Проектирование АСР топливосжигания судовых котельных установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование АСР топливосжигания судовых котельных установок

1. Назначение и задачи автоматического регулирования процесса горения топлива СПК. Режимы работы СПК

автоматический горение котел

Система топливосжигания предназначена для подвода и качественного и полного сжигания топлива в топке котла. Для этого существует топливная система, состоящая из топливной расходной цистерны, винтового электроприводного насоса, парового топливного подогревателя поверхностного типа и форсунки и регулирующей топливной аппаратуры. Винтовые электроприводные топливные насосы используются в связи с тем, что забор топлива происходит с глубины танка. В связи с тем, что производительность таких насосов определяется их числом оборотов, то в зависимости от нагрузки котла топливные насосы работают на различных скоростях. Для обеспечения полного сжигания топлива его необходимо подогреть до необходимой вязкости (температуры). В топливной системе автоматически регулируется давление, перепад давления и вязкость (температура).

Регулируемые величины и контуры регулирования АСР топливосжигания СПК.

АСР топливосжигания предназначена для выработки пара требуемых параметров и в необходимых количествах при оптимальных б и максимальном КПД. АСР является многоконтурной со взаимосвязанными контурами (давление пара, давление топлива, давление воздуха).

Контуры регулирования:

1. Давление пара в котле с гидравлическим П-регулятором, работающим в режиме стабилизации и его регулирующее воздействие оказывает влияние на задающее устройство регулятора. ОР - котел как объект регулирования давления пара.

2. Давление топлива в топливной магистрали с ПИ-регулятором, работающим в режиме слежения. ОР - участок топливного трубопровода от напорного фланца топливного насоса до фронта котла.

3. Давление воздуха, подводимого в топку котла с И-регулятором, работающим в режиме слежения. ОР - воздуховод от дутьевого вентилятора до фронта котла.

4. Вязкость топлива с ПИ-регулятором, работающим в режиме стабилизации. ОР - паровой топливоподогреватель как объект регулирования вязкости топлива.

5. Давление пара на распыл с И-регулятором, работающим в режиме стабилизации. ОР -- участок трубопровода от регулирующего органа до фронта котла.

6. Перепад давления топлива на топливном клапане, установленном перед фронтом котла с регулятором, работающим в режиме стабилизации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1 Принципиальная схема системы АСР топливосжигания судового котла

Гидравлическая АСР. По типу структурной схемы АСР относится к системам топливо-воздух. Система всережимная, непрямого действия, с водяными усилительными реле и поршневыми ИМ, обеспечивает поддержание давления пара одновременно в двух котлах (на схеме приведена часть системы, обеспечивающая работу одного из котлов), оборудованных паромеханическими форсунками.

Общий для двух котлов П-регулятор давления пара посредством сильфона 2 измеряет давление в главном паропроводе. В установившемся режиме усилие от сильфона уравновешено задающей пружиной 1 и пружиной 4 обратной связи (на нее воздействует лекало А), заслонка усилительного реле находится в среднем положении, поршень исполнительного механизма 16 неподвижен и через кривошипно-шатунный механизм и шестерни удерживает вал 5 в положении, определяемом нагрузкой котла. Углом поворота вала 5 определяются степень открытия топливорегулирующего золотника 20 и, следовательно, подача топлива к распределительному коллектору 14 форсунок, а также задание регуляторам давления топлива и расхода воздуха - соответствующим воздействием профильных лекал Б и В на измерители 8 и 18. Топливо к золотникам 20 подается насосом через подогреватель 24, фильтры 23, а часть топлива через клапан 30 направляется на слив. Подача воздуха в топку определяется положением воздухорегулирующих заслонок, расположенных на всасывании котельных вентиляторов 12.

