Автоматическое управление подачей угля в топку водогрейного котла

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 622. 532:004.4.
А. Е. Медведев, К.П. Волыков
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ УГЛЯ В ТОПКУ ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА
Водогрейные котлы являются важнейшими элементами в системах отопления и горячего водоснабжения. Эти котлы могут работать на различных видах топлива — газе, мазуте, угольной пыли, кусковом угле. В связи с постоянно растущими ценами на газ и мазут актуальна замена этих дорогих энергоносителей более дешевым угольным топливом, особенно для Кузбасса, являющегося крупнейшим производителем угля в России.
Для повышения эффективности функционирования водогрейных котлов, работающих на кусковом угле, в работе [1] предлагается современная система автоматического регулирования режима работы котла, содержащая подсистемы регулирования подачи воздуха в топку, температуры горячей воды на выходе котла, разряжения в топке котла и скорости движения колосниковой решетки.
Возможны различные способы автоматического управления подачей угля в топку, выполненные на принципе стабилизации на заданном уровне параметров: а) расхода угля- б) температуры в топке- в) температуры горячей воды на выхо-
де котла- г) тепловой нагрузки котла. Практический интерес представляет САУ подачей угля в топку (рис. 1), в которой объединены варианты б) и г) в каскадную систему автоматического регулирования температуры горячей воды на выходе котла с автоматической коррекцией уставки по температуре наружного воздуха (окружающей среды).
Управляющая часть системы — сумматоры Е1 и Е2, автоматические регуляторы РГВ и РТ выполнены программным способом на базе программируемого логического контроллера ПЛК. Уставка УСТ температуры горячей воды на выходе котла формируется персональным компьютером ПК оператора котельной установки.
Температуры нагрева воды в котле заданная и фактическая вычисляются сумматорами в зависимости от температуры наружного воздуха по выражениям:
Т =УСТ-Т
1 НЗ1 1 НВИ '
Т = Т — Т
1НФ 1 ГВИ 1 НВИ
(1)
(2)
АРМ
оператора
т
НВ
Рис. 1. САУ подачей угля в топку котла: ПК — персональный компьютер оператора котельной- ПЛК -программируемый логический контроллер- Е1, Е2 — сумматоры сигналов- ДНВ, ДТ, ДГВ — датчики температуры, соответственно, наружного воздуха, в топке котла, горячей воды- РГВ, РТ — автоматические регуляторы температуры, соответственно, горячей воды и в топке- ПУ- питатель угля- ВПК-ТГВ -водонагревательная поверхность котла — трубопровод горячей воды на выходе котла- ТГВ, ТТ, ТНВ — температура, соответственно, горячей воды, в топке котла, наружного воздуха- ТГВИ, ТТИ, ТНВИ — измеренные значения температуры, соответственно, горячей воды, в топке котла, наружного воздуха- ТНЗ, ТНФ -заданная и фактическая температура нагрева воды в котле- ТТЗ — заданная температура в топке котла- и — сигнал управления питателем угля- ЕУ — расход (подача) угля в топку- /1 — эквивалентное возмущающее воздействие, включающее в себя показатели качества угля (крупность, влажность, зольность) —
/2 — эквивалентное возмущающее воздействие, определяемое расходом горячей воды, состоянием трубопровода.
124
А. Е. Медведев, К.П. Волыков
Рис. 2. Программа управления подачей угля в топку
В процессе моделирования каскадной САР температуры горячей воды [2] установлено, что автоматические регуляторы РГВ и РТ должны реализовать, соответственно, ПИД и ПИ законы регулирования. Выходной сигнал ПИД-регулятора рассчитывается по формуле:
1 ДЕ 1 п
Ург = (Ег + ТД Д 1 0 ДИЗМ) (3)
х Д/ т. =0
Лр ИЗМ СИ
где Хр — полоса пропорциональности регулятора (хр=1/кр) —
Е. — рассогласование-
Тд, Ти — постоянные времени дифференцирования и интегрирования-
ЛЕ — разность между соседними измерениями Е. и Е. -1-
п
0 Е. — накопленная в г-ый момент времени
г=0
сумма рассогласований (интегральная сумма) —
Л/ИЗМ — время между двумя соседними измерениями регулируемого параметра.
