для которого определены следующие правила [14]:
1. If (e is error_n) and (de is rate_z) then (y is deriv_n_s);
2. If (e is error_z) and (de is rate_n) then (y is deriv_n_s);
3. If (e is error_z) and (de is rate_z) then (y is deriv_z);
4. If (e is error_z) and (de is rate_p) then (y is deriv_p_s);
5. If (e is error_p) and (de is rate_z) then (y is deriv_p_s);
6. If (e is error_p) and (de is rate_p) then (y is deriv_p_l);
7. If (e is error_n) and (de is rate_p) then (y is deriv_n_l);
8. If (e is error_n) and (de is rate_n) then (y is deriv_n_s);
9. If (e is error_p) and (de is rate_n) then (y is deriv_p_s); где: «n»(N), «z»(Z), и «p»(P) означают соответственно – отрицательно, равно нулю, положительно, для ошибки (ERROR), ее производной (RATE) и выхода (DERIVE); «S» и «L» — обозначают соответственно малое и большое.
Таким образом, правила работы нечеткого регулятора используют нечеткие множества ERROR_n, RATE_n и DEREVIS_N_S и т.д., которые задаются через функции принадлежности.
В нашем случае данные нечеткие множества описываются графически, на основе изменений ошибки и ее производной при применении настроек ПИД – регулятора для классической системы. Определили диапазоны для ошибки от -0.6 до 0.6, для ее производной от -0.6 до 0.6 и для выхода нечеткого регулятора от -0.4 до 0.4, и могут быть представлены в виде рисунка 44 [14].
Рисунок 44 – Нечеткие множества для входов и выходов
В результате имитационная модель будет иметь вид как на рисунке 45.
Рисунок 45 – Имитационная модель нечеткой системы
Как оказалась при проведении моделирования интегральная составляющая привод к тому, что система неустойчива (см. рисунок 46).
500
300
T,%
100
- 100
- 200
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
t,c
Рисунок 46 – Переходная характеристика нечеткой системы
Тогда придется отказаться от этой составляющей. Но при моделировании без нее система имеет статическую ошибку (см. рисунок 47).
Если же оставлять интегральную составляющую, но брать значение слишком малое то система устанавливается, но появляются колебания и большое время установления (см. рисунок 48) что не приемлемо по технологии к данному контуру регулирования.
1.4
1.2
0.8
T,%
0.6
0.4
0.2
0 500 1000 1500
t,c
Рисунок 47 – Переходная характеристика нечеткой системы
1.4
1.2
T,% 0.8
0.6
0.4
0.2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
t,c
Рисунок 48 – Переходная характеристика нечеткой системы
В итоге так и не получилось настроить нечеткий регулятор, возможно, потому что не хватает экспертной оценки и более точной настройки.
3.5 Сравнение полученных результатов
Для того чтобы оценить и выбрать нужный расчет системы проведем моделирование всех трех предлагаемых систем при изменении параметров объекта в диапазоне:
a2 a2 a2 , a1 a1 a1
kОУ kОУ kОУ ,τ τ
11526 a2 1559, 4, 65,5435 a1 88, 6765,
0.7621 kОУ 0,9315,τ 45,5
Сначала проведем при наименьших параметрах объекта.
0, 7621
WОУ ( p ) exp(35 p )
1152, 6s 65,5435s 1
Результаты представлены на рисунке 49.Но перед этим покажем на рисунке 50 все три системы с исходными параметрами объекта.
1.4
1.2
Время установления 720с
0.8
T ,%
0.6
0.4
Класическая система регулирования
0.2 Адаптивная система регулирования
Нечеткая система регулирования
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
t,c
Рисунок 49 – Переходные характеристики при исходных параметрах
объекта
При исходных параметрах объекта, класическая система и адаптивная система показали требуемые показатели качества, а нечеткая система несмогла показать такие требования так как иметтся статическая ошибка.
0.8
Время установления 890с
0.6
0.4
0.2 Класическая система регулирования
Адаптивная система регулирования
Нечеткая систем арегулирования
0 500 1000 1500
Рисунок 50 – Переходные характеристики при изменении параметров
объекта
Как видно из рисунка при наименьших параметрах объекта классическая и адаптивная системы все еще сохраняют свою работоспособность, хотя и увеличилось время переходного процесса в половину, а нечеткая система, не пройдя качественной настройки, имеет статическую ошибку и не изменилась при изменении параметров.
Теперь же изменим параметры в большую сторону.
0,9315
WОУ ( p ) exp(45, 6 p )
1559, 4 s 88, 6765s 1
1
0.8
Время установления 608с
0.6
T,%
0.4
0.2 Класическая система регулирования
Адаптивная система регулирования
Нечеткая система регулирования
0 500 1000 1500
t,c
Рисунок 51 – Переходные характеристики при изменении параметров
объекта
В результате полученных данных показанных на рисунке 54, видно, что обе системы ведут себя адекватно, но у классической системы увеличилось время процесса вполовину по сравнению с объектом с исходными параметрами, а адаптивная система наоборот уменьшилось время процесса. Как было сказано выше про нечеткую систему, здесь она так же имеет статическую ошибку, но так же у всех трех систем появились небольшие колебания с увеличением параметров объекта.