При отклонении давления в главном паропроводе от заданного усилие от сильфона 2 изменяется и равновесие сил в измерителе нарушается. Заслонка усилительного реле отклоняется, под действием перепада давлений воды поршень 16 ИМ перемещается, вал 5 с закрепленным на нем золотником 20 поворачивается и подача топлива к форсункам изменяется. При повороте вала лекало А изменяет натяжение пружины 4 регулятора давления пара, заслонка усилительного реле возвращается в среднее положение, движение поршня 16 ИМ и вала прекращается. Так как при новой нагрузке котла усилие пружины 4 обратной связи будет иным, заслонка усилительного реле возвратится в среднее положение при значении давления пара, отличном от того, которое предшествовало переходному процессу, т. е. регулятор поддерживает давление с неравномерностью (чем больше нагрузка котла, тем ниже значение давления пара). Степень неравномерности устанавливается посредством подбора профиля лекала А и составляет 8-10%. Время ИМ регулируется дроссельным клапаном. Настройка регулятора на требуемое значение давления пара осуществляется изменением натяжения задающей пружины 1. Одновременно лекала Б и В изменяют задание регуляторам давления топлива и расхода воздуха.

Программа изменения давления топлива в распределительных коллекторах в зависимости от нагрузки определяется профилем лекала Б, изменяющим натяжение задающей пружины регулятора давления топлива (общего для двух котлов). При- воздействии лекала равновесие сил, действующих на рычаг регулятора со стороны задающей пружины, пружины изодромной обратной связи и давления топлива на сильфон, нарушается. Заслонка усилительного реле отклоняется от среднего положения, и поршень 29 ИМ изменяет степень открытия клапана 30 слива топлива до тех пор, пока давление в топливопроводе перед форсунками не будет соответствовать значению давления, установленному натяжением задающей пружины. Изодром 7, оказывая временное отрицательное воздействие на измеритель, уменьшает колебания системы топливоподачи при резких изменениях нагрузки котла. Время изодрома устанавливается изменением степени открытия дроссельного клапана 6.

Регулятор расхода воздуха измеряет перепад давлений на фронте котла посредством мембраны измерителя 18. Программа для работы регулятора вводится посредством лекала В, измеряющего натяжение пружины19. Нарушение равновесия сил пружин 17 и 19 и перепада давлений на мембране приводит к отклонению заслонки усилительного реле из среднего положения и перемещению поршня ИМ 11 до тех пор, пока положение воздухорегулирующих заслонок на всасывании вентилятора 12 не обеспечит заданного расхода воздуха. При необходимости изменения подачи воздуха на всех установившихся режимах работы котла следует изменить натяжение пружины 17 измерителя, а при нарушении подачи воздуха только на отдельных режимах - профиль лекала В.

Необходимая температура топлива за фильтрами 23 поддерживается общим для двух котлов П-регулятором. Давление паров жидкости на сильфон измерителя 28 уравновешено задающей пружиной 27 и пружиной 26 обратной связи. При отклонениях температуры топлива от заданного значения давление на сильфон изменяется и равновесие сил в измерителе нарушается, в результате ИМ изменяет степень открытия клапана 25 подачи пара к топливоподогревателю 24. Так как топливный насос работает с постоянной подачей, а слив топлива осуществляется после подогревателя, то в установившихся режимах расход топлива через подогреватель неизменен, что позволяет П-регулятору поддерживать постоянное значение температуры топлива при всех нагрузках котла.

Давление распыливающего пара, подаваемого к паромеханическим форсункам, поддерживается постоянным на всех нагрузках котлов И-регулятором, который измеряет давление пара в коллекторе 13 посредством сильфонного измерителя 22 и изменяет степень открытия дросселирующего золотника 21. Настройку регулятора осуществляют изменением натяжения его задающей пружины.

При повороте вал 5 лекалами воздействует на микровыключатели 9 и 15, которые обеспечивают различные частоты вращения соответственно котельных вентиляторов и топливных насосов.

Указанная ЛСР позволяет также осуществлять полуавтоматическое и ручное управление котлами. Полуавтоматическое управление двумя котлами осуществляется вращением одного из маховиков 3. Для этого обводной кран регулятора давления пара открывают, сообщая полости ИМ. Для полуавтоматического управления одним из котлов рукоятки 10 устанавливают вправо или влево, разобщая тем самым часть вала 5 и устраняя действие на эту часть регулятора давления пара, что позволяет посредством маховика 3 управлять одним из котлов при работе другого в автоматическом режиме.

Ручное управление котлами осуществляется ручными приводами регуляторов давления пара, давления топлива, расхода воздуха, температуры топлива, давления распыливающего пара.

