Системы автоматического управления и контроля

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. 1 Краткое описание объекта  регулирования…………………………………. 1.1 Описание объекта …………………………..……………………………. 1.2 Определение динамических  характеристик объекта…………………... 2 Обоснование выбранной  схемы автоматического регулирования ……..... 2.1 Общие положения…………………………..……………………………. 2.2 Обоснование схемы регулирования…………………...………………… 3 Выбор аппаратуры автоматического  регулирования……………………… 3.1 Общая ГСП…………………………..…………………………….……… 4 Заказная спецификация  на средства автоматического  регулирования…… 5 Расчетная часть………………………………………………………………. 5.1 Выбор закона регулирования. Расчет параметров настройки  регулятора…………………………………………………………………… 5.2 Расчет АСР на устойчивость…………………………………………… 5.3 Расчет регулирующего  органа…………………………………………… 6 Монтаж оборудования………………………………………………………. 6.1 Монтаж ЗУ-50……………………………………………………………. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………… СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Системы автоматического управления и контроля (далее САУ) являются неотъемлемой частью современных АЭС и играют ключевую роль в обеспечении их надежной и безопасной работы. Современные САУ для АЭС обычно служат для решения двух основных задач: автоматическое управление технологическими процессами (ТП) и автоматический контроль параметров и режимов работы АЭС.

Автоматизация технологических процессов позволяет существенно увеличить эффективность работы конкретного оборудования (объекта управления) и работы энергоблока в целом. Автоматизация технологического процесса базируется на описании технологических операций (технологических алгоритмов), разработанном инженерами-технологами и обеспечивающем сам технологический процесс. Технологические алгоритмы обычно обеспечивают технологию выполнения определенных действий (операций) с учетом ограничений при управлении (например, разрешенные или запрещенные зоны перемещения, технологические переключения и операции) и особенностей самого объекта управления (его конструкции, границ, способов и условий эксплуатации и т. д.), а также нарушений технологического процесса. Автоматизация позволяет существенно снизить время, затрачиваемое на выполнение стандартных (заранее определенных) действий (операций, циклов) автоматизируемого оборудования, за счет увеличения скоростей исполнительных механизмов объектов управления, отсутствия останова между выполнением отдельных действий движущимися частями, реализации совместного движения нескольких механизмов, оптимизации траектории движения управляемого оборудования и т. п.

Данная курсовая работа предназначена для освоения навыков проектирования систем автоматического регулирования. В ходе работы будут составлены проектные решения, которые позволят эффективно работать системе автоматического регулирования, предназначенной для поддержания параметра в заданном значении.                                            

Название данной курсовой работы "Автоматическое регулирование давления пара в деаэраторе турбины", следовательно цель выполнения работы заключается в проектировании системы автоматического регулирования, которая будет удовлетворять заданным требованиям. В конкретном случае - это поддержание значения давления пара в деаэраторе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Краткое описание  объекта регулирования

 

1.1 Описание объекта

В качестве объекта регулирования в курсовой работе рассматривается деаэратор, который выполняет роль смешивающего подогревателя и предназначен для деаэрации питательной воды. Принцип деаэрации заключается в том, что с повышением температуры воды при постоянном давлении растворимость газов уменьшается и при температуре кипения становится равной нулю. Деаэрация осуществляется в головке деаэратора, в верхнюю часть которой подается конденсат после подогревателей низкого давления, а в нижнюю часть - греющий пар из отбора турбины. Конденсат, сливаясь с одной дырчатой тарелки на другую, движется вниз и нагревается движущимся кверху греющим паром до температуры кипения. Выделившиеся газы вместе с излишками пара удаляются из верхней части головки (выпар).

Деаэраторы состоят из деаэраторного бака, деаэрационной колонки, гидрозатвора (предохранительное устройство) и охладителя выпара. Деаэраторный бак представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами и патрубками входа и выхода рабочей среды, подключения трубопроводов и арматуры, установленный на опорах, одна из которых неподвижная. На баке установлена деаэрационная колонка, которая представляет собой цилиндрическую обечайку с элиптическим днищем, патрубками для подвода и отвода рабочей среды. Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэратора предусмотрено предохранительное устройство - гидрозатвор, защищающий его от опасного превышения давления и повышения уровня воды в баке. Охладитель выпара предназначен для конденсации максимального количества пара из отводимой от деаэратора парогазовой смеси. Еще одна функция охладителя выпара - утилизация тепла этого пара.

Различают деаэраторы атмосферные и высокого давления . Атмосферные деаэраторы устанавливают на линиях, которые осуществляют подачу добавочной воды, повышенного давления - на основном потоке образующего конденсата.

Чтобы непрерывно нагревать и удалять кислород из воды в объекте регулирования поддерживается избыточное давление пара Рд., которое должно быть постоянным, поскольку резкое повышение или понижение давления приводит к нарушению работы насосов деаэратора. Пар на деаэратор подается из отбора турбины, следовательно, чтобы обеспечить необходимое давление, нужно изменять расход теплоносителя. Для этого перед деаэратором ставится дроссельный регулирующий клапан.

