Техническая реализация САУ (система автоматического управления) технологическим параметром (уровень воды) в котле Е-50 (стр. 4 из 5)

• предусмотрены языковые средства для описания любой используемой в АСУ

информации;

• унифицированы используемые языковые средства;

• стандартизованы описания однотипных элементов информации и записи

синтаксических конструкций;

• обеспечены удобство, однозначность и устойчивость общения пользователей со средствами автоматизации АСУ;

• предусмотрены средства исправления ошибок, возникающие при общении

пользователей с техническими средствами АСУ.

8.3 Лингвистическое обеспечение АСУ должно быть отражено в документации

(инструкциях, описаниях) организационного обеспечения АСУ в виде правил общения пользователей с техническими средствами АСУ во всех режимах функционирования системы.

9. Требования к правовому обеспечению АСУ.

Правовое обеспечение АСУ должно включать совокупность правовых норм:

• определяющих юридическую силу информации на носителях данных и документов, используемых при функционировании АСУ и создаваемых системой;

• регламентирующих правоотношения между людьми, входящими в состав персонала АСУ (права, обязанности и ответственность), а также между персоналом АСУ и персоналом систем, взаимодействующих с АСУ.

10. Требования к эксплуатационной документации на АСУ.

10.1 Эксплуатационная документация на АСУ должна быть достаточной для ввода АСУ в действие и ее эффективного функционирования.

10.2 Эксплуатационная документация на АСУ должна:

• содержать сведения, необходимые для быстрого и качественного освоения и

правильной эксплуатации средств автоматизации АСУ;

• содержать указания по деятельности персонала АСУ в аварийных ситуациях или при нарушении нормальных условий функционирования АСУ;

• не содержать положений, допускающих неоднозначное толкование.

3.2 Требования к ТСА и качество управления

Качество управления технологическим процессом характеризуется выполнение системой функций:

• автоматический сбор значений параметров технологического процесса;

• анализ значений контролируемых параметров технологического процесса;

• автоматическое управление параметрами технологического процесса;

• определение внешних ситуаций.

3.3 Анализ качества управления существующей САУ

Анализ возложенных на систему управления функций показал, что для обеспечения сбора значений параметров технологических процессов котельный агрегат и его технологическое оборудование должны быть оснащены датчиками, а для управления параметрами – исполнительными устройствами. Конечно же, для осуществления анализа значений контролируемых параметров, формирования управляющих воздействий, определения внештатных ситуаций необходимо вычислительное устройство – автоматический регулятор, обеспечивающий сравнение полученных значений параметров со значениями параметров нормального течения процесса – установок.

4. Выбор ТС разрабатываемой САУ

4.1 Обоснование выбора ТС

Выбор технических средств осуществлялся по многим критериям:

• соответствие ГОСТу;

• качество;

• надёжность;

• температурные диапазоны работы;

• регулировочный диапазоны работы;

• унифицированный выход сигналов;

• соответствие рабочим средам;

• технологическая совместимость ТС и т.д.

4.2 Перечень и спецификация ТС САУ

Датчик разности давлений, МЕТРАН-150 CD (150 CDR).

Технические характеристики:

• диапазон пределов измерений гидростатического

давления (уровня) 0,63 – 2060 кПа;

• температура окружающей среды -40…80°С;

• поворот корпуса / поворот ЖКИ 180°/360° (с шагом 90°);

• корозионностойкость — измерение давления агрессивных сред

• конструкция Coplanar позволяет присоединять интегральные вентильные блоки, выносные мембраны (разделители), первичные преобразователи расхода;

• высокая перегрузочная способность и стойкость к пневмо- и гидроударам, исключающая выход сенсора из строя;

• стабильность «нуля»;

• выходные сигналы:

- аналоговый токовый (0-5 мА);

- HART-протокола (4-20 мА);

• межповерочный интервал / гарантийный срок эксплуатации 3 года и т.д.

Диафрагма камерная (2 шт).

ДКС06-200-А/Б-1 ГОСТ8.563.1…8.563.3, производство ЗАО «Метран».

Интеллектуальный вихревой расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200-2шт..

Технические характеристики:

• измеряемая среда:

- жидкость;

- газ (в том числе кислород);

- пар;

• динамический диапазон:

- до 50:1 для газа и пара;

- до 40:1 для жидкостей;

• присоединение к трубопроводу

- фланцевое (от 25 до 300 мм);

- фланцевое с коническими переходами (от 25 до 300 мм);

- сэндвич (от 15 до 200 мм);

• давление измеряемой среды до 6,3 МПа;

• температура измеряемой среды от -40°С до +460°С;

• выходные сигналы:

- аналоговый токовый 4-20 мА;

- частотный до 10000 Гц;

- цифровой RS-485 Modbus RTU;

• температура окружающей среды от -40°С до +70°С;

• межповерочный интервал / гарантийный срок эксплуатации 4 года и т.д..

