Исследование влияния способов монтажа первичных измерительных преобразователей на качество работы АСУ пароперегревателем энергетического котла
Исследование влияния интегральных характеристик процесса теплопереноса в чувствительных элементах термопар на качество регулирования температуры перегретого пара в переходных режимах работы парогенератора.
Введение ………………………………………………………………………………………………. 11
1 Способы повышения качества работы автоматизированной системы
регулирования температуры перегретого пара ………………………………………… 13
2 Методика параметрического синтеза системы регулирования ……………….. 17
3 Автоматическая система регулирования температуры перегретого пара … 20
4 Определение динамических характеристик термоэлектрических
преобразователей с использованием методов численного моделирования …. 25
5 Расчет переходных процессов автоматической системы регулирования
температуры перегретого пара ……………………………………………………………….. 34
6 Выбор технических средств автоматизированной системы управления
пароперегревателем ………………………………………………………………………………. 39
7 Разработка проектной и конструкторской документации ………………………. 48
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 59
9 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 83
Заключение …………………………………………………………………………………………… 97
Список использованных источников ………………………………………………………. 99
Приложение А Study on the influence of the method for installation of primary
measuring transducers on the quality of ACS operation with a superheater of a
power boiler …………………………………………………………………………………………. 108
Приложение Б Расчет статических и динамических характеристик
системы ………………………………………………………………………………………………. 121
Приложение В Построение переходных процессов и оценка качества
работы системы …………………………………………………………………………………… 132
Приложение Г Заказная спецификация приборов и средств
автоматизации …………………………………………………………………………………….. 138
Графический материал: на отдельных листах
ФЮРА.421000.004 С2 Схема функциональная
ФЮРА.421000.004 Э3 Схема электрическая принципиальная
ФЮРА.421000.004 С4 Схема монтажная
ФЮРА.421000.004 СБ Общий вид щита управления
На сегодняшний день почти все предприятия функционируют с
участием автоматизированных систем управления. Такие системы
необходимы для производства большого объема продукции, облегчения труда
людей и поддержания надежности работы оборудования.
Одними из стратегически важных являются предприятия
энергетического сектора, так как отвечают за жизнеобеспечение жилищно-
коммунального сектора и объектов социальной сферы. Технологические
процессы на ТЭС и других объектах генерации энергии характеризуются, как
правило, высокими значениями параметров, требующих точного контроля и
регулирования. Одним из таких параметров является температура. Измерение
температуры занимает до 50 % от общего числа измерений, это важный
показатель для контроля процессов, анализа как технических, так и
экономических показателей производства, а также для определения
надежности и долговечности работы оборудования при различных условиях.
Температура перегретого пара является одним из технико-
экономических показателей, так как оказывает влияние на КПД. Однако
верхний предел температуры перегретого пара ограничен прочностными
характеристиками материалов, а потому требует поддержания на
определенном уровне [1…3]. Влияние превышения расчетного значения
температуры на надежность работы оборудования [1] обусловлено
возможным изменением в структуре металла, утонением труб, развитием
микротрещин, что приводит к появлению локальных порывов и впоследствии
к отказам оборудования в целом [4, 5].
Требования к надежности связаны с прочностными характеристиками
металла поверхностей нагрева котла. При воздействии высоких температур
(до 600 °С) сталь теряет свою несущую способность, как следствие
наступившей температурной пластичности, происходит потеря прочности и
переход из упругого состояния в упруго-пластичное [6, 7].
Большое влияние на ресурс работы оборудования имеет не только
превышение допустимого значения измеряемой величины, но и
продолжительность работы оборудования в условиях повышенных
температур. Превышение температурой пара расчетных значений в течение
нескольких часов приводит к потере ресурса поверхностей нагрева котла,
эквивалентного нескольким месяцам эксплуатации при нормативных
параметрах. Качественная работа автоматической системы регулирования
обеспечивает надежность работы агрегатов, предотвращает деформацию
металла и порывы, а также способствует увеличению срока службы металла
оборудования.
