Математическая модель САУ вентиляторной градирни

Аннотация

Чернышев Н .Н., Н. А. Гришаев. Математическая модель САУ вентиляторной градирни. Рассматривается система автоматического управления вентиляторной градирни. Представлена функциональная схема градирни. С помощью программы для моделирования, имитации и анализа динамических систем в среде MATLAB&simulink с промоделирована модель вентиляторной градирни с учетом двух возмущений: влажность воздуха и температура горячей воды.

Введение

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 [1,2].

Основными возмущениями, которые оказывают влияние на температуру охлажденной воды, являются [3]:

1. перепад температур горячей/охлаждённой воды;
2. температура окружающего воздуха;
3. влажность воздуха;
4. подача насоса;
5. температура подаваемой горячей воды.

Цель:

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.

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).

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

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

Выводы

1. Разработана функциональная схема вентиляторной градирни;
2. Методом компьютерного моделирования получены графики переходных процессов с учетом двух возмущений. Анализ результатов моделирования подтверждает соответствие качественного поведения модели основным характеристикам исследуемого технологического процесса.

Список использованной литературы

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 // Вестник ЮУрГУ. Серия Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. – № 8, 2008. – С. 50–53.