Контроллер Mitsubishi ALPHA XL AL2-24MR-A.

Технические характеристики:

• надёжная среда программирования FunctionBlockDiagram (FBD);

• конфигурация системы: - AL-232 CAB;

- AL2-GSM-CAB;

- RS-232C;

- RS-485;

- передача данных через GSM-модем;

• модуль PID-регулятора с автонастройкой;

• встроенные часы реального времени (радио-часы DCF77);

• источник питания:

- напряжение 100...240 В;

- частота 50…60 Гц;

- потребляемая мощность 7,0 Вт;

• количество цифровых входов 15;

• количество выходов 9;

• ЖК дисплей 12 символов, 4 строки.

Кран шаровый ФБ39.Х14.100 c электроприводом AUMA SG07.1-11.

Технические характеристики ФБ39.Х14.100:

• рабочие жидкие и газообразные среды, по отношению к которым применяемые материалы коррозионностойки;

• рабочее давление до 25 МПа;

• температура рабочей среды от -40°С до +160°С; • присоединение к трубопроводу:

- фланцевое; - муфтовое;

- под приварку;

• полный срок службы не менее 10 лет.

Технические характеристики электропривода AUMA SG07.1-11:

• мощность двигателя 0,160 кВт;

• номинальный ток 0,6 А;

• температура окружающей среды −25 °C до + 70 °C.

5. Выбор структуры регулятора

5.1 Обоснование выбора структуры регулятора

Применение пропорционально-интегрального (ПИ) закона регулирования для астатического объекта с явлением "набухания*" не обеспечивает требуемого качества регулирования (длительные слабо затухающие колебания уровня при ступенчатом входном возмущении). Интегральный (И) закон также дает плохую устойчивость системы. Пропорциональный (П) закон не допустим из-за статической ошибки регулирования. Поэтому для регулирования уровня в парогенераторах применяют комбинированную АСР: регулирование по отклонению с П-регулятором и контуром инвариантности по основному возмущающему воздействию - расходу пара.

2-импульсная схема регулирования не применяется по следующим причинам:

1) расход питательной воды через регулирующий питательный клапан зависит не только от положения клапана, но и от перепада давления на нем, который в процессе эксплуатации может изменяться;

2) в дифманометрах-расходомерах прежних лет выпуска выходной сигнал был пропорционален корню квадратному из перепада давления.

Указанные недостатки 2-контурной АСР устраняются введением в регулятор третьего импулься по расходу питательной воды от расходомера. Такая 3-импульсная АСР изображена на рис.2.

5.2 Функциональная схема принцип действия регулятора

Принцип работы АСР следующий. Сигналы по расходу пара и питательной воды вводятся в регулятор с противоположными знаками. В установившемся состоянии эти сигналы равны, противоположны по знаку и, следовательно, компенсируют друг друга.

Сигнал по уровню воды в парогенераторе компенсируется сигналом задания. При изменении расхода пара мгновенно изменяется соответствующий сигнал на входе в регулятор и последний пропорционально изменяет расход питательной воды, не дожидаясь изменения уровня.

Рис.2. Функциональная схема САУ.

1-датчик расхода пара; 2-барабан; 3-дифференциальный датчик давления; 4-водяной экономайзер; 5-контроллер; 6-регулирующий клапан питательной воды; 7-датчик расхода питательной воды.

В регуляторе используется ПИ-закон регулирования, однако вследствие ввода в регулятор практически безинерционной отрицательной обратной связи по расходу питательной воды в нем реализуется П-закон регулирования (аналогия жесткой обратной связи по положению регулирующего органа). Статическая неравномерность П-регулятора устраняется корректирующим сигналом по расходу пара.

Увеличение потребления пара потребителям при неизменной подаче топлива приведёт к уменьшению давления в барабане котла, что вызовет увеличение объёма пароводяной эмульсии, так называемое «набухание».

6. Организация безударных переходов в САУ

6.1 Способы обеспечения высокой надёжности САУ

Надежность - свойство системы сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Надежность системы в большинстве случаев трудно непосредственно получить из первичной информации, кроме того, она не позволяет оценить влияние различных этапов разработки и эксплуатации системы, поэтому надежность рассматривают по трем главным составляющим, которые являются свойствами системы и могут характеризоваться как качественно, так и количественно:

- безотказность-свойство системы сохранять работоспособность в течение требуемого интервала времени непрерывно без вынужденных перерывов.

- восстанавливаемость (ремонтопригодность)-свойство системы, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению причин возникновения отказов, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов;