Система автоматического регулирования давления пара
Характеристика пневматической системы автоматического регулирования (САР) давлением пара водотрубного котла. Изучение конструкции и работы главного редуктора, дросселирующего золотника, импульсного реле, позиционера, сервомотора, клапана и изодрома.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2011 |
| Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Система автоматического регулирования давления пара
Содержание
Введение 3
1. Исходные данные 4
2. Пневматическая система автоматического регулирования давлением пара 6
2.1 Назначение САР работа 6
2.2 Состав системы и ее работа 6
2.3 Описание элементов 10
2.3.1 Главный регулятор пропорционально-интегральный 10
2.3.2 Дроселирующий золотник 12
2.3.3 Импульсный реле 13
2.3.4 Позиционер 14
2.3.5 Сервомотор воздухореулирующего устройства 15
2.3.6 Топливорегулирующий клапан 17
2.3.7 Изодром 18
2.3.8 Корректор соотношения « топливо-воздух » 20
3. Расчет оптимальных настроечных параметров САР 23
3.1 Обработка статической, динамической характеристики и характеристической функции 23
3.2 Определение оптимальных параметров 24
3.3 Расчет точек на диаграмме Вышнеградского при оптимальных, завышенных и заниженных настроечных параметрах 25
4. Методика проведения эксперимента 29
5. Эксплуатация САР давлением пара 31
Заключение 33
Список используемых источников 34
Приложение 35
Введение
редуктор изодром реле пар
В данной работе рассматривается пневматическая система автоматического регулирования (САР) давлением пара водотрубного котла, работающая по пропорционально-интегральному закону.
В части «Описание» представлены конструкция и работа САР и ее элементов: главного регулятора, дросселирующего золотника, импульсного реле, позиционера, сервомотора, топливорегулирующего клапана, изодрома и корректора соотношения «топливо-воздух».
При подключении и отключении добавочную нагрузку на котел, происходит изменением давления пара и значения настроечных параметров. В расчетной части проводит экспериментальное определение оптимальных настроечных параметров САР на основании аппроксимации переходного процесса, анализ полученных параметров с помощью диаграммы Вышнеградского.
В данной работе так же представлена методика проведения эксперимента для обработки статической и динамической характеристик САР, ее эксплуатации и технические требования к ней.
1. Исходные данные
Объектом регулирования системы автоматического регулирования давления пара в котле является паровой водотрубный котел, а регулируемым параметром - давление пара Рко, номинальная величина которого равна 2,5 МПа. Измеритель давления пара и регулятор, вырабатывающий сигнал управления по ПИ - закону.
Управляющий сигнал регулятора подается на вход сервомотора блока, регулирующего подачу топлива и воздуха к форсункам котла (контур регулирования соотношения между топливом и воздухом в данном случае не рассматривается). Система регулирования пневматическая, рабочий диапазон сигнала на выходе регулятора 50 - 250 кПа. Динамические свойства САР характеризуются переходной функцией разомкнутой системы, образующейся из контура регулирования после отключения регулятора. Ступенчатое воздействие на эту систему - изменение пневматического сигнала
на входе сервомотора, а ее переходная функция - изменение по времени давления пара Рк(t) на выходе из котла. Зафиксированные через равные промежутки времени значения Рк(t), кПа, выражаются следующим рядом цифр:
2500; 2505; 2525; 2545; 2564; 2582; 2600; 2615; 2625; 2640 (асимптота не достигается).
Первая цифра этого ряда соответствует моменту t = 0с начала отсчета и подаче входного воздействия на сервомотор.
Входное воздействие = 16кПа.
Интервал временим = 15 с.
Изменение топливоподачи к форсунка котла прямо пропорционально перемещению сервомотора. Изменением КПД котла в переходном процессе пренебречь.
2. Пневматическая система автоматического регулирования давлением пара
2.1 Назначение САР
Система обеспечивает поддержание двух регулируемых параметров: давления перегретого пара (регулируемого с нулевой статической неравномерностью) и соотношения «топливо - воздух». Для осуществления этого в системе непрерывно измеряются и взаимно согласовываются давление пара в главном паропроводе, расходы топлива и воздуха в топку котла.
В АСУ предусмотрена возможность:
- ручного управления вспомогательными механизмами, обслуживающими котел, с блокировкой ошибочных действий, которые могут быть допущены обслуживающим персоналом, при этом автоматические защиты сохраняются;
- дистанционного (с МПУ) или ручного управления после отключения его от автоматического регулятора;
- контроля исправности АСУ на работающем и неработающем котле.