Как видно из (3) сигнал управления является суммой трех составляющих: пропорциональной (1-е слагаемое), дифференциальной (2-е слагаемое) и интегральной (3-е слагаемое). Полагая в выражении Тд = 0, получим ПИ-закон регулирования.
Для реализации САУ режимом работы водогрейного котла, включающей и систему управления подачей угля в топку, принимается отечественный контроллер ОВЕН ПЛК 150. К его достоинствам следует отнести надежную среду про-
граммирования СоБе8уБ, поставляемую бесплатно, работу в сети с использованием 3-х встроенных интерфейсов Е3485/Я8232/Е/Иегпе/, наличие аналоговых и дискретных входов/выходов, возможность их расширения путем подключения удаленных модулей ввода/вывода, высокую производительность и относительно низкую стоимость.
Система программирования СоБе8уБ сегодня является самым распространенным в Европе инструментом создания управляющих программ. Система включает 5 специализированных редакторов для каждого из стандартных языков программирования: список инструкций (1Ь), функциональные блоковые диаграммы (БББ), релейноконтактные схемы (ЬБ), структурированный текст (8Т), последовательные функциональные схемы (8БС). Помимо средств подготовки программ СоБе8уБ включает встроенный отладчик, эмулятор, инструменты визуализации и управления проектом, конфигураторы контроллера и сети, библиотеки наиболее популярных функций, например таких, как регуляторы, сумматоры и др. СоБе8уБ компилирует прикладные программы в машинный код, поэтому создаваемые пользователем Программы имеют наивысшее быстродействие.
Управляющая программа для САУ подачей угля в топку котла, реализующая логику управления температурой горячей воды по каскадной схеме с учетом температуры наружного воздуха (см. рис. 1), представлена на рис. 2. Программа написана на языке БББ с использованием стандартных функциональных боков библиотеки
CoDeSys — блоков вычитания и ПИД-
регулирования.
Входы/выходы функционального блока ПИД-регулирования:
PV: REAL — значение регулируемой величины (сигнал обратной связи, приходящей с датчика) —
PV_TIME: WORD — время получения значений регулируемой величины (циклическое время), используется для вычисления интегральной и дифференциальной составляющих-
SP: REAL — уставка регулятора-
PB: REAL — полоса пропорциональности (в единицах регулируемой величины) — величина, обратная коэффициенту пропорциональности регулятора-
TI: DINT — постоянная интегрирования (4байтовое целое число со знаком, в секундах) —
TD: REAL — постоянная дифференцирования-
IMIN: REAL — минимальное ограничение накопления интегральной составляющей в диапазоне от -100 до +100%-
IMAX: REAL — максимальное ограничение накопления интегральной составляющей в диапазоне от -100 до +100%-
OUT: REAL — выходной сигнал регулятора, от -100 до +100% относительной мощности.
Блоки вычитания SUB вычисляют по выражениям (1,2) температуры нагревания воды в котле заданную и фактическую. Входы/выходы этих блоков представлены данными типа REAL.
Блоки MAX предназначены для выделения только положительных значений выходных сигналов регуляторов, так как последние функционируют с исполнительным механизмом (питатель угля) типа «Нагреватель».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Медведев А. Е., Волыков К. П. Автоматическое регулирование режима работы водогрейного котла со слоевой угольной топкой // // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., 2009. — № 3. С. 65−68.
2. Медведев А. Е., Волыков К. П. Исследование САР температуры горячей воды на выходе водогрейного котла // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., 2009. № 4. С. 38−41.
? Авторы статьи:
Медведев Алексей Елисеевич
— канд. техн. наук, доц. каф. электропривода и автоматизации Куз-ГТУ, тел.: 8(384−2)58−23−29
Волыков Кирилл Павлович
— студент группы ЭА-051 КузГТУ, тел.: 8(384−2)28−44−62

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой