МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Радиотехнический факультет

Кафедра электроснабжения

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой ЭС

_А.С. Вершинин «»_января_2013 г.

ЗАДАНИЕ

к контрольной работе по курсу «Автоматизированное управление процессами в системах ТГСВ»

для студентов V курса заочного отделения специальности 1-700402 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна»

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель данной контрольной работы: изучение студентами основных принципов разработки и оформления схем автоматизированного управления технологическими процессами в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования (соответствующего раздела дипломного проекта).

2. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ РАБОТЫ

При приеме и проверке работы преподаватель-руководитель в целом оценивает, насколько ее автор:

справился с разработкой темы в установленные сроки;

последовательно, логически связанно построил изложение работы;

продемонстрировал владение содержанием работы, показал умение аргументировано излагать и отстаивать свою точку зрения;

изучил достаточное количество теоретических материалов, представленных в списке рекомендованных источников, включая дополнительные материалы по результатам самостоятельного поиска;

написал и оформил работу в соответствии с содержанием, таблицы составил в соответствии с ГОСТ 21.408-93 «Правила выполнения рабочей документации по АСУ ТП»;

составил и обозначил элементы схемы в соответствии с действующим стандартом ГОСТ 21.404-85 «Обозначения средств АСУ …»;

правильно и аккуратно оформил работу.

Работа не принимается (возвращается на доработку) если:

студент не проявил самостоятельности при подготовке работы, работа свелась к простому копированию доступных источников или, что вообще недопустимо! - дублированию работы других студентов;

не приведены необходимые описания, таблицы и схемы, указанные в задании, или допущены грубые ошибки в них;

работа оформлена в целом небрежно;

во время защиты студент не смог отстоять основные результаты работы, не проявил должного уровня владения темой.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Разработка технологической схемы объекта управления.

Для заданного объекта управления выполняется общая схема технологического процесса (тепловая или трубопроводная схема тепломассообмена).

Дается описание режимов работы объекта.

2. Анализ, классификация и разработка контуров автоматического регулирования.

По разработанной схеме и ее описанию определяется, что является:

- управляемым параметром согласно цели управления по заданию, - регулирующим воздействием (выбирается самостоятельно), - возмущающим воздействием, допускающим стабилизацию, контролируемым или неконтролируемым, регистрируемым или нерегистрируемым.

Строится схема автоматического регулирования по отклонению регулируемой величины или по изменению возмущающего фактора с использованием отрицательной обратной связи.

Примечание: все объекты управления, перечисленные в заданиях имеют, одноконтурные схемы управления, но для повышения балла можно использовать дополнительные контура управления по собственному усмотрению.

Определяется закон регулирования, по возможности рассчитываются параметры регулятора (коэффициент усиления, время задержки, время регулирования и т.д.) – для получения балла «за глубину проработки материала».

3. Классификация технических средств автоматического контроля.

Составляется классификационная таблица системы автоматического управления (в соответствии с приведенной в примере).

Выбираются технические средства системы автоматизации.

4. Разработка развернутой функциональной схемы автоматизации объекта управления.

Дается краткое описание функциональной схемы.

На отдельном листе выполняется функциональная схема автоматизации объекта с использованием обозначений отдельных элементов схемы согласно ГОСТ 21.404-85.

Схема должна включать технологическую схему объекта с установленными приборами, а также уровень дистанционного размещения приборов:

- приборы, устанавливаемые по месту, - приборы, устанавливаемые на щите управления (если он есть), - контроллер, реализующий заданный закон управления и имеющий выход на регулирующий орган технологической схемы.

4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Клюев, А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.

2. Чепикова, Н.В. Методические указания к выполнению раздела автоматизации в дипломном проектировании / Н.В. Чепикова. – Новополоцк: ОУ «ПГУ», 2006. – 28 с.

3. Чепикова, Н.В. Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ: Учеб.-метод. комплекс для студ. спец.

1–70 04 02 // Н.В. Чепикова. – Новополоцк: ОУ «ПГУ», 2005. – 200 с.

4. Клюев, А.С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / А.С. Клюев, Б.В. Глазов и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.

5. Громаков, Е.И. Проектирование автоматизированных систем. Курсовое проектирование: учеб.-метод. пособие для спец. 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств в нефтегазовой отрасли» / Е.И. Громаков. – Томск: ГОУ ВПО «ТПУ», 2009. – 155 с.

6. Сотников А.Г. Автоматизация систем кондиционирования воздуха и вентиляции. –Л.: Машиностроение, 1984 -235с.

7. Плетнев Г.П. Автоматическое регулирование и защита теплоэнергетических установок электрических станций. –М.: Энергия, 1976 -424с.

8. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов:

ГОСТ 21.408–93. – Введ. 01.12.94. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.

– 28 с.

9. Система проектной документации для строительства. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах: ГОСТ 21.404–85. – Введ. 01.01.86. – М.: Стандартинформ, 2007. – 12 с.

5. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Система подачи газа Обеспечение заданного 1. Давление газа пев топку парового давления газа перед го- ред горелкой Система подачи ма- Обеспечение заданного 1. Давление мазута зута в топку парово- давления мазута перед перед горелкой Система подачи воз- Обеспечение заданного 1. Расход воздуха духа в топку парово- расхода воздуха в топку 2. Содержание СО2 в Система удаления Обеспечение заданного 1. Расход воздуха дымовых газов из разрежения в верхней 2. Давление в топке Система подачи пи- Обеспечение заданного 1. Уровень воды в тательной воды в уровня в барабане котла барабане котла Система подачи пе- Обеспечение заданной 1. Температура пара регретого пара на температуры перегрето- перед пароохладитепароохладитель па- го пара после пароохла- лем Система отпуска пе- Обеспечение заданного 1. Давление пара в регретого пара от па- давления перегретого паропроводе рового котла пара в паропроводе 2. Температура пара Газорасширителный Обеспечение заданного 1. Давление газа до Пластинчатый теп- Обеспечение заданной 1. Температура теплообменник (бойлер) температуры теплоноси- лоносителя до бойтеля после бойлера лера Пластинчатый теп- Обеспечение заданной 1. Температура теплообменник (бойлер) температуры горячей лоносителя до бойводы после бойлера лера Система отопления Обеспечение заданной 1. Температура тепздания температуры теплоноси- лоносителя в прямой Открытая система Обеспечение заданной 1. Температура тепгорячего водоснаб- температуры горячей лоносителя в прямой Система подачи теп- Обеспечение заданной 1. Температура теплоносителя на кало- температуры теплоноси- лоносителя до калорифер теля после калорифера рифера Система подачи теп- Обеспечение заданной 1. Температура теплоносителя на кало- температуры воздуха лоносителя до калорифер после калорифера рифера Система подачи воз- Обеспечение заданной 1. Температура воздуха в помещение температуры воздуха духа до калорифера Система вентиляции Обеспечение заданной 1. Температура воды градирни температуры охлаждае- 2. частота вращения Подача подпиточной Обеспечение заданного 1. Давление в пряводы в систему ото- давления в прямой маги- мом трубопроводе.

Подача подпиточной Обеспечение равенства 1. Расход в прямом воды в систему ото- расхода в прямой и об- трубопроводе.

Система подачи Обеспечение заданного 1. Давление в деаэрагреющего пара в де- давления в деаэраторе торе Система подачи пи- Обеспечение заданной 1. Температура пара тательной воды на температуры пара после после РОУ паровое редукцион- редукционного охлади- 2. Температура пара ное охладительное тельного устройства до РОУ Система подачи ост- Обеспечение заданного 1. Температура пара рого пара на паровое давления пара после ре- после РОУ редукционное охла- дукционного охлади- 2. Температура пара дительное устройст- тельного устройства до РОУ Система подачи газа Обеспечение заданной 1. Температура пона водоподогрева- температуры подогретой догретой воды Система подачи ма- Обеспечение заданной 1. Температура позута на водоподогре- температуры подогретой догретой воды Система компенса- Обеспечение заданной 1. Температура дыции подачи газа на температуры дымовых мовых газов над певодогрейный котел газов над перевальной ревальной стенкой Система компенса- Обеспечение заданной 1. Температура дыции подачи мазута на температуры дымовых мовых газов над певодогрейный котел газов над перевальной ревальной стенкой Система поддержа- Обеспечение заданного 1. Уровень воды в ния уровня воды в уровня воды в барбо- бассейне барботажном бас- тажном бассейне 2. Температура воды Система заполнения Обеспечения заданного 1. Уровень воды в и опорожнения ак- расхода теплоносителя баке Водонапорная башня Обеспечение уровня во- 1. Уровень воды Пневматический бак Обеспечение давления 1. Давление в резерводонакопитель воды в расходном баке в вуаре Система байпасиро- Обеспечение оптималь- 1. Давление в напорвания центробежного ного (расчетного) расхо- ной магистрали Необходимые консультации по вопросам выполнения контрольной работы Вы можете получить:

1. на кафедре электроснабжения УО «ПГУ», ауд. 419н, согласно графика консультаций.

2. по электронной почте [email protected].

3. по телефону: (МТС) + Руководитель – Доцент, к.т.н. В.Е.Питолин Система подачи пара Обеспечение заданной 1. Температура пара на пароподогреватель температуры питательной перед подогревателем питательной воды воды после подогревателя 2. Расход пара 1. Разработка технологической схемы объекта управления.

Рассмотрим схему парожидкостного кожухотрубчатого теплообменника.

Входной поток питательной воды, характеризуемый величиной расхода на подаче в теплообменник F и входной температурой Твх, подается в теплообменник, где происходит его нагрев до заданной температуры паром. Поток пара, подаваемого в теплообменник характеризуется расходом Fп и температурой Тп. В процессе теплопередачи пар конденсируется. Конденсат полностью или частично отводится из теплообменника.