При измерении температуры перегретого пара на станциях используют
термоэлектрические преобразователи (ТЭП). Для защиты чувствительного
элемента ТЭП и удобства монтажа датчика используют защитные гильзы. Так
как при установке датчика температуры в гильзу, между ними образуются
зазоры, оказывающие влияние на инерционность измерительного канала
температуры, и, как следствие, системы регулирования в целом [8], то для
заполнения защитной гильзы используют буферные материалы,
минимизирующие тепловую инерцию, тем самым увеличивая скорость
реакции системы на изменение температуры. В этом случае интерес
представляет оценка влияния способа установки датчика на характеристики
работы АСР температуры перегретого пара.
Целью работы является исследование влияния инерционности системы
«термоэлектрический преобразователь – защитная гильза» на качество работы
системы регулирования температуры перегретого пара.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
1) выполнить анализ опубликованных научных работ по теме
исследования;
2) выполнить численную оценку динамических характеристик ТЭП в
зависимости от способа монтажа датчиков;
3) выполнить расчет параметров настройки регулятора и переходных
процессов в АСР tпп для различных условий монтажа датчиков;
4) разработать комплект проектной и конструкторской документации.
1 Способы повышения качества работы автоматизированной системы
В соответствии с техническим заданием на выполнение выпускной
квалификационной работы выполнено исследование влияния инерционности
системы «термоэлектрический преобразователь – защитная гильза» на
качество работы системы регулирования температуры перегретого пара.
При определении динамических характеристик измерительного канала
температуры определялись значения постоянной времени системы
«термоэлектрический преобразователь – защитная гильза» с использованием
групп моделей теплопереноса в указанной системе. Определено, что на
величину постоянной времени оказывает существенное влияние не только
свойства буферного материала, заполняющего защитную гильзу, но и толщина
кольцевого зазора между внутренней поверхностью гильзы и чувствительным
элементом датчика температуры. В результате работы получены зависимости
постоянной времени от величины зазора и типа заполняющего гильзу
материала для типичных способов установки и размеров чувствительных
элементов датчиков.
В ходе исследования выполнен сравнительный анализ переходных
процессов в рассматриваемой АСР, полученных при использовании
параметров настройки регуляторов с учетом динамических характеристик
фактически применяемой измерительной системы температуры и с учетом
усредненных динамических характеристик, принятых на этапе
параметрического синтеза регулятора.
Результаты расчета переходных процессов в системе на примере АСР
температуры перегретого пара показали, что учет фактических условий
монтажа первичных преобразователей позволяет снизить перерегулирование
в системе в 1,1–2,8 раза, что может минимизировать продолжительность
работы оборудования при повышенной температуре.
Предложенный в работе подход заключается в уточнении модели
объекта и первичных измерительных преобразователей при настройке
регуляторов и может применяться в системах, использующих ПИ–, ПИД– и
другие законы регулирования. Кроме того, описанная методика использования
групп моделей теплопереноса может применяться не только в АСР
температуры перегретого пара, но и других системах, использующих в
качестве входных импульсов сигналы от датчиков температуры.
Для АСУ пароперегревателем выбраны технические средства
автоматизации, разработан комплект проектной и конструкторской
документации, включающий в себя трехуровневую структурную схему,
принципиальную электрическую и монтажную схемы, а также чертеж
щитовой конструкции.
При выполнении раздела «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение» были определены
потенциальные потребители, первостепенными являются отрасли энергетики.
При анализе конкурентоспособности можно выделить явное превосходство
разработанного технического решения, относительно устоявшихся на рынке,
благодаря увеличению надежности и продлению срока службы оборудования.
Оценка абсолютной эффективности показала, что окупаемость проекта будет
уже в первый год проведения работ.
В рамках раздела «Социальная ответственность» были определены
вредные и опасные факторы. Согласно требований охраны труда, все эти
факторы строго контролируются и регламентируются. В работе были
предложены мероприятия по снижению воздействий на человека в процессе
работы. Такие как: перерывы при длительной работе за компьютером;
проветривание помещения; использование противошумных вкладышей, касок
и специальных костюмов; выбор режимов работы оборудования и
расположение рабочих мест.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 18–38–
00028.
Читать «Исследование влияния способов монтажа первичных измерительных преобразователей на качество работы АСУ пароперегревателем энергетического котла»
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (96 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.8 (105 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.7 (18 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.8 (37 отзывов)
5 (44 отзыва)
4.9 (37 отзывов)
