1 Характеристика объекта управления и его технологических процесов
1.1 Паровой котел, как объект автоматизации
Котельным агрегатом называется комплекс устройств для производства пара заданного количества и качества или для подогрева до требуемой температуры воды. Котельный агрегат состоит из топочного устройства для сжигания топлива, конвективных и радиационных поверхностей нагрева рабочего тела, тягодутьевых устройств для подачи воздуха в топку и удаления из неё дымовых газов, котельно – вспомогательного оборудования и средств контроля и управления технологического процесса [1, c. 23].
В качестве объекта автоматизации выбран паровой котел типа ДЕ-16-14ГМ. Задача автоматизации котлоагрегата как объекта регулирования является сложной в том отношении, что контуры регулирования оказывают взаимное влияние друг на друга внутри объекта. Изменение любого из регулирующих воздействий приводит к изменению всех параметров, т. е. имеют место перекрестные связи через объект регулирования. Особенно тесно связаны между собой контуры автоматического регулирования тепловой нагрузки котла, разрежения в топке и соотношение «топливо—воздух». В связи с этим эти контуры целесообразно рассматривать как единую систему автоматического регулирования тепловой нагрузки и процесса горения котлоагрегата.
Таким образом, мы имеем три основные задачи, связанные с автоматизацией котлоагрегата как объекта регулирования:
- автоматическое регулирование питания котла;
- автоматическое регулирование тепловой нагрузки и процесса горения.
При наладке этих систем автоматического регулирования следует иметь в виду, что они оказывают существенное влияние друг на друга. В связи с этим при определении параметров настройки одной из этих систем необходимо рассматривать влияние других систем как возмущающие воздействия, на которые система автоматического регулирования должно реагировать, чтобы сохранить заданное значение регулируемой величины.
Для успешного решения задач автоматического регулирования конструкция котлоагрегата или отдельных его участков должна соответствовать требованиям автоматического регулирования. Основным требованием является улучшение статических и динамических характеристик объекта. Для улучшения динамических характеристик иногда объект регулирования разбивается на отдельные, более мелкие регулируемые участки.
Существенное, а порой и решающее значение на надежную работу систем автоматического регулирования оказывают регулирующие органы, входящие как отдельный элемент в котлоагрегат.
Регулирующие органы, применяемые в системах автоматического регулирования, должны удовлетворять ряду требований [1, c. 168]:
а) иметь необходимый диапазон изменения расхода вещества для обеспечения нормальной работы объекта на различных нагрузках и для обеспечения хорошего качества регулирования;
б) иметь характеристику, стабильную во времени и не оказывающую отрицательного влияния на статические и динамические свойства системы автоматического регулирования. В регулирующих органах должны отсутствовать люфты, значительные гистерезисы характеристик, большие запаздывания и инерционности. Статические характеристики должны иметь плавный монотонный или, в большинстве случаев, линейный характер;
в) удобно и надежно сочленяться с исполнительным механизмом;
г) надежно работать в условиях эксплуатации. Не допустимы утечки регулируемой среды, отказы в работе из-за загрязнений, отложений и т. д.;
д) перемещаться при сравнительно небольшом усилии со стороны исполнительного механизма;
е) не вызывать значительного снижения к. п. д. установки.
Вследствие того, что регулирующие органы входят в замкнутый контур регулирования, правильный выбор их характеристик также важен для работоспособности системы автоматического регулирования, как и выбор схемы регулирования, регулирующего устройства и его настроек.