Принцип действия гидравлической ЛСР топливосжигания котлов КВГ 80/80 танкеров типа «Крым» аналогичен принципу действия рассмотренной системы. Отличительными особенностями этой ЛСР являются: использование ПИ-регуляторов давления топлива и расхода воздуха для увеличения динамической устойчивости процессов регулирования; наличие дополнительно к П-регулятору температуры топлива П-регулятора вязкости; дополнительно применен регулятор перепада давления топлива (для предотвращения влияния гидравлических сопротивлений топливопровода на заданное лекалом давление топлива перед форсунками); на валу, вращаемом посредством ИМ регулятора давления пара, установлен ряд дополнительных лекал, обеспечивающих включение корректирующих и защитных устройств.

2. Топливная магистраль как объект регулирования по давлению топлива

Поддержание заданного давления в топливной магистрали в судовых котельных установках обычно осуществляется воздействием регулятора на сливной клапан из напорной магистрали.

Схемы подачи топлива в топку котла могут быть различными в зависимости от типа форсуночных устройств. В судовых котлах наибольшее распространение получили механические сливные (со сливом топлива из вихревой камеры распылителя) и паромеханические форсунки. С точки зрения решения задач автоматизации основной характеристикой форсунок является глубина регулирования, т. е. отношение минимального расхода топлива через форсунку к максимальному. У механических форсунок расход топлива регулируется давлением перед ними. Так как располагаемый напор топливного насоса ограничен, глубина регулирования механических форсунок невелика. Например, при напоре топливного насоса 32 кгс/см² и минимальном давлении, необходимом для качественного распыливания мазута, 8 кгс/см² глубина регулирования форсунки будет 2.

Чтобы достичь плавного расхода топлива, обеспечивающего работу котла во всем диапазоне нагрузок при оборудовании его механическими форсунками, необходимо осуществить количественно-качественное регулирование (рис. 69, а). Включением и выключением форсунок управляет регулятор давления пара РПД, воздействуя на включающие золотники ВЗ, а регулятор давления топлива РДТ по заданию от регулятора давления пара изменяет давление перед форсунками от минимума до максимума

при включении очередной форсунки и от максимума до минимума - при выключении, воздействуяна сливнойклапан.

Сливные механические форсунки имеют значительно большую глубину регулирования, чем механические, однако при их применении, особенно на малых нагрузках, сливается значительное количество горячего топлива в расходную цистерну, поэтому применение только сливных форсунок на главных котлах нецелесообразно. Обычно топочный фронт котла оборудуется одной-двумя сливными форсунками и несколькими механическими.

Плавное изменение расхода топлива достигается изменением числа включенных механических форсунок и изменением подачи сливных. В этом случае регулятор давления пара воздействует на включающие золотники ВЗ, изменяя количество работающих форсунок, и на сливной золотник СЗ, изменяющий подачу сливных форсунок. Регулятор же давления топлива поддерживает давление перед золотниками постоянным в диапазоне нагрузок до включения всех форсунок. Если возникает необходимость увеличения подачи топлива при всех включенных форсунках, регулятор давления топлива соответственно перестраивается на поддержание более высокого давления по команде от регулятора давления пара.

Наибольшую глубину регулирования имеют паромеханические форсунки, так как распыливание топлива у них осуществляется с помощью пара и не зависит от давления топлива. Глубина регулирования паромеханических форсунок составляет примерно 1:10, Что позволяет обеспечить весь диапазон нагрузок котла без включения и выключения форсунок. Расход топлива регулируется регулятором давления топлива РДТ, который поддерживает давление перед форсунками в соответствии с заданием от регулятора давления пара РДП.

Топливная магистраль как объект регулирования давления топлива обладает свойствами (большое самовыравнивание, отсутствие запаздывания), позволяющими использовать наиболее простые И-регуляторы. Однако опыт эксплуатации показывает, что вследствие изменения характеристик регулирующего органа (износы клапана и седла) устойчивость контура с И-регулятором, особенно при малых нагрузках, с течением времени снижается, т. к. в системе появляются нелинейности и время запаздывания сигналов от объекта к регулятору, поэтому в настоящее время чаще устанавливают ПИ-регуляторы. Выберем в качестве регулирующего блока гидравлический ПИ-регулятор давления топлива с мембранным изодромом, работающим в режиме слежения.

