Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Марта 2014 в 15:38, курсовая работа
В данной курсовой работе был проведен синтез САУ методом логарифмических амплитудных частотных характеристик.
Синтез системы методом ЛАЧХ сводится к введению в систему корректирующего устройства, которое сделает систему устойчивой с заданными показателями качества.
Вначале провели оценку показателей качества исходной системы с помощью математического пакета MatLab: система имела малый запас по фазе и большую величину перерегулирования переходного процесса. Следовательно, сделали вывод, что системе необходима корректировка путем введения корректирующего устройства.
Задача проецирования свелась к определению корректирующего устройства (КУ) и его параметров, обеспечивающего заданные показатели качества системы.
Введение
В современном мире трудно представить себе жизнь без использования топлива, причем не в первобытном смысле – путем сжигания и только, а с максимальным использованием его теплового потенциала. Имеется ввиду использование теплоты сгорания топлива для ведения технологических процессов а также в энергетических установках непосредственно или путем передачи ее с помощью промежуточного теплоносителя. Одним из самых распространенных теплоносителей является бурый уголь и лигнит.
Бурый уголь и лигнит используется для бытовых нужд как дешевое топливо, более эффективно его применение — в тепловых электростанциях.
Можно долго перечислять сферы применения бурого угля, но в нашей работе стоит цель разобраться, как получить промышленные количества бурого угля и лигнита, как работает мельница-вентилятор, как происходит ее автоматическое регулирование.
1.1 Описание установки как объекта автоматизации
Мельницы-вентиляторы предназначены для размола до пылевидного состояния бурого угля и лигнита с одновременной сушкой и транспортировкой пылегазовой смеси в системах пылеприготовления котлов. Мельница изготавливается с левым или правым вращением ротора.
ТОПКИ С МЕЛЬНИЦАМИ-ВЕНТИЛЯТОРАМИ
Горение высоковлажных топлив при недостаточно высоких температурах в топочной камере, обусловливаемых их невысокой адиабатической температурой горения, происходит недостаточно интенсивно, а вследствие ограниченных условий подсушки — недостаточно устойчиво. Сжигание высоковлажных бурых углей и фрезерного торфа можно значительно интенсифицировать глубокой подсушкой в системе пылеприготовления. В топках с молотковыми мельницами, развивающими малый напор, нельзя отбирать газы из топки для сушки топлива. Поэтому возможности сушки ограничиваются допустимой температурой подогрева воздуха в воздушном подогревателе, не превышающей практически 40СРС. В системе пылеприготовления с мельницами-вентиляторами (М-В) в качестве сушильного агента используются продукты сгорания с температурой 900—1000°С, отбираемые из верхней части топки. Так, например, если горячим воздухом фрезерный торф с начальной влажностью №р=50% можно сушить до №пл=35-38%; то газами сушку можно довести до № пл = 20-25%. При поступлении на станцию более влажных торфов роль сушки увеличивается. На рис. 1.1 изображена топка с МВ и прямым вдуванием парогенератора ПК-38 производительностью 75 кг/с для назаровского угля. Под действием разрежения, создаваемого мельницей-вентилятором, через газозаборное окно 2 отбираются топочные газы.
