Содержание
Согласно существующей статистике, большинство тепловых станций России нуждаются в модернизации средств контроля, управления и регулирования. Состояние и технические возможности установленных ранее аппаратных средств автоматизации оцениваются как удовлетворительные. Необходимость в модернизации средств управления подтверждается ухудшением экономических и экологических показателей функционирования ТЭЦ.
Для достижения более высокого качества технологических процессов требуются современные высоконадежные системы управления.
Отличительные особенности современных систем управления подачей воздуха в топку котла и удаления дымовых газов являются использование:
- Частотно-регулируемых приводов вентиляторов и дымососов, что по сравнению с направляющими аппаратами регулирования потока воздуха и газа, обеспечивает существенную экономию расхода электроэнергии.
- Компьютерных систем управления, способных с высокой точностью обеспечивать требуемые показатели качества управления тягодутьевым процессом.
Основные принципы работы системы автоматического управления тягодутьевым процессом котла
Структура системы автоматического управления тягодутьевым процессом котла представлена на рисунке 1.
Система включает в свой состав:
- Датчики расходов FT воздуха.
- Датчик топлива.
- Датчик отходящих газов.
- Датчик разряжения в топке РТ.
- Датчик содержания кислорода ОТ в отходящих газах.
- Транзисторные преобразователи частоты ПЧ для управления скоростью электродвигателей М вентилятора и дымососа.
- Программируемый логический контроллер котла ПЛК, реализующий алгоритм локального управления процессом тягодутьевого тракта.
- Персональный компьютер ПК (АРМ оператора), выполняющий функции интерфейса «человек — машина».
Интерфейс разработан на базе SCADA-системы Trace Mode 6. Мнемосхема процесса управления тягодутьевым трактом представлена на рисунке 2.
Схема включает в себя технологическую часть и элементы индикации, управления и регулирования:
- При «клике» левой кнопкой мыши на соответствующие команды (смотрите рисунок 2) осуществляется дистанционное управление пуском/остановом механизмов котла — дутьевым вентилятором, дымососом и задвижкой.
- Кликом команды «Регулирование» вызывается экран (рисунок 3), на котором с помощью кнопок КР, ТИ и РЗАД задаются параметры ПИ-регулятора и заданное значение разряжения в топке котла.
- На этом же экране представляются в графическом виде заданное РЗАД и текущее РТ значения разряжения в топке котла.
Виды систем автоматического регулирования (САР) парового котла
САР разряжения в топке котла (рисунок 4), согласно требованиям оптимизации процесса горения для котлов, должна обеспечить:
- Поддержать разрежение на уровне равным 12 мм.вод.ст.
- Допустимое отклонение параметра от заданной величины не должно превышать +0,8 мм.вод.ст.
где
- РЗАД, РТ — заданное и фактическое значения разряжения в топке.
- YР — сигнал регулятора.
- nД — частота вращения двигателя.
- FД — поток дымовых газов (дыма).
- FB — поток воздуха, подаваемого в топку.
- КР, К1, К2, К3 — передаточные коэффициенты, соответственно, ПИ-регулятора, частотно-регулируемого привода, дымососа и топки.
- ТИ, Т1, Т2, Т3 — постоянные времени, соответственно, ПИ-регулятора, частотно-регулируемого привода, дымососа и топки.
- τТ — постоянная времени запаздывания топки.
Модель объекта регулирования разряжения в топке может быть представлена в виде трех последовательно соединенных звеньев — частотнорегулируемого привод (ЧРП), дымососа и топки, описываемых соответствующими передаточными функциями.
Для исследования переходных процессов в системе, учитывая малые значения постоянных времени Т1 и Т2 по сравнению с Т3. Принята одноконтурная структура САР разряжения (рисунок 5) со следующими параметрами объекта регулирования [1].
На основе представленной выше структуры САР разряжения создана ее компьютерная модель в SCADA-системе Trace Mode 6 с использованием языка функциональных блоковых диаграмм FBD (рисунок 6).
Результаты исследования на модели переходных процессов в САР разряжения для различных значений параметров настройки ПИ- регулятора представлены в таблице 1.
В качестве примера на рисунке 7 показаны графики изменения разряжения в топке котла, представляющие собой реакцию системы на скачкообразное изменение расхода воздуха FB и задания РЗАД.
где уставки регулирования в графике б:
- КР=1,7.
- ТИ=3,1 с.
Наилучшие показатели качества регулирования разряжения в топке котла получены при параметрах настройки ПИ-регулятора КР= 1,7, ТИ=3,1 с.
Сравнение процессов разряжения на модели и реальном объекте показывает их хорошее совпадение.
При помощи разработанной модели можно с высокой достоверностью оценивать влияние изменения параметров объекта и возмущающих воздействий на качество процесса регулирования разряжения в топках паровых котлов и осуществлять благодаря этому, оптимальные настройки автоматических регуляторов.
Список литературы
- Белов М.В., Каперко Л.Ф. Автоматизация водогрейной котельной установки на базе ПТК и частотно-регулируемых приводов. //Автоматизация в промышленности. — 2008. -№ 5. — С 13-18.
Источник: Моделирование тягодутьевого процесса парового котла ТЭЦ / А.Е. Медведев, Е.М. Галушко // Вестник КузГТУ. — 2010. — №5. — C. 93-96.