Подача топлива к форсункам в судовых котельных установках обычно осуществляется объемными насосами с электроприводом. Такие насосы работают на всех режимах нагрузки котельной установки с постоянной частотой вращения и, следовательно, с постоянной подачей. Расход топлива в топки котлов поддерживается за счет давления в топливном трубопроводе, которое регулируется сливом избыточного топлива в расходную цистерну. Топливный трубопровод к форсункам судовых котлов составляет небольшую емкость (обычно не более 0,1 м³.), протекающее через него топливо практически несжимаемо. Очевидно также, что топливная магистраль имеет самовыравнивание по давлению.

Исходя из этих положений топливную магистраль как объект регулирования давления можно считать одноемкостным объектом с самовыравниванием, а его инерционностью можно пренебречь, т. е. приравнять время разгона нулю. Тогда уравнение динамики может быть представлено так:

В случае достаточно большей емкости топливного трубопровода, когда его инерционностью пренебречь нельзя, уравнение динамики топливной магистрали по давлению будет уравнением обычного одноемкостного объекта с самовыравниванием:

При изменении нагрузки котла должно быть обеспечено плавное изменение расхода В_т топлива в топку, позволяющее осуществить автоматическое регулирование пара в котел. Это достигается следующими методами регулирования расхода топлива в топку: качественным, путем изменения давления топлива перед форсунками при постоянном количестве работающих форсунок; количественно-качественным - изменением количества работающих форсунок и давления топлива перед ними; комбинированным, при котором в области полных нагрузок котла применяется качественный, а в области малых нагрузок - количественно-качественный метод регулирования.

В зависимости от вида форсуночных устройств используют различные схемы подачи топлива в топку. В судовых котлах нашли применение механические, сливные механические (со сливом топлива из вихревой камеры распылителя) и паромеханические форсунки. Основной характеристикой форсунки является диапазон ее регулирования, т. е. отношение максимального расхода В_макс топлива через форсунку к минимальному В_мин. У механических форсунок диапазон регулирования ограничен и определяется располагаемым напором топливного насоса и минимальным давлением топлива перед форсункой, обеспечивающим качественное распыливание. Например, при давлении насоса Р_тах = 3,6 МПа и минимальном давлении, обеспечивающем качественное распыливание топлива p_min=0,9 МПа, диапазон регулирования форсунки.

Дальнейшее увеличение диапазона регулирования приведет к резкому росту Р_макс. В связи с этим обеспечение малых нагрузок котла может быть осуществлено путем выключения части форсунок.

Схема подачи топлива в топки посредством механических форсунок осуществляется по методу количественно-качественного регулирования. Регулятор давления пара воздействием на включающие золотники управляет включением и выключением форсунок, а регулятор давления топлива по заданию регулятора, воздействуя на сливной клапан, изменяет давление Р_т топлива перед форсунками от минимального до максимального (при включении очередной форсунки) и от максимального до минимального (при выключении).

В схеме подачи топлива со сливными механическими форсунками давление в напорном топливопроводе поддерживается регулятором давления топлива постоянным до включения всех форсунок. При необходимости дальнейшего увеличения подачи топлива по сигналу регулятора давления пара регулятор давления топлива настраивается на поддержание более высокого давления.

По сравнению с механическими сливные механические форсунки обеспечивают больший диапазон регулирования, однако при их использовании большое количество горячего топлива направляется в расходную цистерну, что экономически нецелесообразно и опасно (может возникнуть пожар). Поэтому котел обычно оборудуют одной или двумя сливными форсунками и несколькими нерегулируемыми механическими. Топливный исполнительный орган, которым управляет регулятор давления пара, выполнен обычно в виде блока, содержащего включающие и сливной золотники. Последовательным воздействием регулятора на включающие золотники изменяется количество работающих форсунок, а воздействием на сливной клапан изменяется подача топлива к сливной форсунке.

Наибольший диапазон регулирования (не менее 10) имеют паромеханические форсунки, поскольку распыливание топлива в них осуществляется посредством пара. Это позволяет обеспечить все нагрузки котла без включения и выключения форсунок. Расход топлива в этой схеме регулируется программным регулятором, поддерживающим давление перед форсунками в соответствии с заданием регулятора давления пара. Давление распыливающего пара поддерживается регулятором.