Рис.1.1. Топка с мельницами-вентиляторами
По газоходу 3 они поступают в сушильную камеру 6, а затем в мельницу. В сушильную камеру в горячее газы по течке 4 питателем 5 подается топливо. Для регулирования температуры сушильного агента - газовоздушной смеси в газоход 3 по воздуховоду 7 подается горячий воздух. Угольная пыль в потоке отработанного сушильного агента из мельницы-вентилятора через пылепровод 8 подается в центральный канал вихревой горелки 9. Вторичный воздух подается в горелку через воздухопровод 10. Мельницы-вентиляторы развивают напор в 2—2,5 кПа (200- 250 мм вод. ст.), что позволяет применять высоконапорные горелки. Благодаря глубокой подсушке высоковлажного топлива топочными газами или их смесью с горячим воздухом в топке с мельницей-вентилятором зажигание устойчивое, у корня факела температура высокая и при сжигании фрезерного торфа достигает 900-1000°С. Рециркуляция газов, отбираемых для сушки из верхней части топочной камеры, при сбросе отработанного сушильного агента через горелки приводит к снижению адиабатической температуры горения. Например, при газовой подсушке фрезерного торфа с влажностью от №р=50% до W™=25% адиабатическая температура, подсчитанная по формуле, равняется 1600оС, тогда как при воздушной сушке, см. формулу она составляет 1690 С. Уменьшение адиабатической температуры горения и балластирование инертными газами снижает эффективность интенсификации процесса горения газовой сушкой топлива. В ряде случаев эксплуатации топок при газовой сушке с повышенной степенью рециркуляции по сравнению с работой топки при сушке топлива горячим воздухом температура газов на выходе из топки не понижалась, а, напротив, несколько повышалась. Поэтому применять газовую сушку следует с оптимальной степенью рециркуляции. Для этого следует отбирать газы в меньшем количестве, но с возможно высокой температурой и добиваться уменьшения присосов воздуха в системе пылеприготовления, а сушку вести до оптимальной влажности пыли.
При эксплуатации топок с прямым вдуванием ввод в топку всего организованно подаваемого воздуха и поступающего в виде присосов в системе пылеприготовления через горелки облегчает регулирование воздушного режима с соблюдением требуемого соотношения «топливо — воздух».
Мельницы-вентиляторы выпускаются различных типоразмеров и применяются для парогенераторов как малой, так и большой производительности. Мельницы-вентиляторы как мельничный агрегат достаточно надежны и экономичны в работе. Некоторое снижение надежности наблюдается при их работе на фрезерном торфе из-за попадания в них металлических предметов, поступающих вместе с торфом с торфопредприятий. Благодаря простоте конструкции, достаточно высокой экономичности и надежности работы, а также невысокой стоимости топки с мельницами-вентиляторами наводят все большее применение для сжигания влажных бурых углей и фрезерного торфа.
Мельница представляет собой агрегат, который одновременно выполняет функции мелющего механизма и вентилятора, транспортирующего потоком воздуха готовую пыль. В верхнюю часть газозаборной шахты поступают горячие газы, отсасываемые из топки, и одновременно топливо, с которого снимается поверхностная влага, снижающая температуру сушильного агента на входе в мельницу. Размол топлива производится быстро вращающимся ротором за счет ударного и истирающего действия. Размолотое топливо из зоны размола выносится сушильным агентом в сепаратор, где происходит отделение из пылевоздушной смеси крупных фракций топлива и возвращение их на домол. Конструкцией сепаратора предусмотрена регулировка тонкости готовой пыли. Готовая угольная пыль воздушным потоком направляется по пылепроводам к горелкам котла. Изменение вентиляционной производительности мельницы осуществляется регулировочно-отсечным шибером, установленным на выходе из сепаратора. В силу своих конструктивных особенностей мельница МВ проста и надежна в эксплуатации.
Мельница-вентилятор (МВ) (рис.1.2) предназначена для размола, главным образом, высоковлажных бурых углей и фрезерного торфа. Применяют топки с МВ в котлоагрегатах средней производительности. Мелющим органом МВ является массивная крыльчатка 1 (рис. 1.2) с частотой вращения 380... 1470 об/мин, расположенная в бронированном корпусе б. К мельнице присоединена шахта 2, в которой происходит начальная сушка топлива топочными газами, отсасываемыми МВ из топочной камеры. Для охлаждения газов перед МВ до необходимой температуры используется менее горячий воздух. Температура газовоздушной смеси перед МВ составляет 250... 330 °С. Окончательная подсушка топлива происходит в корпусе мельницы. Аэропыль из МВ выносится в центробежный сепаратор 4, в котором крупные частицы отделяются от готовой пыли и снова попадают по течке 5 в мельницу. Готовая пыль по ступает по пылепроводу 3 к горелкам.
1 — крыльчатка; 2 — сушильная наклонная шахта; 3 — пылепровод к горелкам; 4 центробежный сепаратор; 5— течка для возврата крупных фракций топлива; б — бронированный корпус
Рисунок 1.2 Мельница-вентилятор:
Системы пылеприготовления с МВ компактны и просты по конструктивному оформлению, имеют низкие капитальные затраты и несложны для обслуживания.
