Аннотация
Целью создания системы автоматизации является повышение эффективности использования вторичных энергоресурсов за счет разработки системы автоматического управления котлом-утилизатором, что позволит улучшить теплопроизводительность котла-утилизатора отработавших газов тепловой электростанции. Основной задачей управления котлом-утилизатором является регулирование температуры пара на выходе из котла-утилизатора. На основании задачи рассмотрены возможные концепции построения системы автоматического управления котлом-утилизатором. Выбрана концепция построения распределенных систем управления на базе современных промышленных протоколов связи с принципом управления по обратной связи.
Введение
Котел-утилизатор - это котел, в конструкции которого нет своей топки, принцип его действия основан на использовании тепла, образующегося в каких-либо производственных процессах, например, образование отработавших газов в процессе производства электроэнергии на ТЭС.
Целью является создание системы автоматизации является повышение эффективности использования вторичных энергоресурсов за счет разработки системы автоматического управления котлом-утилизатором, что позволит улучшить теплопроизводительность котла-утилизатора отработавших газов тепловой электростанции.
Для реализации поставленной цели необходимо, чтобы САУ котлом-утилизатором в условиях Зуевской ТЭС выполняла:
1. Информационные функции:
— централизованный контроль и измерение параметров процесса теплообмена в котле-утилизаторе;
— обмен информацией между вычислительными средствами АСУТП ТЭС;
— формирование и выдача сигналов сигнализации, а так же визуализация информации в удобном для оперативного персонала виде на АРМ.
2. Управляющие функции:
— автоматическое управление температурой пара на выходе из котла-утилизатора;
— аварийное отключение котла-утилизатора.
В условиях Зуевской ТЭС применяются газотрубные горизонтальные котлы-утилизаторы
Рисунок 1 – Конструкция газотрубного горизонтального котла-утилизатора.
1 - входная камера; 2 – выходная камера; 3 - трубы пароперегревателя; 4 - паросепарационное устройство;
5 - подвод питательной воды; 6 – паровой коллектор, 7 – испарительный барабан
Продукты сгорания (отработавшие технологические газы) проходят внутри труб, размещенных в водяном объеме барабана и через выходную камеру удаляются в атмосферу. Эти котлы характеризуются высокой газоплотностью, простотой обслуживания и пониженными требованиями к питательной воде.
К основным недостаткам котлов-утилизаторов подобного типа относятся низкий коэффициент использования теплоты отходящих от технологических агрегатов газов (50-60%), низкий паросъем с единицы поверхности нагрева.
Основной задачей управления котлом-утилизатором является регулирование температуры пара на выходе из котла-утилизатора.
Температура пара на выходе из котла-утилизатора зависит от (рис. 2):
— нагрузки котла-утилизатора;
— температуры питательной воды;
— чистоты поверхностей нагрева котла-утилизатора и пароперегревателя;
— величины отбора пара от котла-утилизатора.
Различают два основных метода регулирования температуры пара (пароводяной смеси):
1. Паровое регулирование основано на снижении энтальпии пара либо путем отбора от него частицы теплоты питательной воде, либо путем впрыска в него обессоленной воды и ее испарения.
2. Газовое регулирование основано на изменении тепловосприятия поверхности нагрева с газовой стороны до значения, необходимого для получения заданного уровня температуры перегретого пара.
Рисунок 2 –Котел-утилизатор как объект управления
Рассмотрим возможные концепции построения САУ котлом-утилизатором, применяющиеся на практике: каскадно-связанное регулирование; регулирование байпасированием продукта; регулирование изменением расхода конденсата греющего пара; регулирование изменением температуры горячего теплоносителя; регулирование изменением расхода продукта.
Использование двухконтурных САУ значительно улучшает качество регулирования конечной температуры паро-водяной смеси, если вспомогательной регулируемой величиной выбрать параметр, изменение которого будет сильным возмущением для процесса теплообмена.Часто в качестве вспомогательного параметра выбирают расход отработанных газов. Для регулирования систем, в которых изменение расхода отработанных газов недопустимо, используют метод байпасирования. Регулирующее воздействие в этом случае осуществляется изменением расхода байпасируемого продукта. Поскольку перемещение регулирующего органа на байпасной линии все же приводит к некоторому изменению расхода продукта, при высоких требованиях к постоянству этого расхода устанавливают два мембранных исполнительных механизма разного типа. Аналогичный эффект достигается при установке трехходового смесительного клапана.
Регулирование методом байпасирования улучшает динамическую характеристику системы, так как при этом из цепи регулирования исключается теплообменник. Стабилизирующие регуляторы расхода отработанных газов и расхода продукта ликвидируют возмущения до поступления их в систему.
Анализ котла-утилизатора как объекта управления, показал, что возмущения оказывающее наибольшее влияние на температуру пара на выходе котла возможно измерить – температура отработавших газов на входе в котел и температура питательной воды. Поэтому возможно предложить структурную схему инвариантной САУ котла-утилизатора и в качестве вспомогательной регулируемой величины выбрать расхода отработавших газов.
Рисунок 3 –Комбинированная двухконтурная САУ котла-утилизатора.
Вывод
При разработке системы автоматического управления котлом-утилизатором применена концепция построения распределенных систем управления на базе современных промышленных протоколов связи с принципом управления по обратной связи.
Список использованной литературы
1. Автоматизация котлоагрегатов БЭМ-25 на примере ПТК АСУТП парогазовой ТЭЦ [Электронный ресурс] – URL: http://www.syst.ru/vnedren/bem_25.htm. (дата обращения 25.10.2019).
2. Блок управления котлом-утилизатором БУК-117 [Электронный ресурс] URL: http://gidrotermal.ru/production/blok-upravleniya-kotlom-utilizatorom-buk-117. (дата обращения 25.10.2019).
3. Газотурбинные и парогазовые установи тепловых электростанций: учеб. пособие / С. В. Цанев, В. Д. Буров, А. Н. Ремезов ; Под ред. С. В. Цанева. - 2-е изд., стер. - М. : Издат. дом МЭИ, 2006. - 579 с.
4. Густав Олссон Цифровые системы автоматизации и управления / Густав Олссон, Джангуидо Пиани. - СПб.: Невский диалект, 2001. – 557 с.
5. Гудин Г.К. Проектирование систем управления / Г.К. Гудин, С.Ф. Гребе, М.Э.Сальгадо. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 911 с.