Напорный топливопровод как объект регулирования давления топлива позволяет использовать простые И-регуляторы. Однако вследствие изнашивания в процессе эксплуатации изменяются характеристики ИО и устойчивость контура с И-регулятором уменьшается, Поэтому применяют также и ПИ-регуляторы.

Каждая форсунка снабжается воздухонаправляющим устройством, открытие и закрытие которого (соответственно при подаче топлива к форсунке и прекращении) осуществляется форсуночным ИМ, представляющим собой цилиндр с поршнем, шток которого соединен, с тягами воздухонаправляющего устройства. В полость ИМ над дифференциальным поршнем топливо поступает от включающего золотника через штуцер, а в полость под поршнем -- от напорного топливопровода через штуцер. При закрытом включающем золотнике поршень под действием давления от напорного топливопровода находится в верхнем положении и клапан закрыт. При открытии включающего золотника топливо поступает в полость над поршнем, который перемещается вниз (так как верхняя площадь поршня больше, чем нижняя) и вначале открывает через привод воздухонаправляющее устройство, а затем клапан подачи топлива к форсунке. При закрытии включающего золотника поршень перемещается вверх, закрывая клапан и воздухонаправляющее устройство. Штуцер служит для слива протечек топлива.

Подача топлива к ИМ осуществляется топливным блоком, содержащим комплект золотников, соединенных кинематическим приводом с ИМ регулятора давления топлива.

Рис. 2.1. Принципиальная схема системы автоматического регулирования давления топлива в топливной магистрали

1 - электроприводной винтовой топливный насос; 2 - топливный трубопровод; 3 - паровой топливоподогреватель; 4 - топливный золотник; 5 - паромеханические форсунки котла; 6 - регулятор давления топлива; 7 - сливной топливный клапан.

Работа:

Мазут забирается топливным насосом, который работает с постоянной производительностью, из топливной цистерны и по топливному трубопроводу поступает в топливный подогреватель, а затем через золотник поступает к паромеханическим форсункам, куда также подается воздух, и топливо сжигается.

Паромеханические форсунки обладают большой глубиной регулирования. В связи с этим увеличение нагрузки котла ведет к повышению давления топлива к форсунке, т. е. давление топлива является функцией нагрузки котла по пару. Давление топлива может изменяться от минимального давления 0,5 кгс/см² до максимального - 40 кгс/см².

Для регулирования давления топлива на топливном трубопроводе установлен гидравлический ПИ-регулятор, работающий в режиме слежения, который при отклонении давления от заданного сливает избыток топлива через сливной клапан.

Обозначим:

G_н - производительность топливного насоса;

G_ф - расход топлива в топку котла через форсунку;

G_с - расход топлива через сливной топливный клапан;

P_т - давление топлива (регулируемый параметр);

б - угол поворота регулирующего топливного золотника;

m_с - степень открытия сливного топливного клапана.

В начальный момент времени имеем:

G_н - G_ф.0 - G_c.0 = 0(1)

При нарушении равновесного состояния:

G_н - G_ф - G_c = 0(2)

После вычитания (1) из (2) получим:

ДG_ф - ДG_c = 0(3)

Уравнение (3) является уравнением в общем виде динамики топливного трубопровода как объекта регулирования давления, в котором G_ф и G_c являются переменными величинами:

G_ф=f(P_т,б) и G_с=f(P_т,m_c)(4)

После линеаризации и подстановки соответствующих значений G_ф и G_c в (3) получим:

(5)

Для приведения (5) к безразмерному виду необходимо каждую составляющую этого уравнения умножить и разделить на базисное номинальное значение соответствующей переменной. Для этого введем обозначения безразмерных значений переменных:

- относительное изменение регулируемого параметра;

- относительное изменение регулирующего воздействия;(6)

- относительное изменение нагрузки или возмущающего воздействия.