2.2 Состав системы и ее работа
Главный регулятор 1 (один но оба котла) измеряет давление пара в общем паропроводе (рис1). При отклонениях давления пара от спецификационного значения он уменьшает или увеличивает давление сжатого воздуха в магистрали, которая сообщена с верхней (герметичной) камерой изодрома 3. При спецификационном давлении пара давление в магистрали составляет 105 кПа.
Для изодрома 3 давление в магистрали 2 является входным. Равновесие в подвижной системе этого изодрома возможно при любом давлении на выходе (в магистрали 4), но при единственном давлении на входе, равном 105 кПа. Чем больше и продолжительнее отклонения входного давления изодрома от этой величины, тем больше изменяется давление на его выходе.
Давление, установившееся в магистрали 4, управляет регуляторами каждого из котлов. Прежде всего оно передается на реле дистанционного управления установкой. Если это реле установлено в положение «Автоматическое», то импульс (давление сжатого воздуха) из магистрали 4 передается без изменения в магистраль 5. Если же реле установлено в положение «Ручное», сигнал из линии 4 запирается, а давление в магистрали 5 регулируется вращением маховика реле управления системой независимо от давления в магистрали 4.
Давление сжатого воздуха по магистрали 5 передается на реле дистанционного управления каждым из котлов и далее по магистрали 6 -- на сервомотор 16, который управляет воздухоподачей в котел воздействием на заслонки 17, расположенные на всасывающем патрубке котельного вентилятора. К магистрали 6 присоединены датчики давления 12, которые осуществляют сигнализацию по значениям давлений в этой магистрали, соответствующим положениям сервомотора и воздухорегулирующих заслонок, близким к полному открытию или закрытию. Это облегчает своевременное переключение частот вращений электропривода котельного вентилятора, которое вахтенный может выполнить вручную, руководствуясь также прогнозами ожидаемых режимов работы. Давление сжатого воздуха, устанавливающееся в магистрали 6, передается также в верхнюю (герметичную) камеру суммирующего реле 9 топливоподачи. В среднюю камеру этого реле, соединенную с дополнительным объемом 8, через вентиль 10 передается давление выхода корректора 11 соотношения «воздух -- топливо». Давление на выходе суммирующего реле (в магистрали 7) устанавливается пропорционально сумме давлений в его верхней и средней камерах; через реле дистанционного управления топливом это давление по магистрали 14 передается на топливорегулирующий клапан 15. При понижении давления в магистрали 14 регулирующий подачу топлива клапан открывается, давление топлива перед форсунками увеличивается и расход топлива возрастает. С повышением давления в магистрали 14 расход топлива уменьшается.
Наступление предельных (верхнего и нижнего) значений давления топлива в магистрали перед форсунками фиксируется посредством реле давления системы сигнализации.
Количество воздуха, поступившее в топку, измеряется мембраной корректора соотношения 11 по разности давлений в точках Т (топка) и Ф (фронт). Одновременно сильфоном 13 этого корректора измеряется давление топлива перед форсунками. Если количество воздуха не соответствует количеству поступившего топлива, сигнал на выходе корректора изменится. Это вызовет изменение давления о нижней камере суммирующего реле 9 и в магистрали 7, т. е. изменение давления топлива перед форсунками, которое прекратится, когда давление в магистрали 7 возвратится к первоначальному или, другими словами, когда соотношение между количествами подаваемого топлива и воздуха окажется таким, какое было задано при настройке корректора соотношения.
В силу безынерционностн регуляторов и весьма малых сопротивлений воздушных магистралей описанные процессы происходят практически одновременно, в результате чего система регулирования поддерживает заданный режим работы по давлению пара и по соотношению «воздух -- топливо» с высокой точностью.
Рисунок 1. Принципиальная схема пневматической САР давления пара.
2.3 Описание элементов
2.3.1 Главный регулятор пропорционально-интегральный
Рисунок 2. Конструкция ПИ-регулятора давления пара.
1- шток дросселирующего золотника, 2- стрелка, 3- стрелка регулятора, 4- манометрическая трубка, 5- тяга, 6- поворачивающаяся пластина, 7- винт.
Главный регулятор измеряет давление пара и устанавливает пропорционально ему давление сжатого воздуха (командное давление), управляющего остальными регуляторами системы. Измерительным элементом главного регулятора является манометрическая трубка 4, подвижный конец которой связан со стрелкой 3, указывающей давление пара (окрашена в черный цвет), и с тягой 5.
