Метрология_2часть

Смеситель 1

Устройство предназначено для получения раствора с заданной концентрацией при требуемом расходе этого раствора.

Бак смесительной установки наполняется с помощью двух потоков, имеющих переменные мгновенные расходы F1(t) и F2(t). Входные потоки содержат растворимое вещество с концентрациями С1(t) и С2(t) соответственно. Выходной поток вытекает свободно из отверстия на дне резервуара. Предполагается, что содержимое бака перемешивается и выходной поток F0(t) обладает концентрацией C0(t). Численные значения

параметров: F10= 0,015 м3/с; C1 = 1 кмоль/м3; F20=0,005 м3/с; С2=2 кмоль/м3; F0= 0,02 м3/с; C0=1,25 кмоль/м3; точность регулирования 1%. Возможный

диапазон изменения параметров входных потоков ±10% от указанных значений.

Более подробное описание процесса и его параметров см. в литературе Л.1, с. 40 – 43, 55 – 60. Л.2 является дополнительным источником.

Литература.

1.Пузырев В.А. Управление ТП производства микроэлектронных приборов. М.: Радио и связь, 1984. с.40 – 43, 55 – 60, 77 – 79.

2.Квакернак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977.

ЭНЕРГОБЛОК для ТЭС

Турбогенератор вместе с котлом (парогенератором) образуют энергетический блок, который имеет пусковой режим – режим выхода на заданную мощность и регулирующий режим – режим регулирования частоты и мощности в условиях изменяющейся нагрузки. Управление количеством конечного продукта (электроэнергией) осуществляется изменением расхода пара через проточную часть турбины. Качество конечного продукта (частота и напряжение переменного тока) непрерывно контролируется.

Исходя из условий работы, к энергоблокам предъявляются следующие режимные требования: диапазон изменения нагрузок при газомазутном топливе 30 – 100%; скорость изменения нагрузки в различных режимах от 0,7 до 4,0% в минуту. В контрольной работе предлагается рассмотреть энергоблок как объект управления в весьма упрощенном варианте, ибо, как следует из [1], контролируемых параметров на энергоблоке мощностью 220 МВт содержится порядка 1600, регулируемых – порядка 200.

51

ПАРОГЕНЕРАТОР

Парогенератор служит для образования перегретого пара с регулируемыми значениями его давления и температуры. Температура перегретого пара регулируется в пароохладителе с помощью впрыска воды [1, 2], причем номинальное значение температуры перегретого пара в 540оС при допустимых изменениях от 460оС до 550оС должно поддерживаться с точностью 0,1оС. Давление перегретого пара, регулируемое расходом топлива, при начальном значении в 25 МПа для номинального режима составляет 40 МПа с точностью 0,05%. Помимо указанных параметров, должны поддерживаться в пределах допустимых отклонений уровень воды в барабане котла от начального значения в 2,5м до стабилизируемого в 3,5м±0,05% подачей питательной воды. Оптимальный избыток воздуха для обеспечения полного сгорания топлива обеспечивается путем изменения производительности дутьевых вентиляторов, нагнетающих воздух в топку. Значение коэффициента избытка воздуха оценивают по содержанию кислорода в газах, покидающих топочную камеру. Так, при сжигании мазута и газа величина этого коэффициента составляет от 0,2 до 2% с оптимальным значением 1,19±0,1%. Разрежение в топке (20 – 50 Па) должно поддерживаться на уровне 30 Па±2% путем изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами.

Среди контролируемых с точностью 0.1% параметров можно назвать расходы топлива (184 т/ч), питательной воды (420 т/ч), давления газа (0,5 – 3 кПа), давления воды (0,15 – 0,2 МПа).

ПАРОВАЯ ТУРБИНА

Одним из регулируемых параметров турбины является частота

вращения её ротора (ωном=2500 об/мин при ωнач=1000 об/мин), которую необходимо стабилизировать при довольно широком диапазоне

эксплуатационных нагрузок энергоблока, поскольку в противном случае будет сильно изменяться частота переменного тока, вырабатываемого генератором [2]. Частота вращения турбины зависит от степени открытия β,% клапана, который регулирует пропуск пара через турбину [1]. В частности, указанной частоте соответствует β = 25%. Компенсация влияния нагрузки осуществляется также изменением положения этого клапана, которое будет соответствовать уже 50-процентной степени открытия при нагрузке в 10 МВт. Точность регулирования должна лежать

впределах ±0,5%.