 

Таблица 1 – Основные технические характеристики  деаэратора  ДП - 1000      

Наименование	Значение
1. Производительность, кг/c 2. Рабочее давление, МПа 3. Рабочая температура, ºС 4. Пробное гидравлическое  давление, МПа 5. Подогрев воды, ºС	277,7 0,7 164 1          10-40

 

1.2 Определение  динамических характеристик объекта

С точки зрения регулирования давления пара в деаэраторе обладает свойствами самовыравнивания, поэтому его динамические свойства описываются передаточной функцией :

Wоб  ,

где Коб, Та, τ – динамические характеристики объекта;

Коб – коэффициент усиления объекта, ;

Та – постоянная времени объекта, с;

τ – время запаздывания, с;

с учётом исходных данных подставляем в передаточную функцию :

Wоб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Обоснование  выбранной схемы автоматического  регулирования

 

2.1 Общие  положения

Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управление и регулирование технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Технологическое оборудование и коммуникации при разработке функциональных схем должны изображаться, как правило, упрощённо, без указания отдельных технологических аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Однако изображённая таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципе её работы и взаимодействии со средствами автоматизации.

Технологические коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784 – 70.

Детали трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратура показываются условными обозначениями по ГОСТ 2.285 – 70.

Приборы, средства автоматизации и элементы вычислительной техники на функциональных схемах показывают в соответствии с ГОСТ 21.404 – 85.

 

2.2 Обоснование  схемы регулирования

Регулирование давления пара в деаэраторах необходимо для обеспечения нормальной деаэрации питательной воды и правильного режима питательных насосов и осуществляется путём подачи пара в головку деаэратора через дроссельный регулирующий клапан. При этом вода нагревается до температуры насыщения и растворенные в ней газы переходят в пар, удаляемый в выпар деаэратора (деаэрация).

Пар на деаэратор подается из отбора турбины,  давление в котором при номинальной мощности превышает давление в деаэраторе не менее чем на 40-50% (т. е. при давлении в деаэраторе 0,6 МПа номинальное давление в отборе должно быть не менее 0,8 МПа). Так как давление в отборах турбины пропорционально её мощности, при снижении мощности до 50-70% номинальной давление в отборе становится недостаточным для питания деаэратора и пар начинает подаваться из другого источника. В качестве такого источника может быть использована магистраль собственных нужд 0,9 или 1,2 МПа.

На рисунке 1 представлена структурная схема регулятора.

 

 

 

 

 

 

   из отбора турбины                в деаэратор

Рисунок 1 – структурная схема регулятора давления

 

П-ПР – первичный преобразователь, предназначен для измерения регулируемой величины и преобразования её в электрический сигнал.

ЗУ – задающее устройство, формирует заданное значение регулируемого параметра.

 

Р.уст. – регулирующее устройство, формирует сигнал отклонения регулируемого параметра от заданного значения и закон регулирования.

БУ – блок управления, предназначен для переключения режимов с автоматического на ручной и управления параметрами в ручном режиме.

УС – усилитель сигнала, предназначен для усиления сигнала регулятора до величины необходимой для запуска двигателя исполнительного механизма.

ИМ – исполнительный механизм, преобразует электрический сигнал регулятора в перестановочное усилие штока регулирующего органа.

УП – указатель положения, показывает перемещение штока регулирующего органа.

На основании структурной схемы составляем функциональную схему регулятора давления рисунок 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Выбор аппаратуры  автоматического регулирования

 

3.1 Общая  ГСП

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) создана с целью обеспечения техническими средствами систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях.

В настоящее время ГСП представляет собой эксплуатационно, информационно, энергетически, метрологически и конструктивно организованную совокупность изделий, предназначенных для использования в качестве средств автоматических и автоматизированных систем контроля, измерения, регулирования технологических процессов, а также информационно-измерительных систем. ГСП стала технической базой для создания автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и производством (АСУП) в промышленности. Ее развитие и применение способствовали формализации процесса проектирования АСУ ТП и переходу к машинному проектированию.

В основу создания и совершенствования ГСП положены следующие системотехнические принципы: типизация и минимизация многообразия функций автоматического контроля, регулирования и управления; минимизация номенклатуры технических средств; блочно-модульное построение приборов и устройств; агрегатное построение систем управления на базе унифицированных приборов и устройств; совместимость приборов и устройств.

По функциональному признаку все изделия ГСП разделены на следующие четыре группы устройств: получения информации о состоянии процесса или объекта; приема, преобразования и передачи информации по каналам связи; преобразования, хранения и обработки информации, формирования команд управления; использования командной информации.

 

3.2  Выбор средств регулирования

Выбор первичного преобразователя давления.

Преобразователи давления обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – давления избыточного , разряжения, давления-разряжения, разности давлений , гидростатического давления , уровня в стандартный токовый выходной сигнал (0-5 мА, 4-20 мА, 0-20 мА) дистанционной передачи.

Первичный преобразователь давления выбираем по каталогу в интернете . По подходящим нам конфигурациям , выбираем преобразователь давления типа Метран-22-ДИ-АС-1 модель 2150. Метран-22-ДИ-2150-АС-1-02-МП1-t1-050-1МПа-42-ШР22/А3002М20Т(Кбуст) (класс безопасности 3Н).