Контроль и регулирование основных технологических параметров: расхода, уровня, давления и температуры

Совокупность единичных операций образует конкретные технологические процессы. В общем случае технологический процесс реализуется посредством технологических операций, которые выполняются параллельно, последовательно или комбинированно, когда начало последующей операции сдвинуто по отношению к началу предыдущей.

Управление технологическим процессом представляет собой организационно-техническую задачу, и решают ее сегодня, создавая автоматические или автоматизированные системы управления технологическим процессом.

Целью управления технологическим процессом может быть: стабилизация некоторой физической величины, изменение ее по заданной программе или, в более сложных случаях, оптимизация некоторого обобщающего критерия , наибольшая производительность процесса, наименьшая себестоимость продукта и т. д.

К числу типовых технологических параметров, подлежащих контролю и регулированию, относят расход, уровень, давление, температуру и ряд показателей качества.

Замкнутые системы используют текущую информацию о выходных величинах, определяют отклонение ε( t) управляемой величины Y(t) от ее заданного значения Y(o) и принимают действия к уменьшению или полному исключению ε ( t ).

Простейшим примером замкнутой системы, называемой системой регулирования по отклонению, служит показанная на рисунке 1 система стабилизации уровня воды в баке. Система состоит из измерительного преобразователя (датчика) 2 уровня, устройства 1 управления (регулятора) и исполнительного механизма 3, управляющего положением регулирующего органа (клапана) 5.

Рис. 1. Функциональная схема автоматической системы управления: 1 — регулятор, 2 — измерительный преобразователь уровня, 3 — исполнительный механизм, 5 — регулирующий орган.

Системы регулирования расхода характеризуются малой инерционностью и частой пульсацией параметра.

Обычно управление расходом — это дросселирование потока вещества с помощью клапана или шибера, изменение напора в трубопроводе за счет изменения частоты вращения привода насоса или степени байпасирования (отведения части потока через дополнительные каналы).

Принципы реализации регуляторов расхода жидких и газообразных сред показаны на рисунке 2, а, сыпучих материалов — на рисунке 2, б.

Рис. 2. Схемы регулирования расхода: а — жидких и газообразных сред, б — сыпучих материалов, в — соотношения сред.

В практике автоматизации технологических процессов встречаются случаи, когда требуется стабилизация соотношения расходов двух или более сред.

В схеме, показанной на рисунке 2, в, поток к G1 — ведущий, а поток G2 = γ G — ведомый, где γ — коэффициент соотношения расходов, который устанавливают в процессе статической настройки регулятора.

При изменении ведущего потока G1 регулятор FF пропорционально изменяет ведомый поток G2.

Выбор закона регулирования зависит от требуемого качества стабилизации параметра.

Системы регулирования уровня имеют те же особенности, что и системы регулирования расхода. В общем случае поведение уровня описывается дифференциальным уравнением

D(dl/dt) = G вх — G вых + G обр,

где S — площадь горизонтального сечения емкости, L — уровень, Gвх, G вых — расход среды на входе и выходе, G обр — количество среды, увеличивающейся или уменьшающейся в емкости (может быть равно 0) в единицу времени t .

Постоянство уровня свидетельствует о равенстве количеств подаваемой и расходуемой жидкости. Это условие может быть обеспечено воздействием на подачу (рис. 3, а) или расход (рис. 3, б) жидкости. В варианте регулятора, показанном на рисунке 3, в, используют для стабилизации параметра результаты измерений подачи и расхода жидкости.

Импульс по уровню жидкости — корректирующий, он исключает накопление ошибки вследствие неизбежных погрешностей, возникающих при изменении подачи и расхода. Выбор закона регулирования также зависит от требуемого качества стабилизации параметра. При этом возможно использование не только пропорциональных, но также и позиционных регуляторов.

Рис. 3. Схемы систем регулирования уровня: а — с воздействием на подачу, б и в — с воздействием на расход среды.

Постоянство давления, как и постоянство уровня, свидетельствует о материальном балансе объекта. В общем случае изменение давления описывается уравнением:

V(dp/dt) = G вх — G вых + G обр,

где V — объем аппарата, р — давление.

Способы регулирования давления аналогичны способам регулирования уровня.

Температура — показатель термодинамического состояния системы. Динамические характеристики системы регулирования температуры зависят от физико-химических параметров процесса и конструкции аппарата. Особенность такой системы — значительная инерционность объекта и нередко измерительного преобразователя.

Принципы реализации регуляторов температуры аналогичны принципам реализации регуляторов уровня (рис. 2) с учетом управления расходом энергии в объекте. Выбор закона регулирования зависит от инерционности объекта: чем она больше, тем закон регулирования сложнее. Постоянная времени измерительного преобразователя может быть снижена за счет увеличения скорости движения теплоносителя, уменьшения толщины стенок защитного чехла (гильзы) и т. д.

Регулирование параметров состава и качества продукта

При регулировании состава или качества продукта возможна ситуация, когда параметр (например, влажность зерна) измеряют дискретно. В этой ситуации неизбежны потеря информации и снижение точности динамического процесса регулирования.

