Модель системы цифрового автоматического регулирования ПНД

     .                                                             (13)

Исходя из выражения  для передаточной функции объекта  управления, можно сделать вывод, что объект является интегрирующим звеном. Из этого следует, что объект регулирования обладает всеми характеристиками, присущими данному звену.

    

1.5 Математическое моделирование исполнительного механизма.

Передаточную функцию исполнительного  механизма – задвижки можно выделить из передаточной функции ПНД-3 с задвижкой, разделив ее на передаточную функцию  объекта управления:

     .             (14)

 

1.6 Моделирование возмущающих воздействий.

Передаточную функцию возмущающих  воздействий можно вывести из уравнения сохранения энергии (2), приняв за входное воздействие массу  греющего пара, а за выходное – массу жидкости:

     ;

     ;                                                   (15)

Переходя к изображениям, получаем:

     ;                                                   (16)

Передаточная функция  возмущающих воздействий, таким образом, определяется следующим выражением:

     .                                                (17)

Если взять разницу  температур основного конденсата , то тогда

 кДж/кг, а для пара из отводов турбины обычно кДж/кг, то получаем, что . Окончательно получаем следующий вид передаточной функции:

     .                                                                    (18)

Исходя из выражения для передаточной функции возмущающих воздействий, можно сделать вывод, что возмущающие воздействия являются пропорциональным звеном. Из этого следует, что возмущающие воздействия обладают всеми характеристиками, присущими данному звену.

 

2. Выбор датчика.

2.1 Назначение и подбор  определенной модели датчика  уровня.

Датчики уровня (уровнемеры) – это специальные устройства, которые используются для определения уровня жидкостей, порошков и других материалов или сырья в определенных резервуарах, в которых они хранятся, или в рабочей среде. Уровнемеры – абсолютно необходимые приборы в современной промышленности (практически во всех областях) и технике (как, например, у дизельного генератора электрического тока необходимо следить за уровнем дизеля в топливном баке, за уровнем охлаждающей жидкости, уровнем смазочных веществ и так далее).

На сегодняшний  день уровнемеров существует огромное множество, с различными функциями, для различных материалов, уровень  которых необходимо измерять и контролировать. И самое существенное отличие разных уровнемеров – это технологии и принципы их работы, от которых также зависит применение приборов, качество их работы, стоимость и доступность.

Примерами применения уровнемеров можно назвать, например, измерение уровня нефти, нефтепродуктов, кислот, пищевых продуктов, пива, спирта, молока, сжиженного газа, сточных вод, расплавов, фенола и сыпучих продуктов, таких, как руда, цемент, зерно и так далее.

Для целй автоматизации  поддержания уровня КГП в ПНД-3 можно взять преобразователь измерительный уровня буйковый Сапфир22РДУВн. Преобразователь предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, в том числе, со взрывоопасными условиями производства, и обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – уровня жидкости или уровня границы раздела жидких фаз как нейтральных, так и агрессивных сред в стандартный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователь предназначен для контроля сред, не содержащих компонентов, конденсат паров которых замерзает при отрицательной температуре окружающего воздуха, возможной в процессе эксплуатации. В случае наличия таких компонентов преобразователи должны размещаться в обогреваемых шкафах. Преобразователи относятся к изделиям ГСП.

Тактико-технические  характеристики уровнемера представлены в таблице ниже:

Погрешность измерений, %	±0,5; ±1,0
Выходной сигнал, мА	(0—5) (код 05); (0—20) (код  02); (4—20) (код 42) постоянного тока
Климатическое исполнение (для температуры окружающего воздуха)	УХЛ 3.1 (от +5 до +50° С или от +1 до +80° С)   У2 (от +30 до +50° С или от 40 до +80° С)  Т3 (от +10 до +55° С или от 20 до +80° С)
Взрывозащита	— взрывонепроницаемая  оболочка, маркировка «1ExdIIВT4/H »
Температура контролируемой жидкости	от 50 до +120°С; при использовании  теплоотводящего патрубка температура  может быть от 50 до +150° С; с теплоотводящим патрубком при температуре от 200 до 50° С и от +150 до 450° С преобразователи используются в качестве индикаторов уровня
Напряжение питания	— 36 В постоянного  тока
Потребляемая мощность	не более 1,2 В·А
Верхний предел измерений	1600 мм
Плотность среды	400 – 2000 кг/м3
Предельно допускаемое  избыточное рабочее давление	63 МПа
Масса преобразователя	14,5 кг
Масса буйка	3,2 кг
Масса тепловыводящего  патрубка	19,3 кг

 

2.2 Математическое моделирование  датчика.