Изменение давления пара вызывает перемещение свободного конца манометрической трубки и соотвегствующее движение тяги 5 импульсного реле и черной стрелки. Если давление пара возрастает, шток дросселирующего золотника 1 перемещается вверх, и давление сжатого воздуха на выходе главного регулятора увеличивается.
Уставка регулируемого значения давления пара производится посредством винта 7, поворачивающего пластину 6. Поворачивание этой пластины вызывает изменение расположения рычагов импульсного реле относительно штока дросселирующего золотника. Поэтому состояние равновесия, характеризующееся давлением 105 кПа на выходе главного регулятора, наступит уже при новом положении манометрической трубки, т. е при новом значении давления пара. С пластиной 6 жестко соединена красная стрелка 2, указывающая положение этой пластинки, а тем самым и давление пара, на поддержание которого настроен главный регулятор. Если регулятор настроен правильно, на всех установившихся режимах работы котлов черная 3 и красная 2 стрелки совпадают, а давление на выходе глазного регулятора равно 105 кПа.
2.3.2 Дроселирующий золотник
Сжатый воздух постоянного давления 210 кПа подводится во внутреннюю полость золотника через штуцер 9. Стержень 4 золотника имеет два сферических утолщения, которые расположены у кольцевых щелей, образованных муфтами 7 и 8; положение этих щелей относительно утолщений стержня устанавливается при настройке с помощью муфт 5 и 10. Максимальная высота кольцевой щели составляет 0,2-- 0.5 мм в дросселирующих золотниках и около 1 мм -- в распределительных.
Золотник имеет два выходных штуцера 2 и 3; если он используется в качестве дросселирующего, на нижний штуцер устанавливается заглушка 1. При этом положение верхнего утолщения стержня относительно кольцевой щели определяет давление сжатого воздуха (управляющий сигнал), устанавливающегося в магистрали штуцера 3. Положение муфты 8, заданное при настройке, фиксируется с помощью венца 6, закрепленного на корпусе золотника.
У распределительных золотников штуцеры 2 и 3 соединены с разноименными полостями поршневого сервомотора.
2.3.3 Импульсный реле
Сжатый воздух постоянного давления поступает к дросселирующему золотнику 1через индивидуальный фильтр (на рисунке не показан). На выходе золотника установлен также индивидуальный фильтр, предохраняющий золотник от возможных засорений при стравливании давления из полости за золотником. Шток 2 золотника 9 соединен с угловым рычагом в, который скреплен с рычагами обратной связи д и г, а в нижней своей части -- с рычагом б и а. Эти последние рычаги соединены с тягой 4 от измерительного элемента; рычаг а прикреплен также к фигурной пластинке 5. Смещение пластинки 5 по дуге DCEF изменяет угол между рычагами а и б на величину, соответствующую расстоянию между отверстиями D, С, E и F. Такими смещениями достигается дискретная регулировка угла между рычагами а и б. Плавная регулировка этого угла осуществляется поворотом всей пластины 6 посредством шестеренчатой пары, приводимой от винта В. Угол между рычагами а и б определяет величину перемещения поводка 4 измерителя, соответствующую полному перемещению штока 2 дросселирующего золотника. В результате такого устройства импульсное реле может быть отрегулировано на работу с измерителями, обладающими в регулируемом диапазоне различными по величине линейными перемещениями. Если эти перемещения значительны, винт О следует закреплять в точках С или Е; при малых смещениях измерителя в регулируемом диапазоне винт должен быть закреплен в отверстиях D или F.Закрепление пластины 5 в точках D и С соответствует прямой, а в точках Е илиF--реверсивной схеме; 3 -- сильфон обратной связи.
В рассматриваемой системе регулирования горения тяга 4 импульсного реле перемещается: в главном регуляторе--трубкой Бурдона, измеряющей давление пара: в корректорах соотношения «топливо-- воздух» -- от рычага, на котором уравновешиваются усилия, развиваемые давлением топлива и сопротивлением топочного фронта.
2.3.4 Позиционер
Управляет исполнительным механизмом (поршневым или мембранным) в соответствии с величиной сигнала» поступающего от переключателя и реле пропорциональности. Конструкция рассматриваемого ниже позиционера позволяет получить любую зависимость между величиной управляющего сигнала и положением исполнительного механизма.
Устройство позиционера показано на рисунке 5. Рычаг 5 позиционера находится в равновесии под действием двух противоположно направленных сил -- натяжения пружины 8 обратной связи и усилия, развиваемого управляющим давлением на сильфоне 7.
