Модернизация асутп газовоздушного тракта котлоагрегата дквр 20/13

Таким образом, данный метод идентификации позволяет с довольно высокой точностью определять передаточную функцию объекта управления.4.2. Предлагаемая модель газовоздушного трактаТак как объектом управления в данной работе является газовоздушный тракт котла ДКВР 20-13, то для дальнейшего математического описания рассмотрим структуру газовоздушного тракта в виде емкости с водой, как это показано на рис. 4.1Рис. 4.3 Структурная модель газовоздушного тракта в виде емкости с водой.В процессе создания имитационной модели с целью ускорения процесса проектирования и моделирования, связь выходных параметров от входных были принята линейной с тем, чтобы позже можно было бы провести соответствующую доработку путем снятия заложенных в ней ограничений.На рис. 3.2 приведена общая структура имитационной модели.Как видно, модель котлоагрегата представляет собой ряд подсистем:Параметры подачи топлива FuelПараметры подачи питательной воды Feedwater givingПараметры подачи воздуха в котел Air supply in a copperРасход воды на непрерывную продувку и расход собственного конденсата PurgeandcondensateexpenseПараметры тракта дымовых газов PathofcombustiongasesТемпература поверхностей котла, температура собственного конденсата Temperatureofsurfacesofacopper + condensateПараметры воды, пароводяной смеси, насыщенного и перегретого пара Water + steamПри этом структура всех подсистем модели – однотипны. Одну из них это подсистема «Purgeandcondensateexpense» (рис. 3.3). Gain или же Усилитель – это элемент, который задает коэффициент k зависимости выходных величин от входных. В нашем случае это зависимость расхода воды на непрерывную продувку, т.е.от 0 до 55 т/ч, от степени открытия регулировочного клапана на линии непрерывной продувки. т.е. от 0 до 100 условных единиц, а также зависимость расхода собственного конденсата на впрыски, т.е. от 0 до 55 т/ч, от степени открытия регулировочного клапана на линии впрыска собственного конденсата, т.е. от 0 до 100 условных единиц.Рис.4.2. Общий вид иммитационной модели котельного агрегата в среде SimulinkРис. 4.3. Структураподсистемы «Purge and condensate expense» Таблица 4.1 Лингвистические правила в системе управленияРис. 4.4 Термы входной переменной системы управленияРис. 4.5 Термы выходной переменной системы управленияРис. 4.6 Лингвистические правила системы управления в редакторе правил (RuleEditor) пакета FuzzyLogicToolboxTransfer FCN или же Блок передаточной функции – это элемент, предназначенный для имитации переходных процессов при изменении входных величин. Цепь блоков Logical Operator - Product позволяет реализовать выдачу выходных параметров только при открытой встроенной задвижке в соответствующем тракте.Формула расчета коэффициентов зависимости выходных величин от входных величин приведена ниже (пример для подсистемы «Purge and condensate expense»).Расход на непрерывную продувку:= 0,55Расход на собственный конденсат имеет ту же формулу и значение.Здесь x1 и x2 – соответственно минимальное и максимальное значение степени открытия управляющего органа (задвижки).В процессе реализации модели и алгоритма регулирования были использованы такие переменные процесса, как (см.рис.3):Для передачи тегов из программной модели в контроллер были использованы блоки библиотеки OPC Toolbox (OPCREAD, OPCWRITE, OPCCONFIGURATION).В качестве OPC сервера для связи с программируемым логическим контроллером был использован программный продукт DeserverEx 6.OPC сервер был установлен на рабочую станцию оператора, которая соединена с программируемым логическим контроллером по сети Profinet.В качестве программируемого логического контроллера был использован SiemensSimaticS7-300, который имеет следующую конфигурацию:- блок питания 24В PS 307 5А;- процессорный модуль CPU 315-2PN/DP;- модуль ввода-вывода дискретных сигналов DI8/DO8xDC24V/0.5А.Рис.4.7 Вид результатов моделирования процесса регулирования с использованием алгоритма реализованного в программируемом логическом контроллере4.3. Функционлаьная схема предлагаемой системыРис.4.8. Функциональная схема предлагаемой системыИспользование современных средств автоматизации позволяет качественно, поэтапно и экономно технически перевооружить котельные установки малой и средней мощности. Внедрение частотных преобразователей в системы управления котлов для уменьшения потребления электроэнергии и экономии газа, является наиболее перспективным. В ходе реконструкции автоматики котельной проведена замена старых регуляторов и МЭО на частотные преобразователи и микропроцессорные регуляторы. Применение частотных преобразователей позволяет получать экономический эффект при регулировании разрежения и подачи воздуха. Окупаемость таких систем за счет уменьшения потребления электроэнергии и газа составляет 1,5…2 года.