Еще изменим параметры объекта коэффициент передачи в большую сторону, коэффициенты знаменателя при s2 в большую сторону, а при s в меньшую.
1,1
WОУ ( p ) exp( 50 p )
2000 s 50 s 1
1.2
0.8
0.6 Время установления 699с
0.4
Класическая система регулирования
0.2
Адаптивная система регулирования
Нечеткая система регулирования
0 500 1000 1500
Рисунок 52 – Переходные характеристики при изменении параметров
объекта
Как видно из графика при изменении параметров объекта в разные стороны время приходного процесса уменьшилось. Но у классической системы появились колебания, а в целом перерегулирование не больше 5%. Адаптивная система ведет себя так же адекватно. Нечеткая система все так же имеет статическую ошибку.
И в конце изменим только коэффициент передачи в меньшую сторону, а запаздывание в большую.
0,5
WОУ ( p ) exp(55 p )
1356 s 77,11s 1
64
1.2
0.8
Время установления 1490
0.6
0.4
0.2 Класическая система регулирования
Адаптивная система регулирования
Нечеткая система регулирования
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Рисунок 53 – Переходные характеристики при изменении параметров
объекта
В результате получилось, что время переходного процесса всех трех систем увеличилось в два раза. Но общий вид поведения этих систем не изменился, кроме появления в самом начале небольшого колебания у классической системы.
В итоге проведенного анализа всех рассмотренных систем можно сделать вывод, что неприемлемой из всех оказалась система с нечетким регулированием, в свою же очередь адаптивная система и система с ПИД – регулятором показали наилучшие результаты. Но на этапе реализации исследуемого контура учитывается то, что в классической системе необходимо так же измерять температуру в промежуточной точке, а именно на выходе 1 ступени пароперегревателя по технологическому признаку, что бы добиться более быстрого процесса путем ввода дифференциатора. Однако адаптивная система этого не требует, то тогда классическая оказывается сложнее адаптивной и ее использование будет выгоднее.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В итоге выполненной выпускной квалификационной работы были рассмотрены различные подходы к построению АСУ ТП, так же рассмотрено само предприятие Благовещенской ТЭЦ, которое повлияло на окончательный подход к построению АСУ ТП.
Рассмотрен объект, к которому производилось проектирование АСУ ТП. В дальнейшем произведен выбор необходимого оборудования и разработана полная электрическая схема.
И в итоге были рассмотрены разные подходы к регулированию контура перегретого пара котельного агрегата на Благовещенской ТЭЦ. В результате оказалась, что отвечающая требования к качеству регулирования и оптимальной будет являться адаптивная система, которая в дальнейшем может быть использована для реализации на практике.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/bakalavrskaya/emkostnoe-zapazdyivanie/
1. Милосердова, А.А. Современные подходы при реализации АСУ ТП для объектов теплоэнергетики/ А. А. Милосердова, Д.А. Теличенко // Вестник АмГУ. – 2012. – № 59. – С. 89-99.
2. Свидерский, А.Г. Применение распределенных систем управления и интеграции АСУ ТП энергооборудования // Теплоэнергетика. – 2011. – № 10. – С. 4-10.
3. Плетнев, Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов / Г.П. Плетнев. – 4-е изд., стереот.– М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 352 с.
4. Еремин Е. Л., Теличенко Д. А. Адаптивное и робастное управление объектами теплоэнергетики. – Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2009. — 228 с.
5. Климец, Ю.Л. Техническая реализация задачи поддержания соответствия вырабатываемой и потребляемой энергии на ТЭЦ/ Ю. Л. Климец, Д.С. Теличенко // Вестник АмГУ. – 2014. – № 65. – С. 83-92.
6. Нестеров, А.Л. Проектирование АСУ ТП. Методическое пособие. Книга 1. / А. Л. Нестеров // СПБ издательство ДЕАН, 2006. – 552.с.
7. Преобразователи давления измерительные АИР-20/М2-МВ. Руководство по эксплуатации НКГЖ.406233.029РЭ.
8. Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304/М3-МВ. Руководство по эксплуатации НКГЖ.411611.005РЭ.
9. Сайт компании ООО «Чебоксарыэлектропривод» [Электронный ресурс]: каталог продукции. – Режим доступа: http:/chebep.ru/. – 4.04.2016.
10. Датчик давления Метран – 100. Руководство по эксплуатации СПГК.5070.000.00-01 РЭ.
11. Ковалев, А.В. Архитектура построения систем управления и сбора, данных/ Ковалев А.В // Вестник Харьковского национального автомобильнодорожного университета. – 2007. – № 36.
12. Горожанкин, П.А. Вопросы проектирования распределенных АСУ электротехнического оборудования электростанций // Теплоэнергетика. – 2011. – № 10. – С. 11-14.