В результате процедуры деления и домножения на безразмерные переменные с учетом (6):

(7)

Тогда:

(8)

Разделим выражение (7) на G_н:

(9)

Обозначим - коэффициент самовыравнивания

Получим:

zц=-(м+л)(10)

или разделив обе части (10) на z, получим:

ц=-k(м+л)(11)

Уравнения (10) и (11) являются уравнениями, описывающими динамические свойства топливного трубопровода как объекта регулирования давления.

Т. к. и => , то z = 2,

3. Автоматическое регулирование давления топлива. Динамическая характеристика ПИ-регулятора давления топлива

Автоматическое регулирование давления топлива осуществляется гидравлическим изодромным регулятором непрямого действия, реализующим ПИ-закон регулирования. В принципе, запас устойчивости системы настолько велик (это обусловлено безынерционными свойствами объекта регулирования), что возможно применение И-регулятора. Однако в виду того, что в процессе эксплуа-тации гидравлических регуляторов возможно появление транспортного запаз-дывания в импульсных трубопроводах, в качестве регуляторов давления топлива необходимым условием является применение ПИ-регулятора. Запаздывание в передаче сигнала возникает в результате отложения парафиновых составляющих на стенках труб и появления эффекта дросселирования.

Проведем исследование динамических свойств изодромного ПИ-регулятора давления топлива. На основании принципиальной схемы АСР топливосжигания котла составим функциональную схему ПИ-регулятора давления топлива.

Рис. 3.1. Функциональная схема ПИ-регулятора: ЧЭ - чувствительный элемент; ЗЭ - задающий элемент; ЭС - элемент сравнения; ИУ - измерительное устройство; УУ - усилительное устройство; ИМ - исполнительный механизм; РО - регулирующий орган; ГОС - гибкая обратная связь.

Передаточные функции каждого блока регулятора имеют вид:

W(p)_ИУ = k_и - измерительное устройство;

W(p)_УУ = 1 - усилительное устройство;

W(p)_ИМ = - исполнительный механизм;

W(p)_ГОС = - гибкая обратная связь;

W(p)_РО = ±1 - регулирующий орган.

T_c - время сервомотора;

T_и - время изодрома;

k_н - коэффициент усиления по нагрузке;

k_г - коэффициент усиления ГОС.

На основании функциональной схемы ПИ-регулятора, выведем его общую передаточную функцию.

(12)

Используя (12) и зная, что на вход регулятора подается ц (регулируемый параметр) и k_нл (сигнал задания на регулятор), получим уравнение динамики ПИ-регулятора, работающего в режиме слежения:

(13)

В данном регуляторе T_c, T_и, и k_г - настроечные параметры.

При T_c > 0: , где

Последнее выражение иллюстрирует свойство данного ПИ-регулятора. Поскольку изменение k_p влияет как на П так и на И составляющую, то такой регулятор называется со взаимосвязанными параметрами настройки.

Динамическая характеристика ПИ-регулятора давления топлива и графический метод определения его настроечных параметров представлены на рис. 4.

Рис. 3.2 Динамическая характеристика ПИ-регулятора

4. Статика и динамика АСР давления топлива в топливной магистрали

На основании принципиальной схемы системы топливосжигания рис. 1.1 составим функциональную схему АСР давления топлива (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Функциональная схема АСР давления топлива. ОР - объект регулирования

Для получения математической модели системы автоматического регулирования давления топлива необходимо составить структурную схему АСР. Путем замыкания регулятора в обратную связь с объектом регулирования получим структурную схему замкнутой системы автоматического регулирования со значениями передаточных функций каждого элемента (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Структурная схема АСР давления топлива

Для исследования статики и динамики АСР давления топлива в топливной магистрали необходимо получить уравнение вынужденного движения системы, для чего необходимо получить совместное решение системы уравнений (14).

(14)

Так как регулятор работает в режиме слежения, то возмущение идет на вход регулятора (на его задающее устройство), а это значит, что в уравнении регулятора л=0.

Решить данную систему можно методом подстановки первого уравнения во второе:

(15)

Преобразуем второе уравнение:

(16)

Уравнение 16 характеризует вынужденное движение системы, данное уравнение называется уравнением динамики АСР.