К рычагу 5 прикреплен шток распределительного золотника 3, управляющего подачей рабочего воздуха к исполнительному механизму. Система обратной связи состоит из тяги 1, жестко скрепленной со штоком исполнительного механизма и приводящей в движение через шестеренчатую передачу кулачок 9 и рычаг 10, на консоли 2 которого укреплена нижняя точка подвеса пружины 8. Движение рычага 5 вокруг точки опоры 6, выполненной в виде пластинчатой пружины, ограничены размерами прорези в скобе 4.
При изменении управляющего сигнала рычаг 5 поворачивается, изменяя натяжение пружины и смещая стержень золотника из нейтрального (среднего) положения. Смещение стержня золотника вызывает перемещение штока сервомотора регулирующей подачу воздуха заслонки и скрепленной с ним тяги 1. Это перемещение будет продолжаться до тех пор, пока за счет смещения нижней точки опоры пружины 8 не установится новое равновесие, при котором рычаг 5 займет горизонтальное положение, а золотник 3 возвратится в нейтральное положение. Как это ясно из схемы рисунка 5, величина перемещения штока исполнительного механизма при данном изменении командного давления воздуха определяется профилем кулачка 9 обратной связи.
2.3.5 Сервомотор воздухореулирующего устройства
Сервомотор воздухореулирующего устройства осуществляет изменение положения заслонок на всасывающей стороне котельного вентилятора, а тем самым и количество воз духа, поступающего в топку. Каждому значению сигнала управлений, поступающего к позиционеру сервомотора, соответствует совершенно определенное положение штока сервомотора и степень открытия регулирующих подачу воздуха заслонок.
Схема сервомотора воздухорегулирующего устройства приведена на рисунке 6.
В цилиндре сервомотора перемещается поршень 1 со штоком 2. Шток шарнирно скреплен с коромыслом 3, перемещение которого через тягу передается на воздухорегулирующие заслонки а через тягу 5 -- на позиционер.
Рабочий воздух (давлением около 280 кПа) поступает через фильтр к золотнику 9. Управляющий сигнал передается в полость сильфона 7 позиционера. Пусть командное давление сжатого воздуха увеличилось. Сильфон приподнимет и переместит вверх шток распределительного золотника. При этом рабочий воздух начнет поступать в нижнюю полость сервомотора, в то время как верхняя полость окажется сообщенной с атмосферой. Поршень 1 станет перемещаться вверх, опускай тягу 4 и уменьшая открытие воздушных заслонок вентилятора. Одновременно будет растягиваться пружина 10 обратной связи и восстанавливаться горизонтальное положение рычага 5, имеющего точку опоры в виде пластинчатой пружины 6. Таким образом, каждому давлению командного воздуха в установившемся режиме соответствует строго определенное положение воздухорегулирующих заслонок котельного вентилятора. Если обозначить относительное изменение перемещения сервомотора через а изменение давления командного воздуха на входе позиционера через , то движение сервомотора опишется уравнением:
Где: Тс - постоянная времени сервомотора, с.
Кс - коэффициент усиления, зависящий от профиля лекала позиционера.
Минимальное значение Тс для пневматических сервомоторов составляет 2 - 5 с. Если характеристика сервомотора линейна, Кс = const.
2.3.6 Топливорегулирующий клапан
Топливорегулирующий клапан автоматически устанавливает в общей для всех форсунок топливной магистрали котла давление мазута, пропорциональное командному давлению сжатого воздуха, которое передастся на клапан от регулятора соотношения «воздух -- топливо».
Работа клапана основана на принципе равновесия усилий, развиваемых управляющим давлением сжатого воздуха на мембране и давлением мазута в магистрали перед форсунками на донышко сильфона 3. В связи с большими размерами проходных отверстий в золотнике 4 весьма незначительные перемещения штока 2 клапана (измеряемые десятыми долями миллиметра) приводят к существенному изменению количества мазута, проходящего через клапан. При такой конструкции давление мазута в магистрали перед форсунками котла, действующее на донышка сильфона, практически мгновенно устанавливается пропорциональным управляющему давлению сжатого воздуха, которое воздействует на мембрану клапана.
При любом изменении управляющего давления движение штока прекращается только тогда, когда сила, действующая на него снизу (давление мазута), будет в точности равна силе, действующей на этот шток сверху (управляющее давление воздуха).