Рекомендуемая схема регулятора, стабилизирующего некоторый промежуточный параметр Y(t), значение которого зависит от основного регулируемого параметра — показателя качества продукта Y(t i ), показана на рисунке 4.

Рис. 4. Схема системы регулирования качества продукта: 1 — объект, 2— анализатор качества, 3 — экстраполяционный фильтр, 4 — вычислительное устройство, 5 — регулятор.

Вычислительное устройство 4, используя математическую модель связи между параметрами Y(t) и Y(t i ), непрерывно оценивает показатель качества. Экстраполяционный фильтр 3 выдает оценочный параметр качества продукта Y(t i ) в промежутках между двумя измерениями.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Ремонт системы регулирования

Ремонт насосов

Ремонт насосов производится на месте их установки или на ремонтном предприятии. Различают текущий, средний и капитальный ремонты насосов. Текущий ремонт проводят на месте установки насоса. Средний и капитальный ремонты также могут проводится на месте установки насосов с ремонтом отдельных его деталей на ремонтном предприятии. Перед остановом насоса на планово-предупредительный капитальный ремонт в зависимости от типа и назначения насоса проводят различные испытания, чтобы определить:

• высоты всасывания;
• давления при номинальной подаче;
• вибрации опор;
• утечек;
• давления жидкости в разгрузочной полости;
• температуры подшипников;
• параметров работы электродвигателя.

При разборке насоса в обязательном порядке проверяют:

При ремонте центробежного лопастного насоса производят следующие проверки:

1 несоосности валов насоса и электродвигателя.

2 осевого разбега ротора.

3 зазоров по дистанционным болтам, продольным и поперечным шпонкам, фиксирующих насос на фундаментной плите.

При разборке насоса проверяют: правильность расположения рабочего колеса по отношению к направляющему рабочему аппарату; замеряют осевые и радиальные зазоры в уплотнениях рабочих колес; зазор между рабочими колесами и уплотнительными кольцами определяют как полу разность диаметров рабочих колес в месте уплотнения и внутренних диаметров уплотнительных колец. Значения радиальных зазоров в уплотнениях рабочих колес зависят от размера насоса и температуры рабочей среды и обычно находится в пределах 0,2-0,5мм. Осевые зазоры должны быть больше осевого разбега ротора насоса на 1-1,5мм для обеспечения свободных тепловых расширений ротора относительно корпуса.

Определение плотности посади рабочего колеса на вал производят измерением диаметра ступицы и вала. При разборке насосов необходимо проверять, а при необходимости наносить метки взаимного расположения деталей для последующей сборки.

Наиболее частыми дефектами рабочих колес являются кавитационно-коррозионный и абразивный износы. Кроме проверки рабочего колеса с целью выявления разрушений и трещин проверяют жесткость посадки лопасти насоса во втулки. При обслуживании и ремонтах насоса особое внимание должно уделяться состоянию уплотнений вала. Уплотнения вала в местах выхода вала из корпуса насоса выполняют две функции: уплотнения и охлаждение. В насосах тепловых электростанций применяют уплотнения сальникового и щелевого типов.

Снятие рабочих колёс с вала производят с помощью специальных приспособлений. Проверяют положение рабочих колёс по отношению к направляющему аппарату. Проверяют кавитационный, коррозийный, абразивный износ рабочего колеса, трещины. Проверяют плотность посадки лопасти во втулке. Уплотнения вала насоса выполняется сальникового и щелевого типа. У насосов, перекачивающих горячую воду, сальники требуют охлаждения. Повреждение сальников происходит из-за несоответствия материала сальниковой набивки, режиму работы насоса, а также из-за нарушений в системе охлаждения сальников. Набивку при ремонте заменяют. Осматривают корпус, выявляют трещины, коррозионные и эрозионные размывы.

Перед ремонтом производится проверка работы системы регулирования по специальной программе. Выявляют неисправности, составляют их перечень. Разборку системы регулирования и её узлов производятся аккуратно и осторожно. Все однотипные и близкие по форме детали должны иметь маркировку, определяющую место их установки, остальные детали должны иметь метки, определяющие их сборочное положение. Все детали очищают, промывают внутренние полости продувают сжатым воздухом. Детали, работающие в масляной среде, омывают керосином. Дефекты устраняют шлифовкой и притиркой.

В водяной системе регулирования при большой эрозии и коррозии повреждённые детали заменяют. Обязательно контролируют посадку сёдел клапанов обстукиванием. Масляные поверхности уплотняют картоном или прессшпаном смазанным шеллачным или бакелитовым лаком. Для водяной применяют медь и фторопласт. При пуске турбины в работу производят испытание всей системы регулирования и защиты.

Источник

НЕИСПРАВНОСТИ СИСТЕМЫ РЕГУ­ЛИРОВАНИЯ

Ненормальная работа системы регулирования может быть вызвана тремя причинами:

А) несовершенством конструкции отдельных узлов схемы регулирова­ния;

Б) неправильной наладкой систе­мы регулирования;

В) износом трущихся поверхно­стей, увеличением зазоров, заносом шламом окон букс и другими явле­ниями, связанными с длительной или некачественной эксплуатацией системы регулирования.