Глава 5Разработка функциональной схемы автоматизации технологического процессаОсновываясь на проведенных исследованиях и сравнениях, было решено использовать вместо старого микроконтроллера, новый- SIMATIC S7-300.Рис. 5.1 Внешний вид микроконтроллера SIMATIC S7-300.Кроме того было обосновано применения в качестве исполнительного механизма, устройства МЭО-250 /63-0,25.Рис. 5.2 Внешний вид устройства устройства МЭО-250 /63-0,25Щит управления контроллер КРОСС 500 либо SIMATIC S7-300 +аппаратура питания вторичных приборов и первичных датчиков;Щит с преобразователем частоты серии VFD-F (для электродвигателя дутьевого вентилятора)Исполнительные механизмы серии МЭО;Комплект первичных датчиков давления MBS1700, Метран-150 + датчиков температуры PT100;а) MBS1700б) Метран -150в) PT100Рис. 5.3 Внешний вид выбранных датчиков давления (а,б) и температуры (в).Панель контроля и сигнализации ПКС-1 с приборами АДН, АДР.Комплект показывающих приборов ТМ-510, БТ-51, НМП-52М2;а) ТМ-510б) БТ-51в) НМП-52М2Рис. 5.4 Внешний вид показывающих приборов 6. Экономическое обоснование модернизированной системыСистема ОПС на базе Siemens Cerberus ECO FC1840-A3 строится из следующих элементов:ПанельуправленияSiemensFC1840-A3 (CerberusECO) – 1 шт.Линейная карта Siemens FCI1801-A1 – 8 шт.Изолятор линий Siemens FDCL181 – 9 шт.Дымовой извещатель Siemens FDO181 -96 шт.Ручной извещатель Siemens FDM181 – 22 шт.Преобразователь Siemens FCA1804 (USB/RS232) -1 шт.Таблица 8. Стоимость элементов системы Siemens Cerberus ECO FC1840-A3 [27]НаименованиеКол-воЦена на шт.Siemens FC1840-A31105565FCI1801-A1822879FDCL18191599FDO181961391FDM181221599FCA1804 (USB/RS232)17371Общая стоимость элементов системы ИСО «Орион» составляет 384073 рублей.Таким образом, в системе ОПС Siemens экономически более выгоден, чем существующий «Контур».Глава 7 Техника безопасностиДля соблюдения требований техники безопасности при эксплуатации или ремонте котлов необходимо, что­бы все рабочие и инженерно-технические работники хо­рошо знали эти требования.Порядок проверки знаний правил, норм и инструкций по технике безопасности руководящими и инженерно - техническими работниками установлен положением [8], ут­вержденным Г'осгортехнадзором СССР, согласованным с ВЦСПС.Согласно положению руководящие и инженерно-тех­нические работники, а также мастера предприятий, про­изводств, объектов и организаций, подконтрольных ор­ганам Госгортехнадзора СССР, обязаны не реже 1 раза в 3 года сдавать экзамены на знание правил, норм и ин­струкций по технике безопасности, если отраслевыми или другими правилами не предусмотрена другая перио­дичность сдачи таких экзаменов.К работе по ремонту тепломеханического оборудова­ния допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр л после обучения сдавшие экзаме­ны по утвержденной программе. Рабочим, выдержавшим экзамен, выдается удостоверение с его фотографией. Повторная проверка знаний рабочих должна проводить­ся периодически 1 раз в год. Рабочий может быть допу­щен к работе только после прохождения вводного инст­руктажа на рабочем месте. Проведение инструктажа должно быть оформлено записью в журнале регистра­ции производственного инструктажа по технике безопас­ности. Повторный инструктаж должен производиться чс реже 1 раза в 3 мес.До начала производства каких-либо работ внутри барабана, камеры или коллектора котла, соединенного с другими работающими котлами общими трубопрово­дами (паропровод, питательные, дренажные и спускные линии и т. п.), а также перед осмотром или ремонтом элементов, работающих под давлением, при наличии опасности ожога людей паром или водой котел должен быть отключен от всех трубопроводов заглушками или отсоединен; отсоединенные трубопроводы также должны быть заглушены.Заглушки, применяемые для отключения котла и ус­танавливаемые между фланцами трубопроводов, должны быть соответствующей прочности и иметь выступаю­щую часть (хвостовик), по которой определяется ее на­личие. Прокладки, которые устанавливаются между фланцами и заглушками, не должны иметь хвостовиков.Допуск людей внутрь котла необходимо производить при температуре в котле не выше 45 °С только по пись­менному разрешению (наряду-допуску) начальника или заведующего котельной после проведения соответствую­щей проверки. Открывать люки барабана следует осто­рожно: на руках должны быть надеты плотные рукави­цы, лицо подставлять близко к люку не рекомен­дуется.