Министерство образования и
науки Российской Федерации
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Новосибирский государственный технический
университет
Кафедра тепловых электрических
станций
Отчёт по практике
«АСР разрежения»
Факультет: ФЭН
Группа: АТЭ-91
Студент: Лысенко О.А.
Преподаватель: Щинников П.А.
Отметка о защите: ___________________________
Новосибирск, 2014
Оглавление
Введение
Одной из важнейших задач автоматизации
технологических процессов является автоматическое
регулирование, имеющее целью поддержание
постоянства заданного значения регулируемых
переменных или их изменение по заданному
во времени закону (программное регулирование)
с требуемой точностью, что позволяет
обеспечить получение продукции нужного
качества, а также безопасную и экономичную
работу технологического оборудования.
В качестве регулируемых переменных обычно
используются режимные или качественные
показатели функционирования технологических
процессов, характеризующие
материальный или энергетический
баланс в аппаратах и свойства продукта.
Автоматизация теплоэнергетического
оборудования имеет большое значение,
расширяя возможности создания высокоэкономических
и экологически чистых теплосиловых установок.
Все возрастающий объем в автоматизации
занимают автоматические системы регулирования
(АСР) различных технологических процессов
в теплоэнергетике. Постоянно совершенствуются
структуры АСР, используются новые законы
регулирования, которые формируют управляющие
воздействия на объект регулирования
с целью компенсации реакции на возмущающие
воздействия.
Требования к качеству регулирования
зависят от назначения АСР, регулируемого
параметра, технологического процесса.
Однако существуют общие положения по
некоторым критериям, зависящие от общей
конфигурации построения систем регулирования. Качество поддержания отдельных
технологических параметров регламентируется
паспортными данными заводов-изготовителей
на конкретное технологическое оборудование,
руководящими материалами Минэнерго РФ
и ЕЭС РАО «России», отраслевыми и государственными
стандартами. Оно зависит от характеристик
оборудования (объекта регулирования)
и аппаратуры автоматических систем регулирования.
Нормы качества поддержания
технологических параметров составлены
с учетом требований к оборудованию, регулирующим
органам, устройствам измерения параметров,
при условии исправности основного и вспомогательного
оборудования, соблюдении заданных условий
эксплуатации его.
Развитие автоматизации
Автоматизация
играет особую роль в отраслях промышленности,
к которым в полной мене относится энергетика.
Одной из основ современной энергетики
являются крупные тепловые электрические
станции (ТЭС), сырьём для которых служат
природное органическое топливо, вода
и воздух. На ТЭС осуществляется преобразование
первичной химической энергии, содержащейся
в топливе, в электрическую.
Развитие автоматизации
технологических процессов показало,
что характерной особенностью разработки
систем управления такими процессами
является не только поиск оптимальных
алгоритмов функционирования контроллеров
и регуляторов, но и поиск оптимальных
информационных структур систем управления.
Выбор числа каналов связи объекта с контроллером
и точек расположения отборов сигналов
от объекта оказывает решающее значение
на качество функционирования системы
управления. В связи с этим важное значение
приобретёт и задача разработки первичных
измерительных приборов для контроля
регулируемых величин самой разнообразной
физической природы.
Технологические
процессы протекают в различных объектах.
Условия протекания этих процессов могут
измениться в результате нарушений, которые
могут появиться при работе объекта. Задача
регулирования состоит в том, чтобы поддерживать
требуемые условия протекания процесса,
восстанавливать их каждый раз, когда
они нарушаются. Регулирование может осуществляться
как автоматически, так и вручную обслуживающим
персоналом. Технологические процессы,
которые протекают непрерывно, регулируются
автоматическим регулятором. Автоматический
регулятор – это устройство, которое предназначено
для регулирования объекта без непосредственного
участия человека. Объект, в котором протекает
регулируемый процесс, называется объектом
регулирования (ОР).
Регулятор
получает воздействие от объекта в процессе
регулирования. Это воздействие обуславливается
тем, что регулятор воспринимает изменение
регулируемого параметра, которое происходит
в объекте регулирования. Регулятор при
этом, изменяя положение РО, в объекте
регулирования оказывает влияние на ход
процесса и, следовательно, на величину
регулируемого параметра. Таким образом,
регулятор и регулируемый объект взаимно
действуют друг на друга и связаны между
собой.
Автоматическая система регулирования
Системой автоматического
регулирования называется совокупность
регулируемого объекта и управляющих
им регуляторов автоматического действия.
С развитием
автоматизации появились возможности
облегчения труда человека, выполняющего
работу оператора, путем создания автоматических
систем регулирования (АСР) технологических
параметров. Задачей такой системы является
обеспечение поддержания параметров постоянными
с определенным качеством и точностью
регулирования. Регулирование является
частным случаем управления, цель которого
приведение объекта к заданному состоянию.
Каждая АСР автономна, т. е. имеет свои
датчики, регулирующие приборы, исполнительные
механизмы, не имеет связей с другими системами,
работает без человека и компьютера. В
каждой АСР предусмотрены задатчики, изменяющие
поддерживаемую величину регулируемого
параметра. Они позволяют при необходимости
оператору корректировать технологический
процесс.
Производство
электроэнергии на ТЭС проходит две основные
стадии: сжигание топлива в котле, в результате
чего образуется пар заданного давления
и температуры, и последующее преобразование
энергии пара в электрическую энергию
в турбогенераторе. В настоящее время
котёл и турбогенератор обычно конструктивно
объединяются в единый агрегат, который
называется энергоблоком «котёл-турбина».
Общее число
управляемых величин энергоблока достигает
нескольких сотен, однако из них можно
выделить сравнительно небольшое число
наиболее важных: электрическую мощность,
давление и температуру перегретого пара,
уровень воды в барабане, разрежение в
топке, какой-либо параметр, характеризующий
качество сгорания топлива. Для возможности
целенаправленно воздействовать на текущее
значение указанных управляемых величин
энергоблок снабжается следующими управляющими
и регулирующими органами:
- задатчиком регулятора частоты вращения
ротора турбины;
- питателями топлива переменной производительности;
- направляющими аппаратами вентиляторов
и дымососов;
- питательным клапаном воды;
- клапаном на подводе воды к пароохладителю.
Общие сведения по АСР разрежения
Автоматическая система регулирования
разрежения предназначена для поддержания
постоянного разрежения в верхней части
топки котла в диапазоне нагрузок при
различных режимах работ котлоагрегата.
А также с помощью АСР разрежения поддерживают
материальное соответствие между количеством
газов, которые удаляются из котла, и газов,
которые образуются при сжигании топлива.
Для поддержания устойчивого
процесса горения необходимо удалять
продукты сгорания, образующиеся при сгорании
топлива. На всех парогенераторах, кроме
работающих под наддувом, продукты сгорания
удаляются дымососами. Косвенным показателем
соответствия между подачей в топку топлива
и воздуха и удалением продуктов сгорания
служит разрежение в топочной камере.
Увеличение разрежения в топочной камере
приводит к возрастанию присосов воздуха
в топку и газоходы. При этом увеличивается
расход электроэнергии на привод дымососа,
и экономичность работы парогенератора
снижается. Нельзя допускать в топке избыточное
давление, кроме работающих под наддувом
котлов, так как при этом дымовые газы
будут попадать в помещение котельной.
Топочная камера при работе парогенератора
постоянно должна находиться под разрежением.
Разрежение по высоте топочной
камеры неодинаково: из-за самотяги разрежение
в нижней части топки больше, чем в верхней.
Поэтому, поддерживая наименьшее разрежение
в верхней части топки, ставят всю топочную
камеру под разрежение.
Принципиальная схема системы
регулирования разрежения
Принципиальная схема системы
регулирования разрежения представлена
на рис. 3-25. Регулирующее устройство 1 получает
импульс по разрежению в верхней части
топки от датчика разрежения 2, а также
сигнал предварения от регулятора воздуха
3 через устройство динамической связи
4 и воздействует через исполнительных
механизм 5 на регулирующий орган тяги.
Регулирующим органом тяги являются направляющие
аппараты дымососа или шибера, установленные
на газоходе. Регулятор воздуха одновременно
воздействует на исполнительный механизм
6, изменяющий расход воздуха в топку.
Структурная схема системы
регулирования разрежения
Структурная схема автоматического
регулирования разряжения соответствует
принципиальной схеме. Она выглядит следующим
образом.
Здесь ST – датчик
разрежения;
РР – регулятор разрежения;
РВ – регулятор воздуха;
ЗУ – задающее устройство;
ДС – дымосос.
Показатели качества регулирования
Для нормального топочного
режима необходимо наличие небольшого,
но постоянного разрежения, которое должно
поддерживаться в верхней части топки
в пределах от -20 до -30 Па (от -2 до -3 кгс/м2 или мм водяного
столба). Для этого нужно регулирование
производительности дымососов с помощью
дроссельных устройств, таких как многолопаточные
направляющие аппараты.
