Рисунок 2.2 – Принципова схеми барабанного котла:

1-водяний економайзер; 2-випарна частина; 3-барабан;

4-ступені пароперегрівача; 5-пароохолоджувач

Основними регульованими величинами котла є витрата перегрітої пари Дпп, його тиск Рпп і температура Tпп.

Крім того, слід підтримувати в межах допустимих відхилень значення наступних величин:

- рівня води в барабані - Нб – регулюється зміною подачі води Дпв;

- розрідження у верхній частині топки Sт – регулюється зміною продуктивності димососів;

- оптимального надлишку повітря за пароперегрівачем О2 – регулюється зміною продуктивності вентиляторів;

- солевміст котельної води NaCl – регулюється зміною витрати води Дпр, що випускається з барабана в розширювач неперервного продування.

Перераховані величини змінюються в результаті регулюючих дій і під дією зовнішніх і внутрішніх збурень. Котел як об'єкт управління (ОУ) є складною динамічною системою з декількома взаємозв'язаними вхідними і вихідними величинами. Проте явно виражена спрямованість окремих ділянок по основних каналах регулюючих дій, таким як витрата води на вприскування Двпр – перегрів tпп, витрата палива Вт – тиск pпп та інші, дозволяє здійснювати стабілізацію регульованих величин за допомогою незалежних одноконтурних систем, зв'язаних лише через об'єкт управління.

Система управління барабанним паровим котлом (БПК) включає автономні:

- САР процесів горіння і пароутворення;

- САР температур перегріву пари;

- САР процесів живлення і водного режиму.

2.1.2 Прямоточний паровий котел як об'єкт управління

Принципова схема технологічного процесу, що протікає в прямоточному котлі, зображена на рисунку 2.3.

Послідовно сполучені поверхні нагріву прямоточного котла можна розділити на три частини: водяну, водопарову і парову (рисунок 2.4).

У прямоточному котлі на відміну від барабанного витрата води безпосередньо впливає на витрату, температуру і тиск пари на виході. В ньому тісно зв'язані регулювання теплового і матеріального балансів. Істотно ускладнюється і регулювання температури перегріву первинної пари. На неї одночасно впливають зміна витрати води і подача палива. Це приводить до необхідності збільшення числа вприскувань до 3-4 і витрата води на вприскування до 10% загальної кількості виробленої пари. Вприски на прямоточному котлі помітно впливають на витрату і параметри перегрітої пари.

Рисунок 2.3 – Принципова технологічна схема прямоточного казана:

1 - вентилятор; 2 - димосос; 3 - повітропідігрівач; 4 - водяний економайзер; 5 - нижня радіаційна (випарна) частина; 6 - перехідна зона; 7,8 - радіаційний і конвективний пароперегрівач; 9 - пароохолоджувачі

Рисунок 2.4 – Принципові схеми пароводяного тракту прямоточного казана:

1 - водяний економайзер; 2 - випарна частина; 3 - перехідна зона;

4 - середня радіаційна частина; 5,6 - ступені пароперегрівача; 7 - пароохолоджувач

2.1.3 Опис парового котла

В даному дипломному проекті в якості об’єкта управління розглядається паровий котел типу Д-900 (КПа-0,63Лж). Він призначений для отримання пари з параметрами: t=115oС, Р=0,8кгс/см2. Відносно малі розміри дозволяють встановлювати його в невеликих приміщеннях, час входження котла в робочий режим – 15 хвилин.

Котел незамінний в умовах дрібних виробництв, фермерських господарств, коли потрібна переробка продукції з використанням пари або гарячої води. Його простота в обслуговуванні і експлуатації дозволяє вирішити всі задачі [2].

Таблиця 2.1 – Характеристики парового котла типу Д-900

Марка | Д-900 (КПа-0,63Лж)

1 | 2

Тип | Стаціонарний, горизонтальний, триходовий

Режим роботи по основному технологічному процесу | Автоматичний

Паропродуктивність по нормальній парі, кг/год | 900

Теплова потужність, кВт, не менше | 670

КПД, %, не менше | 91

Параметри пари:

- допустимий надлишковий тиск, МПа (кгс/см2), не вище | 0,07 (0,7)

- температура при надлишковому тиску вище 0,05 МПа, не вище | 115єС

Характеристика виду палива:

- вид | Дизпаливо по ГОСТ 30582 або рідке пічне ТУ 38.101.656-76

Витрата палива (з теплотою згоряє 8500 ккал /н.м, при 0єС), в год, не більше | 63,5 кг

- питома витрата умовного палива, кг/кг пари, не більше | 0,102

Привід | Електричний, 220/380В

Встановлена потужність електроприводу:

-горілки, кВт | 2,2

-системи водопідготовки, кВт | 0.85 х 2=1,7

Термін служби до списания, років, не менше | 10

Гарантійний термін експлуатації, років | 1

Продовження таблиці 2.1

1 | 2

Маса (без монтажних частин), кг, не більше | 1800

Габаритні розміри (Д х Ш х В), мм, не більше | 3130x1460x1770

Кількість вибухових клапанів, шт. | 1

Кількість оглядових люків, шт. | 4

Запобіжний клапан - ТУ 105-4-962-84 | Безричаговий, грузовий КПС КПС-0,7-810

Тип датчика рівнів | Електродний (3 електроди)

Датчики контролю напору повітря і газу | -

Тиск повітря в режимах:

Час виходу на робочий режим, год, не менше | 0,25

Опалювальна площа при висоті приміщень 2,5 м, м2 | 6000

Паровий котел описується передаточною функцією

, (2.1)

де k0 = 2*106, ф0 = 10 c, ф1 = 10 c, T1 = 60 c.

Таким чином, передаточна функція котла має вигляд

.

2.2 Датчики тиску

Тиском Р називають відношення Р=F/S абсолютної величини нормального, тобто діючого перпендикулярно до поверхні тіла, вектора сили F до площі S цієї поверхні.

Рідкі і газоподібні середовища характеризуються властивостями пружності – оберненої зміни об'єму, тобто зменшення об'єму середовища при стисненні її під тиском і відновлення початкового об'єму при знятті цього тиску, і текучості – оберненої зміни форми. В