В структурной схеме  СЦАР датчик включен в обратную отрицательную  связь, охватывающую всю прямую цепь управления.  Датчик является пропорциональным звеном. На вход его подается значение уровня, воспринимаемое буйком, которое он преобразует в выходной токовый сигнал. Предполагается, что сигнал об уровне остается неизменным, изменяется только лишь его физическая природа (отклонение буйка – механическое перемещение, выходной токовый сигнал – электрическая величина). Таким образом, можно сказать, что передаточная функция датчика будет иметь вид:

     .                                                           (19)

 

3. Описание СЦАР.

СЦАР уровня КГП в  ПНД-3 построена на базе аппаратуры АСУТ-1000-2РМ1. АСУТ-1000-2РМ1 включает в  себя блочный щит управления (БЩУ), электронную часть АСУТ (ЭЧ АСУТ), унифицированный комплекс технических средств дистанционного управления, технологической защиты и сигнализации (УКТС), а также технологическое оборудование.

СЦАР предназначена  для:

a) контроля и автоматического регулирования тепломеханических и динамических параметров технологических систем турбинного отделения энергоблока во всех режимах эксплуатации путем формирования по определенному закону управляющих воздействий на исполнительные механизмы, представляющие собой электроприводы с постоянной скоростью перемещения регулирующих клапанов;

b) логического управления запорной и регулирующей арматурой по заданной программе (алгоритму) и при достижении технологическими параметрами (давление, температура, уровень и т.д.), используемыми СЦАР, уставок срабатывания блокировок.

Цифровые регуляторы, входящие в состав СЦАР, обеспечивают поддержание регулируемых параметров в заданных пределах и с заданной степенью точности (в соответствии с техническими требованиями к алгоритмическому обеспечению СЦАР) с учетом сложной обратной связи регуляторов, в состав которой входят влияющие на объект регулирования другие технологические параметры, не являющиеся регулируемыми.

 

3.1 Электронная часть АСУТ.

Программно-аппаратный комплекс ЭЧ АСУТ является информационно-управляющей  системой, предназначенной для автоматизации  управления технологическим процессом производства электроэнергии на Волгодонской АЭС в части реализации функций:

a) регулирования аналоговых параметров технологических систем машзала второго контура энергоблока;

b) управления по блокировкам, связанным с контурами авторегулирования;

c) представления оператору связанной с управляемыми процессами информации;

d) регистрации, архивирования и документирования текущих значений параметров и событий в системе.

Функционирование комплекса  ЭЧ АСУТ обеспечивает:

a) на верхнем (информационном) уровне - связь оператора (ВИУТ) с технологическим процессом и с ЭЧ АСУТ, расположенными на БЩУ средствами представления информации и сигнализации (ОПЭВМ, ПУИ В210-04, В210-05, В250-02);

b) на нижнем уровне - связь УВК ЭЧ АСУТ и средств управления  
БЩУ с технологическим оборудованием средствами УКТС и электротехническим оборудованием.

Комплекс ЭЧ АСУТ включает в себя: 

a) электрогидравлическую систему регулирования (ЭГСР);

b) управляющий вычислительный комплекс системы цифрового автоматического регулирования (УВК СЦАР);

c) информационно-распределительную и контролирующую систему (ИРКС);

d) инструментальную систему.

 

3.1.1 Электрогидравлическая система регулирования.

ЭГСР предназначена  для автоматического разворота, синхронизации, нагружения и разгружения турбины, а также для поддержания на заданном уровне параметров турбоустановки (частота, мощность, давление) в пусковых и эксплуатационных режимах. Входные и выходные сигналы ЭГСР обрабатываются в стойке согласующих устройств (СУ) ЭГСР и УВК ЭГСР.

