Общая постановка проблемы.

В горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, стекольной, химической промышленности, машиностроении, металлургии и других отраслях, на крупных предприятиях, большое значение имеет проблема охлаждения оборотной воды, применяемой в замкнутом технологическом цикле, до требуемой температуры. Необходимость поддержания требуемой разности температуры, обуславливается спецификой некоторых химических производств, в которых необходимо обеспечить точность технологического цикла.

На крупных предприятиях широкое распространение получили градирни. Градирня – это сооружение для охлаждения воды атмосферным воздухом. Горячая вода в градирне охлаждается как за счет контакта с холодным воздухом, так и в результате так называемого испарительного охлаждения в процессе испарения части потока воды[4, 5].

Основными возмущениями, которые оказывают влияние на температуру охлажденной воды, являются [6, 7]:

- перепад температур горячей / охлаждённой воды;

- температура окружающего воздуха;

- влажность воздуха;

- подача насоса;

- температура подаваемой горячей воды.

Цель работы.

Повышение эффективности водооборотной системы охлаждения технологического оборудования за счет разработки системы автоматического управления вентиляторной градирней.

Функциональная схема вентиляторной градирни.

Для повышения эффективности технологического процесса охлаждения воды и обеспечения энергоснабжения в периоды пониженной нагрузки на охладительные установки целесообразно внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) водооборотных циклов.

Рисунок 1 – Функциональная схема вентиляторной градирни

Системы управления по возмущению характерны тем, что управляющий сигнал формируется в зависимости от возмущающих воздействий и уменьшает их влияние на выходную величину объекта компенсацией. Однако учесть и точно измерить все случайные возмущения на практике невозможно. Поэтому для точной стабилизации температуры охлаждённой воды на выходе градирни необходимо использовать комбинированную замкнутую САР с контуром частоты вращения вентилятора.

На основании функциональной схемы, представленной выше и математических моделей составлена структурная схема вентиляторной градирни в программе для моделирования, имитации и анализа динамических систем MATLAB&SIMULINK (рис. 2).

Рисунок 2 – Схема моделирования вентиляторной градирни в MATLAB&SIMULINK

В процессе моделирования вентиляторной градирни, с учетом ступенчатых возмущений (температура горячей воды и влажность воздуха) были получены графики переходных процессов, представленные на рис. 3.

Рисунок 3 – Графики переходных процессов а) реакція САУ вентиляторной градирни на возмущение – температура горячей воды, б) реакція САУ вентиляторной градирни на возмущение – температура горячей воды и влажность воздуха

Проанализировав полученные графики можно сделать вывод, что разработанная система остается устойчивой и показатели качества переходных процессов удовлетворяют.

Выводы.

Разработана функциональная схема вентиляторной градирни. Методом компьютерного моделирования получены графики переходных процессов с учетом двух возмущений.

Библиографические ссылки

  1.Пономаренко В. С. Градирни промышленных и энергетических предприятий / В. С. Пономаренко, Ю. И. Арефев. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 376 с.
  2. Рульнов А. А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения/ А. А. Рульнов, К. Ю. Евстафьев – М.: МГСУ, 2005. – 203 с.
  3. Вахромеев И. Е. Автоматизированное управление процессами в охладительных установках/ И. Е. Вахромеев, Ю.Б. Евчина. – «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 8, 2008 г.
  4. Киянов Н. В. От электромонтажных работ до систем комплексной автоматизации / «Новости приводной техники». 2006. № 12. c 1.