Показателем качества регулирования
такого технологического параметра, как
разрежение в топке котла, при скачкообразном
изменении нагрузки на 10%, а точнее максимальным
отклонением будет значение 30 Па. Нормой
же для стационарного режима нагрузок
разрежение в топке может достигать 20
Па. Данные показатели обусловлены нормальным
топочным режимом. Они препятствуют выбиванию
топочных газов в помещение котельной
через различные неплотности в обмуровке,
запылению, а также способствует устойчивости
факела. За поддержание разрежения в нужных
пределах отвечает регулятор разрежения.
Увеличение разряжения может
привести к переизбытку неорганизованного
холодного воздуха в топку, что уменьшит
КПД котла. Более резкое увеличение разрежения,
достигающее 150-250 Па, может привести к
отрыву или погасанию факела, что приведёт
к срабатыванию одной из технологических
защит по останову котла.
Объект регулирования
Объектом регулирования данной
АСР является газо-воздушный тракт котла
от ввода воздуха в топку до всасывающих
патрубков дымососа. Входным регулирующим
воздействием этого участка служит расход
дымовых газов, определяемый подачей дымососов.
Возмущающие воздействия делятся на два
типа: внешние и внутренние. К внешним
относят зависимость изменения расхода
воздуха от тепловой нагрузки агрегата,
к внутренним – нарушения газо-воздушного
режима, которые связаны с операциями
по удалению шлака, с работой системы пылеприготовления
и другими.
Характерными особенностями
данного объекта регулирования являются
малое время запаздывания, малая постоянная
времени объекта Т, значительные пульсации,
которые иногда превышают уровень регулируемого
параметра. Пульсации разрежения связаны
с работой вращающихся механизмов, таких
как вентиляторы и дымососы, а так же с
процессом горения топлива, на который
влияет пульсация факела, достигающая
частоты 5-10 Гц. Снижению частоты пульсации
разрежения способствует наличие регенеративных
вращающихся воздухоподогревателей. Для
сглаживания пульсаций перед первичными
измерительными приборами устанавливают
специальные демпфирующие устройства:
дроссельные трубки и шайбы, импульсные
трубы повышенного диаметра или промежуточные
баллоны (емкости).
При установке в качестве золоулавливающих
устройств электрофильтров появляются
дополнительные объёмы, соизмеримые с
объёмом топки, что ухудшает динамические
свойства объекта регулирования.
Объект регулирования в этой
системе обладает хорошими регулировочными
свойствами, так что система выполняется
обычно как простая одноконтурная – регулятор
разрежения (РР) получает сигнал по разрежению
в верхней части топки и воздействует
на изменение положения направляющих
аппаратов дымососов.
Возмущения
Возмущениями, которые характерны
для АСР разрежения, являются изменение
расходов воздуха, дымовых газов, топлива
и присосов в газо-воздушный тракт котла.
Любые изменения расхода воздуха и расхода
дымовых газов сразу же сказываются на
разрежении, поэтому являются наиболее
существенными.
Основным возмущением для системы
регулирования разрежения является изменение
расхода воздуха, осуществляемого системой
регулирования качества сгорания топлива.
Для устранения влияния действия регулятора
подачи воздуха на разрежение в топке
регулирующее воздействие этого регулятора
следует подать не только на направляющий
аппарат вентилятора, но и на вход РР, предварительно
преобразовав его соответствующим образом
в подобранном блоке компенсации возмущения.
Изменение положения направляющих аппаратов
вентиляторов немедленно приводит в движение
направляющие аппараты дымососов, так
что разрежение в топке практически остаётся
неизменным. Также, чтобы сигнал от блока
компенсации возмущения не искажал заданного
значения разрежения в установившихся
режимах, он должен иметь исчезающий характер.
Регулирование разрежения,
давления и подачи первичного воздуха
Регулирование разрежения обычно
осуществляют посредством изменения количества
уходящих газов, отсасываемых дымососами.
При этом их подачу можно регулировать:
поворотными многоосными дроссельными
заслонками; направляющими аппаратами;
гидромуфтами, изменяя числа оборотов
рабочего колеса дымососа или первичным
двигателем, меняя частоту вращения. Регулятор
разрежения получает контрольное воздействие
по разрежению в верхней части топки котла
и воздействует на органы, регулирующие
отвод продуктов сгорания.