Работы в топке и газоходах могут производиться лишь после того, как место работы будет провентили­ровано и надежно защищено от проникновения газов и пыли от работающих котлов путем закрытия и уплотне­ния заслонок с запором их на замок или устройства вре­менных кирпичных стен. Необходимо знать, что время пребывания людей в топке (газоходе) при температуре 50—60°С не должно превышать 20 мин. Кроме того, при работе на газообразном или пылевидном топливе ремон­тируемый котел должен быть надежно отделен от обще­го газопровода или пылепровода в соответствии с произ­водственной инструкцией.При отсутствии естественной тяги находиться в топке и газоходах запрещается.При производстве работ в барабане или газоходах котла рабочим необходимо пользоваться очками, а сна­ружи у лаза должен находиться наблюдающий за ходом работ, передающий рабочему инструмент и материалы.На вентилях, задвижках и заслонках при отключе­нии соответствующих трубопроводов, паропроводов, га­зопроводов и газоходов, а также на пусковых устройст­вах дымососов, дутьевых вентиляторов необходимо вы­вешивать плакаты «Не включать, работают люди», при этом у пусковых устройств дымососов, дутьевых венти­ляторов следует снять плавкие вставки.Леса для выполнения работ внутри газоходов или сна­ружи котла сооружаются по проекту или по указанию начальника или заведующего котельной. При изготовле­нии лесов необходимо правильно выбрать материал, сле­дить за прочностью их крепления, наличием ограждений и бортовых полос.ЗаключениеВ работе рассмотрен ряд вопросов, связанный с автоматизацией технологического процесса котельных и котлов вида ДКВР 20/13. Рассмотрены вопросы построения САУ по управляющему параметру – лавлению газа.В соответствии с поставленной целью были выполнены следующие задачи:- Проведен анализ объекта автоматизации - Проведен анализ технологического процесса и оборудования- Разработана система автоматического управления - Выбран способ и средства автоматизации и управления- Проведено моделирование системы автоматического управления параметромСписок используемой литературыИцкович А.М. Котельные установки. М.: Нашиц, 1958, 226 с.Герасимов С.Г. Автоматическое регулирование котельных установок. М.: Госэнергоиздат, 1950, 424 с. Фейерштейн В.С. Справочник по автоматизации котельных. М.: Энергия, 1972, 360 с. Фаников В.С. , Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунктов. Справочное пособие. М.: Энергоиздат, 1989. 256 с. Лохматов В.М. Автоматизация промышленных котельных. Л.: Энергия, 1970, 208 с. Ктоев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. Справочное пособие. М.: Энергоиздат, 1990, 464Siemens Industry Online Support [Электронныйресурс]: http://support.automation.siemens.com/Прохоренков А.М. Внедрение новых технологий при построении асу тп теплоэнергетических предприятий // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 6. – С. 70-71; URL: https://www.toptechnologies.ru/ru/article/view?id=23240Прохоренков А.М. Внедрение новых технологий при построении АСУ ТП теплоэнергетических предприятий, Журнал «Современные наукоемкие технологии», №6, 2005, стр. 82-83 Борисов А.М. Средства автоматизации и управления: учебное пособие/ А.М. Борисов,А.С. Нестеров.- Челябинск: Изд-во ЮурГУ. 2007.- 207с.Друзьякин И.Г. Технические средства автоматизации. Конспект лекций. - Учеб. Пособие /Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2011, 251с.Бийский котельный завод. Котел паровой ДКВр-20-13 [Электронный ресурс]http://www.bikz.ru/production/kotly_paroviye/gaz_zhidkoe_toplivo/serii_dkvr_2_5_4_0_6_5_t_ch/e-20-1_4-250gmndkvr-20-13-250gm/Лыков А.Н. Автоматизация технологических процессов и производств / Учебное пособие.Пермь: Издательство Пермского государственного технического университета, 2008. – 423 сПарр, Э. Программируемые контроллеры: руководство для инженера: пер. с англ. Изд./ Э.Парр .- М.: ВИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.- 510с.Bryan, L.A. Programmable controllers: theory and implementation/ L.A. Bryan.-2-nd ed. 1997.-1047c.Серебряков Н.П., Буйлов Г.П. Основы автоматизированного проектирования систем автоматизации в ЦБП/ ЛТИЦБП.- Л., 1990.- 35 с..Побединский В. В., Берстенев А. В., Шуняев С. Н. Моделирование рабочих процессов роторного окорочного станка в среде MATLAB. URL: http://symposium.forest.ru/article/2006/3_equipment/berstenev_03.htmМакаренко В. М., Азябин С. В., Говердовский А. Д. Современные нейроконтроллеры: обзор решений и анализ возможностей для применения в интеллектуальных системах // Молодежный научно-технический вестник. 2012. № 10. URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/482380.htmlРущинский В. М. Математическая модель барабанного котлоагрегата // Труды Центрального научно-исследовательского института комплексной автоматизации. Вып. 16. М. : Энергия, 1967. С. 32–64.Леоненков А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб. : БХВ-Петербург, 2005.736 с.