2.3.7 Изодром
В соответствии с общей схемой системы регулирования (см. рис. 1) изодром 3 установлен на магистрали давления сжатого воздуха между главным регулятором и реле управления установкой.
Изодром имеет только одну точку равновесия, соответствующую давлению на выходе главного регулятора 105 кПа. Если это давление окажется выше или ниже указанного значения, изодром со скоростью определенной временем интегрирования Ти, будет соответственно увеличивать или уменьшать давление сжатого воздуха, подаваемого к остальным регуляторам, пока не установится такая подача в котел топлива и воздуха, при которой на новой нагрузке давление пара возвратится к номинальному значению.
В качестве изодрома используется универсальный вторичный прибор системы Бейли, включенный в соответствии со схемой рис. 8.
Изодром содержит четыре камеры, из которых А и Б разделены мембраной 4, а В и Г -- мембраной 10.
Камеры Б и В разделены сильфоном 9; сильфоном 5 камера А отделена от атмосферы. Установочная пружина 6 соединена со штоком 7, с которым также связаны упомянутые мембраны и сильфоны. В результате изменения натяжения пружины 6 действуют аналогично изменению давления в одной из камер А, В или Г (камера Б соединена с атмосферой). При перемещении штока 7 вниз коромысло 2 в камере закрывает правый (атмосферный) клапан 11 и открывает левый клапан 1, к которому подведен сжатый воздух. Давление в камере Г, т. е. на выходе изодрома, повышается. При перемещении штока 7 вверх давление в камере Г падает, так как закрывается левый 1 и открывается правый 11 атмосферный клапан. В статике, когда давления в камерах не изменяются, оба клапана изодрома перекрыты.
Камера В изодрома соединена с демпфирующим объемом 3 (герметичный баллон емкостью 1,5--2 л) и через дроссельный вентиль 8, имеющий очень малое открытие, -- с камерой Г. Поэтому давление в камерах В и Г с течением времени всегда становится одинаковым независимо от нагрузки. Выходное давление Р2 передается в замкнутый объем блока дистанционного управления установкой. На всех установившихся режимах впускной и выпускной клапаны изодрома закрыты. Шток 7 изодрома, нагруженный жесткостями установочной пружины 6, сильфонов 9 и 5, а также жесткостями досылающих пружин клапанов 11 и 1, в статике занимает одно и то же положение.
2.3.8 Корректор соотношения «топливо-воздух»
Рис.9. Корректор соотношения «топливо-воздух»
Корректор соотношения «топливо -- воздух» измеряет давления топлива перед форсунками и сопротивление топочного фронта котла по воздуху. При отклонениях этого соотношения от значения, заданного настройкой, на выходе корректора изменяется величина управляющего сигнала, подаваемого к суммирующему реле контура топливоподачи. Устройство корректора показано на рис. 9. Он состоит из измерителя давления топлива (сильфон 6), измерителя сопротивления топочного фронта котла (дифференциальная мембрана 2), стандартного импульсного реле 7, описанного выше, и рычажной системы с подвижной точкой опоры 3.
Усилие, развиваемое давлением топлива на сильфоне 6, передается рычагу 1, а усилие от разности давления воздуха между фронтом и топ-кой, развиваемое мембраной 2, -- рычагу 4. Подвижная опора 3 пере мещается при вращении маховичка 9 настройки соотношения «топливо -- воздух». Положение этой опоры определяет соотношение усилий на рычагах 1 и 4 (при котором они располагаются вертикально) и фик- сируется по шкале 8; начальное положение рычагов устанавливается посредством пружин с винтами 5 и 10.
Отклонение рычагов 1 и 4 от вертикального положения передается на тягу импульсного реле и трансформируется этим реле в изменение командного давления сжатого воздуха на выходе, соединенном с сум-мирующим реле контура регулирования топливоподачи.
Если изменение давления топлива, вызванное перемещением регу- лирующего подачу топлива клапана, точно соответствует изменению сопротивления топочного фронта, вызванному новым количеством поступающего в котел воздуха, то равновесие рычагов 1 и 4 не нарушается и давление сжатого воздуха на выходе корректора остается неизменным (равным 105 кПа). Изменение давления на выходе возникает в том случае, если соотношение между количествами поступающих в топку топлива и воздуха не соответствует заданному при настройке корректора.
Импульсное реле 7 корректора соотношения настроено по прямой схеме. Вследствие этого увеличение перепада давлений воздуха на топочном фронте котла сверх значения, определяемого давлением топлива перед форсунками в данный момент, вызовет открытие топливорегулирующего клапана котла и увеличение количества поступающего к форсункам топлива.