1.2 Описание основных элементов мельницы-вентилятора
Для сжигания пылевидного топлива применяют круглые и щелевые горелки. Они размещаются фронтально — на передней стенке, встречно — на боковых стенках, а также по углам топки. Для фронтального и встречного расположения применяют круглые турбулентные горелки, создающие короткий факел.
Схемы турбулентных пылевых горелок ЦКТИ-ТКЗ приведены на рисунке 1.4. В этих горелках пылевоздушная смесь вводится в топку через кольцевой канал и затем поток ее расходится в топочном объеме в виде полого конуса. Двигаясь в глубину, воздушный поток захватывает и подсасывает часть топочных газов (рис. 1.5), вследствие чего внутри объема, ограниченного конусообразным потоком, возникает разрежение, тем большее, чем больше скорость движения потока. Этим обеспечивается устойчивое и непрерывное движение газов высокой температуры из глубины топочной камеры к внутренней Поверхности конусообразного потока пылевоздушной смеси. Воспламенение угольной пыли под воздействием подведенной с газами теплоты возникает на внутренней поверхности пылевоздушного потока и распространяется в глубь его.
Рисунок 1.3 Турбулентные пылевые горелки ЦКТИ-ТКЗ:
а — пылеугольная; б — пылегазовая; 1 — короб вторичного воздуха; 2 — улитка первичного воздуха; 3 — подача воздуха по осевому каналу; 4 — подача пылевоздушной смеси (аэросмеси); 5 — подача вторичного воздуха; 6 — обмуровка котла; 7 — завихривающие лопатки вторичного воздуха; 8 -два кольцевых канала вторичного воздуха; 9 - труба для мазутной форсунки; 10 — мазутная форсунка механического распыливания; 11 - осевой канал для воздуха; 12 - кольцевой канал для выхода аэросмеси в топочную камеру; 13 - кольцевой короб для подачи газа; 14 — труба подачи газа; 15 - выход газа в топочную камеру; 16 — газовый электрозапальник
Рисунок 1.4 Схема смесеобразования на выходе из круглой горелки:
I – пылевоздушная смесь; II – вторичный воздух
1.3 Техническое задание на разработку АСУ ТП
1.3.1 Цель создания автоматизированной системы управления и производством
До начала внедрения автоматизированной системы управления М-В, обеспечивающая подготовку и подачу топочных газов к котлу, регулирование технологическим процессом шло в ручном режиме, поэтому при отработке системы управления основной задачей являлось получение стабильно расхода к горелкам и регулирование скорости приводного вала дробящего механизма, т.к. большая часть нагрузки ложиться именно на него.
Целью создания АСУТП является повышение технико-экономических показателей работы предприятия за счет:
2.2 Выполняемые функции
Для реализации поставленной цели АСУ ТП должна выполнять следующие функции:
2.3 Основные технологические требования, к системам СПБТ И АСУ
Основные технологические требования, предъявляемые к системам СПБТ И АСУ процесса ППТГ с МВ, определяются необходимостью поддержания заданного диапазона температур пылевидного топлива и расхода топочного газа, что накладывает высокие требования к точности приборов измерения и исполнительных механизмов.
Основные требования, предъявляемые к системе СПБТ И АСУ, характеризуются необходимостью по определенной программе, обусловленной технологическими требованиями, изменять и стабилизировать температурный режим процесса, а также расход топливного газа.
АСУ ТП ППТГ (подготовки и подачи топочных газов) с М-В должна обеспечивать:
- стабилизацию режимов ППТГ и обеспечение стабильного расхода топочного газа с заданными характеристиками при минимальных затратах энергетических и сырьевых ресурсов;
- замену устаревшего контрольно-
- повышения надёжности работы ППТГ;
- создания автоматизированных средств предупреждения нештатных и аварийных ситуаций;
- создания благоприятных
условий труда для
На уровне управляющих контроллеров должны быть предусмотрены средства противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ).
Для обеспечения повышенной отказоустойчивости аппаратного комплекса в систему должны быть включены средства дублирования электропитания и управляющей аппаратуры.