13. Денисенко, В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием // М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с., ил.
14. Теличенко, Д.А. Современные системы автоматизации и управления// Учебное пособие. – Благовещенск: Амурский гос. Ун-т, 2013.
15. Jantzen, Jan. Foundations of fuzzy control. – West Sussex: John Wiley & Sons, 2007. – 209 p.
16. Денисенко, В.В. Протоколы и сети Modbus и Modbus TCP // Современные технологии автоматизации – 2010. – № 4. – С. 90-94.
18. Перечень регуляторов используемых на Благовещенской ТЭЦ РД.
19. Руководство по системе ввода-вывода ПТК Ovation.
20. 3-К рабочие документы котельного агрегата № 3.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Полная электрическая схема
ТХА- ТХА К К
— + — +
1 2 3 4 1 2 3 4
ТПУ0304/ ТПУ0304/
— + М3- МВ — + М3- МВ
6 5 DATA DATA 6 5 DATA DATA
~220В + — +
~220В
Рег улят ор общег о воздуха ~220В
+
+
+
Рег улят ор первичног о
воздуха
~220В
~220В
~220В
К ММТ А
~220В
К ММТ Б
К ММТ В
К ММТ Г
~220В
~220В
~220В
380В~
DATA- DATA+ 5 6 — + — +
DATA DATA DATA DATA
МВ + — МВ + — МВ
ТПУ0304/ М3- ТПУ0304/ М3- ТПУ0304/ М3 1 2 3 4
— +
ТСП- 0295- Pt 100 ТСП- 0295- Pt 100
ТХА- К
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Спецификация
Поз.обознач Приме Наименование
ений Кол. чание
Контроллер ACL 01, 02 OCR 1100 2
Термопара
Т1-Т5 ХТА-К 5
Термосопротивление Т6-Т10 ТСП-0295-Pt100 4
Датчик уровня и расхода
BF1-BF5 АИР-20/М2-МВ 5
UG01-UG15 БП906/24-4 10
Датчик давления
SB, VD Метран-100 ДИ-170-25МПа-МП4. 3
Механизм электрический однооборотный
MAM1- МЭОФ-250/25-0.63 99К 12
ВКР.150304.ПЗ Из № до- Под Да
Лист. м кум. п та
Болотин Полная электриче- Ли Лис Лис Разраб.
С.С. ская схема т т тов
Теличенко
Провер. У 1 1
Д.А.
Бодруг Н.контр
Н.С. АмГУ гр. 241
Утв.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Принципиальная технологическая схема барабанного котла
PБ GБ GВПР
GП.П.
t П.П. PП.П.
SТ
GП.Р.
QТ
GП.В.
BТ QВ
QГ
1 – Топка, 2 – циркуляционный контур,3 – опускные трубы, 4 – барабан, 5,6 – пароперегреватели, 7 – пароохладитель, 8 – экономайзер, 9 – воздухоподогреватель, ГПЗ – главная паровая задвижка, РПК – регулирующий питательный клапан, ДВ – дутьевой вентилятор, ДС – дымосос, QВ – расход воздуха подаваемый в топку, QГ – расход дымовых газов, GБ – расход насыщенного пара, GВПР – расход воды на впрыск, PБ – давление пара в барабане, SТ – разрежение, GП.В. – расход питательной воды, GП.Р. – расход воды выпускаемой из барабана, QТ – тепловыделение в топке,GП.П. – расход перегретого пара.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Автоматические схемы регулирования котлоагрегата
Авт омат ическая схема регулирования т епловой Авт омат ическая схема регулирования загрузки Авт омат ическая схема регулирования пит ания нагрузки мельниц и первичного воздуха
водой
GП.П. РТН
GП.П. GП.П.
1 1 PП.П.
PБ
Н QВ
ЗУ 1
ЗУ 3 2 ЗУ
3 2 ЗУ
4 GП.В. ЗУ 1 2 ЗУ ПСУ
5 3
GП.Р. QВ
6 К РЗМ
ПСУ – Пит ат ель сырого угля, QВ – расход
1 – Барабан, 2 – водяной экономайзер, 3 – 1 – Барабан, 2 – регулят ор продувки,3 – Pб – Дат чик давления в барабане, ЗУ – задающие
первичного воздуха, 1 – регулят ор загрузки регулят ор пит ания, 4,5 и 6 – регулирующие клапаны регулирующий клапан продувки, GП.П. – расход уст ройст во, GП.П. – дат чик расхода перегрет ого пара,
мельницы, 2 – регулят ор первичного воздуха,3 –
перегрет ого пара, GП.Р. – расход воды выпускаемой PП.П. – дат чик давления перегрет ого пара за кот лом, 1 – пит ат ельной воды, ЗУ – задающие уст ройст во, GП.П. – регулирующий орган, ЗУ – задающие уст ройст во, РНТ
регулят ор т епловой нагрузки, 2 – главный регулят ор,