Если же по какой-либо причине возрастает давление топлива перед форсунками до значения, не соответствующего сопротивлению топочного фронта котла, то корректор соотношения, реагируя на это увеличение, через суммирующее реле вызовет прикрытие регулирующего подачу топлива клапана, которое будет продолжаться до тех пор, пока не восстановится нарушенное равновесие. В обоих случаях корректор, измеряя количества воздуха и топлива, стремится сохранить их соотношение, заданное при настройке,
Корректор соотношения «топливо -- воздух» практически безынерционен.
3. Расчет оптимальных настроечных параметров САР
3.1 Обработка статической, динамической характеристики и характеристической функции
Поскольку в соответствии с заданием перемещения сервомотора прямо пропорциональны изменениям топливоподачи к форсункам котла. Поэтому коэффициент усиления сервомотора Kc равный отношению изменения топливоподачи (выход) к изменению управляющего сигнала (вход), в безразмерной форме равен единице. Следовательно, коэффициент усиления разомкнутой системы (в безразмерной форме)
Ko = KcKoR = 1.
Величина ступенчатого воздействия на входе сервомотора (в безразмерной форме) имеет вид:
.
По исходным данным задания построим график переходной функции системы.
При аппроксимировании переходной функции определяются:
постоянная времени запаздывания по графику, z = 10с
координаты точки перегиба, P = 57,5 кПа, (t - z) = 48,0 c.
По исходным данным и полученному значению z, составляется таблица «Аппроксимирование переходной функции постоянными времени запаздывания и экспоненты To аналитическим методом».
Время интегрирования То определяется по расчету (по таблице),
T0 = 108,4 c.
Передаточной функции разомкнутой системы:
,
причем z = 10 c; K0 = 1; T0 = 108,4 c.
3.2 Определение оптимальных параметров
Расчет коэффициентов настройки производится по формуле:
Для системы ПИ регулятора:
Коэффициенты А, В, С и D выбираются A = 1,3; B = 0,96; С = 2,0; D = 0,74. Определяем
Передаточная функция ПИ регулятора в данном случае запишется в виде:
3.3 Расчет точек на диаграмме Вышнеградского при оптимальных, завышенных и заниженных настроечных параметрах
Рассчитываем для 5 точек: оптимальной (;), усиления завышено (1,5 ;), усиления занижено (0,5; ), время интегрирования занижено (,0,5), время интегрирования завышено ( ;2,5). При этом:
Передаточной функции замкнутой системы:
Приравнивая знаменатель нулю, получаем характеристическое уравнение:
542+(113,4 -5,0)+= 0
Введем новую переменную
И коэффициенты: ; = (113,4-5,0);
= ;
Характеристическое уравнение имеет вид:
Для каждой точки определяем значения А и В, по полученным значениям построим диаграмму Вышнеградского.
Область устойчивости
Область монотонного процесса:
Область, в которой характеристическое уравнение имеет вещественные корни:
Таблица1. Аппроксимирование переходной функции постоянными времени запаздывания z и экспоненты То аналитическим методом
|
Величина |
Время, с |
|||||||||||
|
0 |
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
105 |
120 |
135 |
|||
|
Зарегистрированные в опыте изменения давления пара Р, кПа |
2500 |
2505 |
2525 |
2545 |
2564 |
2582 |
2600 |
2615 |
2625 |
2640 |
||
|
Приращения Р-Р0, кПа |
0 |
5 |
25 |
45 |
64 |
82 |
100 |
115 |
125 |
140 |
||
|
Ординаты Р' переходной функции, определение по рисунку для оси времени (t-z), кПа |
0 |
20 |
40 |
60 |
78,75 |
97,5 |
111,25 |
126,75 |
136,25 |
143,75 |
||
|
Относительное отклонение давления |
0 |
0,008 |
0,016 |
0,024 |
0,0315 |
0,039 |
0,0445 |
0,051 |
0,055 |
0,058 |
||
|
Безразмерные отклонение на единицу входного воздействия u, (?= 0,08) |
0,0000 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,3938 |
0,4875 |
0,5563 |
0,6338 |
0,6813 |
0,7188 |
||
|
y=-Ln (1-u) |
0,00 |
0,1054 |
0,2231 |
0,3567 |
0,5005 |
0,6685 |
0,8126 |
1,0046 |
1,1435 |
1,2687 |
||
|
y*t |
0 |
1,58 |
6,69 |
16,05 |
30,03 |
50,48 |
73,13 |
105,48 |
137,22 |
171,27 |
591,59 |
|
|
t2 |
0 |
225 |
900 |
2025 |
3600 |
5625 |
8100 |
11025 |
14400 |