 

3.1.2 УВК СЦАР.

СЦАР обеспечивает соблюдение пределов и условий безопасной эксплуатации технологического оборудования в различных  режимах работы энергоблока при  подготовке к пуску, в период разворота - останова, нагружения - разгружения  и стационарной работы посредством:

a) контроля и автоматического регулирования технологических параметров турбоустановки и парогенераторов;

b) логического управления запорной и регулирующей арматурой при достижении технологическими параметрами уставок срабатывания блокировок.

ПО СЦАР размещается  в пяти стойках УВК, в шестой - дублируются программы наиболее ответственных и динамичных регуляторов - давления пара в ГПК (БРУ-К) и питания  ПГ (ОРП ПГ).

 

3.1.3 Информационно-распределительная и контролирующая система.

ИРКС исполняет роль концентратора информации и предназначена для:

a) сбора и обработки поступающей от УВК СЦАР и ЭГСР информации о работе технологического оборудования и информации, обеспечивающей контроль работоспособности УВК;

b) для передачи информации ОПЭВМ БЩУ и обмена информацией с ИПЭВМ.

c) для приема от УВС сигналов единого времени и привязки комплекса ЭЧ АСУТ к единому времени.

 

3.1.4 Инструментальная  система.

Инструментальная система (ИС) является средством отображения  и регистрации информации, средством  диалога оператора с комплексом ЭЧ АСУТ.

ИС построена на базе ЭВМ (ПЭВМ) типа IBM, в системный блок которых устанавливается контроллер КДП-П.

Инструментальная система  комплекса ЭЧ АСУТ включает в себя ОПЭВМ БЩУ и ИПЭВМ.

При работе комплекса  ЭЧ АСУТ обе ПЭВМ подключены к ЭЧ АСУТ по двум независимым каналам и являются, в штатном режиме работы, пассивными устройствами, принимающими информацию от ИРКС.

ИПЭВМ устанавливается  в помещении ЭК 1203 ЭЧ АСУТ.

ИПЭВМ предназначена  для:

a) непрерывной регистрации, протоколирования событий и параметров комплекса  ЭЧ АСУТ в объеме не менее 1 КБайта/с с периодичностью 1 с (среднее время накопления информации не менее 48 ч);

b) отображения на дисплее информации о работе СЦАР и ЭГСР, результатов диагностики аппаратуры в штатных режимах работы комплекса ЭЧ АСУТ.

c) построения на дисплее графиков и протоколов изменения технологических параметров комплекса ЭЧ АСУТ.

d) ввода программного обеспечения в УВК;

e) реализации функций СКПО;

f) контроля технических средств ЭЧ АСУТ путем опроса датчиков, вывода массивов УВК на дисплей;

g) коррекции уставок регулируемых параметров (в физических единицах измерения) и коррекции настроечных коэффициентов регуляторов;

h) проведения тестовых проверок УВК при техобслуживании комплекса ЭЧ АСУТ.

ИПЭВМ может работать в активном и пассивном режимах  обмена.

Активный режим работы ИПЭВМ предназначен  для загрузки ПО и для проведения тестовых проверок стоек ЭЧ АСУТ. В этом режиме ИПЭВМ может подключаться как к ИРКС, так и к УВК по КПД к раме А.

Пассивный режим - штатный  режим работы ИПЭВМ в комплексе, с подключением по КПД к раме В  стойки ИРКС.

 

3.1.5 Управляющий вычислительный  комплекс.

Управляющий вычислительный комплекс (УВК) представляет собой конструктивно и функционально законченное устройство, предназначенное для автоматизированного управления технологическим оборудованием турбоустановки в процессах подготовки к пуску, пуска и останова, автоматического регулирования параметров турбогенератора в эксплуатационных режимах, технологического контроля работы турбоустановки и решающее одну из следующих задач:

- цифровое автоматическое  регулирование уровней ПВ в  ПГ;

- цифровое автоматическое  регулирование производительности, разворота, частоты вращения ТПН;