2.6 Обоснование выбора средств для реализации аср

Согласно выбранной структуры АСР на вход регулятора поступают сигналы, пропорциональные уровню воды в барабане котлоагрегата и расходам питательной воды.

Параметры контролируемой среды:

- отклонение уровня воды, мм 100;

- расход воды, т/ч 50.

Параметры окружающей среды:

- температура, ˚С 10 – 50;

- абсолютное давление, Па 86 – 106;

- относительная влажность, % не больше 80.

Для контроля уровня выбран метод, основанный на измерении перепада давления между столбами воды в барабане и в уравнительном сосуде.

В соответствии с параметрами среды в барабане котла, выбран уравнительный сосуд модели СУ-6.3-2, который имеет следующие характеристики:

• условное статическое давление, МПа 6.3;

• пределы измерения, мм ± 500;

• материал сталь 20.

Согласно метрологического каталога относительная погрешность измерения перепада давления не должна превышать ± 1%, а запаздывание информации 2 с. Расстояние от датчика до вторичного прибора должно быть до 40 м.

В соответствии с приведенными условиями для контроля расхода воды выбран метод переменного перепада давления на сужающем устройстве, реализован диафрагмой измерительной камерной (ДКС 2-200).

Диафрагма измерительная камерная ДКС представляет собой сужающее устройство с угловым способом отбора давления, состоящий из диафрагмы, выполненной в виде тонкого диска с отверстием, имеет со стороны входа потока острую прямоугольную кромку, расположенного между камерами усреднения, предназначенными для усреднения давления. Камера усреднения сообщается с одной стороны через прерывистую кольцевую щель с полостью трубопровода, с другой - через круглое отверстие со средством измерения перепада давления на устройстве сужение потока.

Сужающее устройство устанавливается на трубопровод с помощью фланцевого соединения, представляет собой фланцы, выполненные по ГОСТ 12820-80 с калиброванными прямыми участками трубопровода длиной 2D20.

Технические характеристики:

• условное давление, МПа 2;

• условный проход, мм 200.

С учетом приведенных условий выбран АИР-20/М2 – малогабаритный датчик разности давлений с аналоговой обработкой сигнала.

Условия эксплуатации датчика давления:

• температура окружающей среды, ^оС от минус 40 до 70;

• относительная влажность, % до 95;

Технические характеристики датчика давления:

• пределы измерения, МПа 6;

• предел допустимой основной погрешности, % ± 0.25;

• выходной сигнал, мА 4-20;

• питание от сети постоянного тока, В 24;

• масса прибора, кг 3.

Питание датчика давления АИР-20/М2 будет осуществляться от блока питания БП-906.

Все остальные технические средства АСР, за исключением исполнительного механизма, будут размещены на щитах в специально подготовленном отапливаемом помещении и эксплуатироваться при атмосферном давлении и при отсутствии агрессивных сред.

Поскольку в АСР используется сквозной унифицированный токовый сигнал, вторичный прибор должен воспринимать сигнал с ГОСТ 26.011-80.

С учетом перечисленных требований выбираем вторичный прибор типа РМТ-69. Это видеографический многоканальный регистратор, предназначенный для сбора, визуализации, регистрации и регулирования различных параметров технологического процесса.

Преимущества регистратора РМТ-69 в следующем:

- контрастный цветной дисплей на TFT-матрице с широким углом обзора;

- запоминание информации на Flash-карту;

- свободно программируемые аналоговые каналы под различные входные сигналы;

- высокое быстродействие;

- присутствие математических каналов для обработки физических величин в функции входных сигналов;

- соответствие современным нормам электромагнитной совместимости.

Технические характеристики прибора:

- количество аналоговых входов, 4;

- количество дискретных входов, 4;

- количество дискретных выходов, 8;

- основная погрешность показаний, % ± 0.25;

- быстродействие, с 0.2;

- число каналов измерения, шт. 6.

Питание от сети переменного тока:

- напряжение, В 130 ÷ 249;

- частота, Гц 50 ± 1;

- мощность, ВА 35.

Температура окружающей среды при эксплуатации от минус 40 до 70 ° С, относительная влажность 80%.

При выбранных датчиках и индикаторах погрешность контроля расхода воды составит

,

где – погрешность метода перепада давления;

– погрешность измерения датчика давления;

– погрешность регистрирующего устройства.

,

что ниже допустимого.

При выбранных датчиках и индикаторах погрешность контроля уровня воды составит

,

где – погрешность уравнительного сосуда;

– погрешность измерения датчика давления;

– погрешность регистрирующего устройства.

,

что ниже допустимого.