Целью управления является обеспечение заданного постоянного значения температуры выходного потока питательной воды Твых.

2. Анализ, классификация и разработка контуров автоматического регулирования.

Управляемым параметром согласно цели управления является температура питательной воды на выходе из подогревателя высокого давления (ПВД).

Таким образом назначение системы автоматизированного управления – стабилизация этой температуры в пределах возможных отклонений подачи и температуры питательной воды на входе в подогреватель.

Возмущающим воздействием является расход питательной воды и его температура на входе в подогреватель, которые могут изменяться произвольным образом в зависимости от паровой нагрузки котла. Изменение этих величин необходимо компенсировать за счет подачи дополнительного количества греющего пара, поступающего на ПВД.

Регулирующим воздействием в данной ситуации лучше всего выбрать изменение величины открытия редукционного клапана, установленного на паровой магистрали.

В качестве регулирующего органа лучше всего использовать настраиваемый программируемый логический контроллер (ПЛК), реализующий ПИДзакон регулирования степени открытия редукционного клапана.

Управление температурой выходного потока питательной воды реализовано следующим образом: на ПЛК поступают данные контроля текущего значения температуры выходного потока, полученные с использованием датчика температуры 1 с унифицированным (нормированным) выходным сигналом.

ПЛК сравнивает текущую измеренную температуру с заданным значением, и, в зависимости от знака отклонения, а также скорости изменения этого рассогласования, вырабатывает сигнал управления на изменение положения регулирующего органа – клапана в линии подачи пара.

В результате расход пара, подаваемого в теплообменник, уменьшается или увеличивается.

Использование ПЛК-контроллера позволяет достаточно просто выполнить настройку системы автоматизированного управления:

- начальные значения коэффициента усиления, а также значения временных констант интегрирования и дифференцирования можно получить после анализа кривой выбега при единичном (ступенчатом) изменении величины подачи пара на ПВД на оптимальном режиме работы установки, - дальнейшее уточнение параметров регулятора можно выполнить в автоматизированном режиме «автонастройка ПИД».

Регулирование (автоматическая стабилизация температуры выходного потока) реализована на одном контуре с использованием отрицательной обратной связи от датчика температуры питательной воды после ПВД.

В принципе можно было бы добавить еще контур управления по возмущающему воздействию – отклонению температуры питательной воды на входе в ПВД от спецификационной, а также контур по возмущающему воздействию – отклонению расхода питательной воды от заданного. Это повысило бы качество регулирования технологического процесса.

Функция регулирования в буквенном обозначении регулятора отображается функциональным признаком С.

Кроме функции автоматического регулирования контроллер осуществляет регистрацию измерения температуры (функциональный признак R), а также сигнализацию достижения предельных значений температуры (верхнего или нижнего предела) (функциональный признак А) с использованием сигнальных светодиодных индикаторов или электрических ламп.

3. Классификация технических средств автоматического контроля.

На основании анализа структурной схемы регулирования построим таблицу классификационных признаков САУ Принцип управления По отклонению Характер изменения ошибки управления управления) Принцип формирования САУ непрерывного сигналов управления управления Число контуров управления Характер зависимости управляемых переменных Линейная САУ Реализуется ПИД-закон от входных воздействий Кроме рассмотренного контура регулирования на объекте реализован автоматический контроль целого ряда технологических параметров.

Характеристики технических средств автоматизации (ТСА) приведены в таблице 2.

на схеме Контроль входного расхода пара с индикацией текущего значения и регистрацией результатов измерений с заданной периодичностью.

Контроль входного давления пара с индикацией текущего значения и регистрацией результатов измерений с заданной периодичностью.

Контроль входного расхода нагреваемой воды с индикацией текущего значения, регистрацией результатов измерений с заданной периодичностью, сигнализацией падения расхода до нижнего допустимого предела и формированием сигнала для работы схемы текущего значения и регистрацией результатов измерений с заданной Устройство контроля температур технологических потоков с обеганием, т.е. автоматическим переключением между точками контроля.

Осуществляет контроль температуры пара на подаче в теплообменник Тп, входной температуры нагреваемой воды Твх и температуры конденсата с индикацией текущего значения и регистрацией результатов Контроль уровня конденсата пара в теплообменнике с индикацией текущего значения и регистрацией результатов измерений с заданной Текущие значения автоматически контролируемых параметров, указанных в таблице 2, необходимы для нормального пуска, наладки и эксплуатации процесса.

Расход пара Fп необходимо знать для расчета технико-экономических показателей процесса на уровне АСУ ТП.

Сигнализации подлежат температура Твых и расход F нагреваемой питательной воды. В связи с тем, что резкое падение расхода может послужить причиной выхода из строя теплообменника, схема защиты в этом случае должна перекрывать линию подачи пара.

3. Разработка развернутой функциональной схемы автоматизации объекта управления.