18225 |
64125 |
Таблица 2. Расчёт координат точек САР на диаграмме Вышнеградского
|
Показатель |
Настроечные параметры |
Коэффициенты характеристического уравнения |
Координаты точек на диаграмме Вышнеградского |
||||||
|
KR |
Tu |
a0 |
a1 |
a2 |
a3 |
A |
B |
||
|
Оптимальное значение |
13 |
37 |
20054 |
1791 |
453 |
13 |
1,03 |
3,02 |
|
|
Усиление завышено |
19,5 |
37 |
20054 |
588 |
661 |
19,5 |
0,329 |
3,36 |
|
|
Усиление занижено |
6,5 |
37 |
20054 |
2993 |
245 |
6,5 |
2,2 |
2,59 |
|
|
Время интегрирования завышено |
13 |
92,5 |
50135 |
4477 |
1230 |
13 |
1,4 |
6,03 |
|
|
Время интегрирования занижено |
13 |
18,5 |
10027 |
895,4 |
189 |
13 |
0,8 |
1,59 |
Уравнения на диаграмме:
АВ: АВ=1
LED: 2A3 - 9AB+27 = 0
DEF: A2B2 - 4(A3 + B3) + 18AB - 27 = 0
4. Методика проведения эксперимента
Определение статической характеристики регулятора.
Объекту задают различные нагрузки от минимальной до номинальной. В специальном бланке фиксируют дату и время измерения; положение настроечных приспособлений; значение нагрузки (или косвенного ее показателя); значение регулируемой величины; положение регулирующего органа; параметр вспомогательной энергии, питающей систему регулирования; выходные сигналы основных звеньев цепи регулирования (регулятора, переключателя, позиционера...). Измерения начинают спустя некоторое время после изменения нагрузки. Величина этого интервала зависит от инерционных свойств объекта и цепи регулирования и обычно измеряются минутами. Необходимое условие успешного проведения этих операции - стабильность внешней нагрузки на объект и параметров вспомогательной энергии, используемой регуляторами. Поэтому прежде чем приступить к записям перечисленных величин, следует убедиться в стабильности режима по изменению показания приборов.
Определение динамической характеристики регулятора.
Подключая и отключая добавочную нагрузку на котел, нужно наблюдать за изменением давления пара в переходном процессе. Перед каждым отключением пли подключением потребителя пара следует попеременно изменять на одно деление по шкале значения настроечных параметров «Коэффициент усиления» и «Время интегрирования». При этом возрастание величины «Коэффициент усиления» вызовет уменьшение величины отклонения давления пара от поминальной, но переходный процесс будет приближаться к колебательному. Уменьшение величины параметра «Время интегрирования» сокращает время переходного процесса, но приближает его к колебательному даже в большей степени, чем при изменении параметра «Коэффициент усиления».
Оптимальная настройка САР получается за счет увеличения параметра «Коэффициент усиления» и уменьшения параметра «Время интегрирования». При этом должны выполняться следующие условия настройки: переходный процесс изменения давления пара в котле должен заканчиваться не позднее чем через 5 минут после изменения нагрузки, показания манометра не должны превышать, номинальное значение давления более чем на 0,02 МПа. Время регулирования процесса определяется периодом от момента скачкообразного изменения нагрузки до момента, когда давление пара в последний раз достигнет отклонения ±0,02 МПа от номинального значения.
5. Эксплуатация САР давлением пара
Основными условиями надежной и качественной работы САР являются чистота и постоянство давления сжатого воздуха, подаваемого к элементам системы. Поэтому необходимо периодически проверять работу и состояние фильтров и редукторов.
В нижней части редукционной очистительной станции предусмотрен клапан продувания, который необходимо периодически приоткрывать. Фильтрующий патрон вынимают через крышку нижней коробки и промывают.
Время от времени следует подтягивать крепежные винты крыши мембраны, чтобы предотвратить утечку управляющего воздуха. Периодически надо подтягивать уплотнения штоков и при необходимости сменять набивку.
Следует проверять состояние котлового уплотнения маховика ручного управления штоком мембранного привода регулирующего клапана в месте его прохождения через крышку мембраны.