Впроцессе регулирования осуществляется контроль ряда параметров с тем, чтобы предотвратить аварию. Например, частота вращения ротора турбины не должна превышать номинальное значение, продольное смещение оси ротора, контролируемое обычно индукционным

52

датчиком, не может быть больше 1,2 мм, а давление масла в системе смазки и охлаждения подшипников должно составлять 0,2 кГ/см2.

ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Завершающей частью энергоблока является генератор, расположенный на одном валу с турбиной и предназначенный для выработки электроэнергии частотой 50 Гц и напряжением Uл=380 В, Uр=220 В. Допустимый диапазон изменения выходного напряжения генератора составляет ±10%Uном. Охлаждение генератора воздушное, осуществляется с помощью укрепленных на валу ротора вентиляторов. Вал лежит на подшипниках скольжения, на которые подается масло для смазки давлением 0,5 – 1 кГ/см2. Напряжение на выходе генератора поддерживается с точностью ±0,5% Uном благодаря управлению током возбуждения генератора [3]. Для обеспечения безаварийной работы агрегата в процессе регулирования контролируются следующие параметры: величина выходного напряжения, абсолютное отклонение напряжения от номинального, мощность на выходе энергоблока, частота сети, температура и давление масла в подшипниках, температура генератора.

Литература

1.Дуэль М.А. Автоматизированные системы управления энергоблоками с использованием средств вычислительной техники. М.: Энергоиздат, 1983.

2.Щегляев А.В., Смельницкий С.Г. Регулирование паровых турбин. М., Л.: госэнергоиздат, 1962.

3.Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций: Учебн. пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1981.

4.Информационно-управляющая система парового котла. Журнал “Современные технологии автоматизации”, №4, 1997

ПРОЦЕСС СУШКИ

Отходы (жом) в свеклосахарном производстве, предварительно прессованные до влажности 81 – 85%, сушат для длительного хранения и использования на корм скоту.

Сушильные печи представляют собой топку с сушильным барабаном. Прессованный жом по шнековому транспортеру подается в барабан и с помощью вращающихся лопастей перемещается вдоль барабана к выходу. В качестве сушильного агента используются топочные газы. Прогоняемые вентиляторами, они отбирают влагу, высушивая жом

53

до нужной кондиции. Конечная влажность сухого жома должна составлять 8 – 10%.

Допустимая влажность сухого жома не более 12%, требуемая точность ±2% влажности.

Температура сушильного агента за топкой – 800±1оС (с начальным значением 700 оС), температура сушильного агента на выходе сушильного барабана – 180±1 оС (с начальным значением 160 оС).

Литература.

1.Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учеб. пособие/ Под ред. И.К.Петрова. – М.:

Высш. шк., 1986.

2.Автоматизация технологических процессов пищевых производств: Учеб. пособие/ Под ред. Е.Б. Карпина, М.,1977, 1985.

СМЕСИТЕЛЬ 2

Смесительное устройство предназначено для получения воды требуемой температуры с заданным расходом для полива сельскохозяйственных культур, выращиваемых в теплице.

В бак емкостью 30 м3, установленный во вспомогательном помещении теплицы, по 2-м трубопроводам заливается горячая вода от котельной температурой 70 – 75 оС и холодная вода из бытового водопровода температурой 12 – 15 оС. Температура смешанной воды и ее расход задается агрономическими требованиями выращиваемой культуры (см. таблицу при описании теплицы). Задача регулирования заключается в поддержании с точностью 1% заданных требований при возможных 10-и процентных изменениях давления и температуры в подводящих трубопроводах. Номинальное давление воды для бытовых нужд составляет 50 кПа.

Литература.

Пузырев В.А. Управление ТП производства микроэлектронных приборов. М.: Радио и связь, 1984. с.40 – 43, 55 – 60, 77 – 79.

54