Неполадки, отнесенные к первой группе, могут быть устранены толь­ко путем модернизации узлов си­стемы регулирования. Эти работы выполняются специальными ремонт- но-наладочными организациями или заводами-изготовителями. Неполад­ки, отнесенные ко второй группе, мо­гут быть устранены наладочными от­делами энергосистем или работника­ми станций при наличии достаточно квалифицированного персонала. Не­поладки, отмеченные в п. «в», устра­няются при проведении капитально­го или текущего ремонта.

Неисправности систем регулиро­вания могут’ быть самого разного свойства. К наиболее типичным и серьезным можно, например, отне­сти повышение частоты вращения выше уровня настройки автомата безопасности после сброса нагрузки, невозможность удержать холостой ход при пуске турбины при откры­тии стопорных клапанов, низкое бы­стродействие системы регулирова­ния, качания системы регулирова­ния, высокочастотные пульсации от­дельных элементов этой системы, не­возможность полностью нагрузить турбину или разгрузить ее. Причина­ми перечисленных и других неис­правностей системы регулирования могут быть столь разнообразные и трудновыявимые дефекты работы от­дельных узлов, что наладка неис­правной системы регулирования за­частую требует проведения ряда спе­циальных испытаний и измерений.

В качестве примера рассмотрим подробнее такую неисправность си­стемы регулирования, как повыше­ние частоты вращения после сброса нагрузки выше уровня настройки автомата безопасности.

Этот дефект весьма распростра­нен в турбинах старых типов и свя­зан в определенной степени с несо­вершенством самой системы регули­рования. В современных установках, где широкое распространение нахо­дят регуляторы по ускорению, элек­трогидравлические преобразователи и другие элементы, увеличивающие быстродействие системы регулирова­ния, чрезмерное повышение частоты вращения после сброса нагрузки мо­жет быть вызвано некачественной наладкой или дефектами отдельных узлов регулирования.

Возможными причинами повыше­ния частоты вращения после сброса нагрузки до уровня настройки авто­мата безопасности являются:

А) Большая степень неравномер­ности регулирования. У некоторых турбин старого типа степень нерав­номерности достигает 8—10%, что при сбросе нагрузки неизбежно приводит к срабатыванию автомата безопасности. У таких турбин необ­ходимо уменьшить степень неравно­мерности до нормальной величины. Изменение степени неравномерности может быть произведено изменени­ем жесткости пружины регулятора скорости, изменением точки подвеса промежуточных золотников, измене­нием профиля кулачка обратной свя­зи. В гидродинамических системах регулирования и в системах регули­рования с гидравлическими свя­зями изменение степени неравно­мерности может быть достигнуто пу­тем изменения профиля окна в бук­се золотника для слива масла. При осуществлении этих мероприятий необходимо учитывать, что чрезмер­ное уменьшение степени неравно­мерности может вызвать неустойчи­вую работу регулирования.

Б) Большая степень нечувстви­тельности. Причины этого явления и методы борьбы с ним были рас­смотрены ранее.

В) Недостаточное давление ма­сла в системе регулирования. При понижении давления масла в систе­ме регулирования увеличивается время сервомоторов, что в свою оче­редь уменьшает общее быстродейст­вие системы регулирования. Кроме того, снижения давления масла при­водит к уменьшению запасов движу­щей силы сервомоторов, что может повлечь за собой неустойчивую ра­боту системы регулирования. Сни­жение давления масла по сравнению с расчетным вызывается пропуском масла в обратных, редукционных и предохранительных клапанах, пере­течками в золотниках, буксах, серво­моторах и других элементах систе­мы регулирования, износом насоса.

Все эти дефекты могут быть устра­нены силами работников электро­станции.

Г) Неплотное закрытие обратных клапанов регенеративной системы, а также регулирующих клапанов (за исключением первого). Эта причина также может быть устранена в про­цессе капитального или текущего ре­монта оборудования.

Д) В блочных турбинах, снаб­женных электроприставками (ЭГП), где динамические характеристики си­стемы регулирования находятся на должном уровне, большое повышение частоты вращения при сбросе на­грузки может зависеть от некачест­венной работы ЭГП. Для наладки этого узла необходимо снять харак­теристики ЭГП: зависимость изме­нения давления, управляющего пере­мещением отсечных золотников сер­вомоторов СРупр) от хода заслонки следящего золотника (рис. 4-15,а), и зависимость этого давления от си­лы тока, подаваемого на электроме­ханический преобразователь (рис. 4-15,6). Эти характеристики снима­ются на неподвижной машине при включенном насосе системы регули­рования. Ток на электромеханиче­ский преобразователь подается от выпрямителя.

Снятие характеристик ЭГП поз­воляет сопоставить их с данными заводских испытаний, а также опре­делить нечувствительность этого уз­ла. Все наладочные работы по уст-

Рис. 4-15. Характеристики ЭГП.

Ранению причин чрезмерного повы­шения частоты вращения после сбро­са нагрузки должны завершаться испытаниями на сброс нагрузки.

Источник