Перевод управления воздушной заслонкой с автоматического на дистанционное, при котором командное давление устанавливается со щита управления вручную посредством реле пропорциональности, осуществляется вращением маховика переключателя.
Переход от автоматического к полуавтоматическому управлению совершается через положение (промежуточное), необходимое для выпуска сжатого воздуха из левой полости реле в атмосферу и установления вращением маховика для пропорциональности такого же давления, какое было до переключения (чтобы сервомотор остался в первоначальном положении).
При переходе от полуавтоматического управления к автоматическому переключатель предварительно переводится в положение IV (промежуточное), необходимое, как и положение , для предотвращении возможного броска сервомотора в момент переключения. В положении IV сжатый воздух от главного регулятора (командное давление) поступает в левую камеру реле. Однако магистраль сжатого воздуха, идущая в камеру приемника сервомотора, остается запертой, и сервомотор сохраняет первоначальное положение.
Заключение
В работе показана конкретная конструкция САР давления пара в котле, был правильный выбор настроечных параметров, представлена методика проведения эксперимента и эксплуатации…
Во время выполнения работы были приобретение навыков самостоятельного анализа статики и динамики систем автоматического регулирования на основе данных, которыми может располагать судовой механик в эксплуатационных условиях, определение значений настроечных параметров автоматических регуляторов, обеспечивающих оптимальные режимы работы оборудования, изучение правил технического обслуживания автоматизированных систем.
Список используемых источников
1. Сыромятников В.Ф. Основы автоматики и комплексная автоматизация судовых пороэнергетических установок. - Л.: Судостроение, 1980.
2. Сыромятников В.Ф. Наладка автоматики судовых энергетических установок. -Л.: Машиностроение, 1983.
3. Беляев И.Г. Автоматизация судовых энергетических установок. - М.: Транспорт, 1991.
4. Толшин В.И. Автоматизация судовых энергетических установок. -М.: Транспорт, 2003.
5. Нелепин Р.А. Автоматизация судовых энергетических установок -СПб, 2003. - Л.: Судостроение, 1986.
Приложение
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Анализ технологического процесса как объекта управления. Комплекс технических средств, на базе которого реализована система регулирования. Структурная схема математической модели системы автоматического управления давлением пара в барабане котла.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.12.2014Характеристика объекта управления (барабана котла), устройства и работы системы автоматического регулирования, ее функциональной схемы. Анализ устойчивости системы по критериям Гурвица и Найквиста. Оценка качества управления по переходным функциям.
курсовая работа [755,4 K], добавлен 13.09.2010Элементы рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке. Схема конструкции парового котла. Описание схемы автоматизации объекта, монтажа и наладки системы автоматического регулирования. Расчет чувствительности системы управления подачей пара.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 03.09.2013Разработка системы автоматического регулирования давления пара в уплотнениях турбины. Выбор структуры автоматической системы и технических средств. Составление заказной спецификации. Проектирование монтажной схемы системы, выбор регулирующего органа.
курсовая работа [198,1 K], добавлен 30.04.2012Основные понятия о системах автоматического управления. Выборка приборов и средств автоматизации объекта. Разработка схемы технологического контроля и автоматического регулирования параметров давления, расхода и температуры пара в редукционной установке.
курсовая работа [820,3 K], добавлен 22.06.2012Выбор структуры автоматической системы регулирования давления пара в деаэраторе. Составление заказной спецификации. Выбор проводов, кабелей и защитных труб. Конструкторская разработка общего вида щита. Расчет регулирующего органа автоматической системы.
курсовая работа [508,2 K], добавлен 22.10.2013Принцип действия исследуемой системы автоматического управления давления в химическом реакторе, построение сигнального графа и разработка математической модели. Определение, анализ параметров главного оператора, контурных и сквозных передаточных функций.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 01.10.2016Динамические свойства объекта регулирования и элементов системы автоматического регулирования. Определение параметров типового закона регулирования. Параметры передаточных функций. Параметры процесса регулирования на границе устойчивости системы.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 07.08.2015Исследование системы автоматического регулирования на устойчивость. Нахождение передаточного коэффициента системы и статизма системы. Построение кривой переходного процесса и определение показателей качества. Синтез системы автоматического регулирования.
курсовая работа [757,3 K], добавлен 26.08.2014Рассмотрение системы автоматического регулирования запарного котла. Изучение функциональной схемы, установление принципов действия системы. Описание расходомера, составление его классификации, расчет основных характеристик данного элемента котла.
курсовая работа [723,5 K], добавлен 26.03.2015
