- •2.2 Аналитический обзор состояния автоматизации и выбор структуры аср
- •2.4 Синтез аср питания
- •2.5 Анализ качества работы аср путем моделирования на эвм
- •2.6 Обоснование выбора средств для реализации аср
- •Блок питания
- •Механизм электрический однооборотный
- •Регулирующий орган
- •2.7.2 Разработка документации на щит аср
- •2.7.3 Разработка схемы внешнего соединения аср
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 сравнительной сосуде.
В соответствии с параметрами среды в барабане котла, избран уравнительном сосуд модели СУ-6.3-2, которая имеет следующие характеристики:
-
условное статическое давление, МПа 6.3;
-
пределы измерения, мм ± 500;
-
материал сталь 20.
Согласно метрологического каталога относительная погрешность измерений не должна превышать ± 1%, а запаздывания информации 2 с. Расстояние от датчика до вторичного прибора должна быть до 40 м.
В соответствии с приведенными условий для контроля расхода воды выбран метод измерения сужающих устройств, 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 в 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 избранность АИР-20/М2 -малогабаритный датчик давления с аналоговой обработкой сигнала.
Условия эксплуатации датчику 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 1.1.
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 избранных датчиках и индикаторах погрешность контроля расхода воды составит
,
где – погрешность сужающего устройства;
– погрешность измерения датчика давления;
– погрешность регистрирующего устройства.
,
что ниже допустимого.
При избранных 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.
Контроллер МИК-51 это - проектно-компонуемый изделие, 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 является 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 избран блок ручного управления БРУ-32, предназначен 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 величине момента, необходимого для управления клапаном питательной воды избран 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.
Избранные технические средства автоматизации соответствуют требованиям и условиям поставленной задачи контроля и регулирования, а следовательно выбраны верно.
На рисунке 2.10 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
Блок
ручного управления БРУ-32
Датчик
давления
АИР-20/М2
Сужающее
устройство
ДКС
2-200
ж.з.з.
д.у.п.
Пускатель
бесконтактный реверсивний ПБР-3А