Запаздывания информации определяется инерционностью датчиков и не превышает допустимого значения.

Регулятор АСР должен работать с унифицированным токовым сигналом и обеспечивать реализацию ПИ закона регулирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости. Для этого выбран программируемый логический контроллер МИК-51-04.

Микропроцессорный контроллер МИК-51 это - проектно-компонуемый прибор, который позволяет пользователю выбрать нужный комплект модулей и блоков по числу и виду входных - выходных сигналов

Встроенные средства самодиагностики: сигнализация и идентификация неисправностей, о выходе сигналов за допустимые пределы, о сбоях в ОЗУ, нарушении обмена по сети и т.п.

Интерфейс контроллера предназначен для программирования и конфигурирования прибора, для использования в качестве удаленного контроллера при работе в современных сетях управления и сбора информации (приема-передачи команд и данных), SCADA системах и т.п.

В контроллерах МИК-51 развитая система межконтроллерного обмена, с помощью которой контроллеры могут объединяться в локальную или распределенную управляющую сеть. В сети контроллеры могут обмениваться информацией, как с компьютером, так и между собой. Эта функция обеспечивает возможность организации распределенной обработки данных, а также увеличение числа каналов ввода-вывода. При использовании функции межконтроллерного обмена значительно снижается информационная нагрузка на сеть.

Технические характеристики:

- объем памяти ПЗУ, Кб 128;

 - время цикла, с не более 0.1;

 - погрешности преобразования 0.2;

 - время хранения информации при отключении питания, лет 10;

- скорость обмена, Кбит / с до 921;

- температура окружающей среды, ° С от минус 40 до +70;

- напряжение питания от сети переменного тока ~ (220± 22)В, (50 ± 1)Гц;

- потребляемая мощность, Вт не более 13;

- масса блока, кг не более 1.

Для переключения режимов управления «Автоматическое -Дистанционное» и для управления в дистанционном режиме выбран блок ручного управления БРУ-32, предназначенный для эксплуатации в условиях:

• температура, ^оС 5…50;

• относительная влажность, % 30 ÷ 80;

• степень защиты JP10.

Технические данные:

• коммутационная способность контактов кнопок

по постоянному току 0.25 А, 30 В;

• коммутационная способность контактов кнопок

по переменному току 0,25А, 220 В;

• питание светоиндикаторов:

а) напряжение, В 24;

б) ток, мА 20;

- погрешность отсчета, % ± 2.5.

Согласно величины крутящего момента, необходимого для управления клапаном питательной воды выбран исполнительный механизм типа МЭО-250/25-0.25-99К, который должен располагаться в закрытых помещениях.

Условия работы механизма:

- температура окружающей среды, ° С от минус 30 до 50;

- относительная влажность, % до 95 при 35 ° С;

- вибрация амплитудой 0,1 мм, Гц от 5 до 25;

- отсутствие агрессивных сред, газов, веществ, которые вызывают разрушение покрытия, изоляции.

МЭО имеет следующие технические характеристики:

- номинальный момент на валу, Нм 250;

- номинальное время полного хода выходного вала, с 25;

- полный ход выходного вала, с 0,25;

- питание от электрической сети переменного тока:

а) напряжение, В 380;

б) частота, Гц 50 ± 1.

МЭО укомплектован блоком указания положения БСПТ-20.

Для управления МЭО нужен усилитель, который управляет трехфазовым двигателем типа АИР.

Как усилитель избран ПБР-3А:

- входной сигнал постоянного тока, В 24 ± 6;

- входное сопротивление, Ом 750 ± 100;

- максимальный коммутационный ток, А 3;

- потребляемая мощность, Вт 5;

- питание от трехфазной сети переменного тока:

а) напряжение, В 380;

б) частота, Гц 50 или 60.

Вероятность безотказной работы в течение 2000 часов не менее 0,98, средний срок службы - десять лет.

Выбранные технические средства автоматизации соответствуют требованиям и условиям поставленной задачи контроля и регулирования, а следовательно выбраны правильно.

На рисунке 2.14 показана техническая структурная схема АСР, составленная с учетом выбранных для реализации технических средств.

Датчик давления

АИР-20/М2

Уравнительный сосуд

СУ-6.3-2

Регистратор многоканальный технологический РМТ-69

Блок питания

БП-906

Микропроцессоный контроллер

МИК-51

Датчик давления

АИР-20/М2

Сужающее устройство

ДКС 2-200

Расход воды Уровень воды в барабане котла

Блок ручного управления БРУ-32

д.у.п.

Пускатель бесконтактный реверсивний ПБР-3А