Для получения уравнения статики АСР необходимо все производные приравнять нулю. Получим:

=> (17) - уравнение статики АСР

На основании структурной схемы АСР давления топлива можно вывести передаточную функцию замкнутой системы давления топлива:

В результате проведения модельного исследования АСР давления топлива в топливопроводе котла с использованием ЭВМ были получены статическая и динамические характеристики. Моделирование проводилось по структурной схеме изображенной на рис. 6. На рис. 4.3 представлены переходные процессы при различных значениях скорости нанесения возмущения, которое определяется временем Т_а сервомотора регулятора давления пара.

Рис. 4.3 Переходные процессы при различных значениях Т_а.

1 -- Т_а=6 с; 2 -- Т_а=12 с; 3 -- Т_а=18 с.

Результат исследований влияния коэффициента усиления гибкой обратной связи k_г и времени изодрома Т_и представлены на рис. 4.4 и 4.5.



Рис. 4.4 Переходные процессы при различных значениях постоянной времени изодрома Т_и (5, 25, и 60 с), значение k_гос=0.4.

Рис. 4.5 Переходные процессы при различных значениях k_гос (0.2, 1.2, 2.6), значение постоянной времени изодрома Т_и =10 с.

Построим статическую характеристику АСР давления топлива, для этого воспользуемся уравнением статики (17). Статическая характеристика представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6 Статическая характеристика АСР



Рис. 4.7. Зависимость времени регулирования от коэффициента усиления гибкой обратной связи

Рис. 4.8. Зависимость времени регулирования от времени Та сервомотора регулятора

Выводы

Для полного и качественного сжигания топлива котёл оборудован АСР топливосжигания, которая включает в себя АСР топливоподачи, с контурами регулирования давления и температуры топлива, АСР расхода воздуха и АСР расхода пара на распыл. По заданию курсовой работы более тщательно расмотрена АСР давления топлива. Соотношение подач топлива и воздуха в топку котла должно поддерживаться АСР с высокой точностью, обеспечивающей максимальный КПД и минимум потерь теплоты. Для АСР топливосжигания большой паропроизводительности в данном случае используется гидравлическая АСР. Система всережимная, непрямого действия, с гидравлическими усилительными реле и поршневыми ИМ, обеспечивает поддержание давления пара в котле, оборудованном паромеханическими форсунками. Котёл, как объект регулирования является многомерным, в частности по давлению пара -- одноёмкостным, устойчивым, с малым коэффициентом самовыравнивания и большой инерционностью. Для регулирования давления пара используется П-регулятор. АСР давления топлива является безинерционной из-за несжимаемости жидкости (топлива). Контур давления топлива снабжён ПИ-регулятором непрямого действия для обеспечения астатизма и устойчивости в динамике.

В результате исследования статики и динамики автоматической системы регулирования давления топлива в топливной магистрали котла с ПИ-регулятором были сделаны следующие выводы.

1. Увеличение скорости нанесения возмущения приводит к увеличению времени регулирования.

2. Изменение постоянной времени изодрома в широких пределах не оказывает существенного влияния на переходной процесс.

3. Увеличение коэффициента гибкой обратной связи регулятора приводит к увеличению времени переходного процесса.

4. Во всех случаях полученные переходные процессы имеют монотонный характер без динамического заброса.

Окончательно можно заключить, что применение ПИ-регулятора для автоматического поддержания заданного давления топлива полностью удовлетворяет требованиям к качеству регулирования. Следует отметить, что применение сервомотора регулятора давления пара, определяющего величину задания на регулятор давления топлива, с большой инерционностью (Т_а>10 c) нежелательно из-за существенного увеличения времени регулирования.

Список использованной литературы

1. В. И. Печененко, Г. В. Козьминых. “Основы автоматики и комплексная автоматизация судовых пароэнергетических установок”. Москва «Транспорт» 1979 г.

2. В. Ф. Сыромятников. “Основы автоматики и комплексная автоматизация судовых пароэнергетических установок”. Москва «Транспорт» 1983 г.

3. Н.А. Нелепин. “Элементы судовой автоматики”. Ленинград «Судостроение» 1976 г.

4. Беляев И.Г. “Автоматизация судовых пароэнергетических установок”. -М.: Транспорт, 1991. - 368с.

5. Журенко М. А. Конспект лекций по дисциплине АСУСПСУ.

Размещено на Allbest.ru