1.3 Технические требования сар, допустимые ошибки в установившихся режимах, прямые показатели качества переходных режимов.
САР
горелкой вертикальных нагревателей
стальковшей должна быть устойчивой.
Большинство САР из-за наличия обратных
связей склонны к колебаниям. В устойчиво
работающей системе колебания с течением
времени затухают, и система приходит в
согласованное состояние. Устойчивость
системы не должна нарушаться при
изменении в определенных пределах
внешних и внутренних условий (например,
окружающей температуры, напряжения
питающей сети и т. д.). Запасы устойчивости
должны быть такими, чтобы обеспечивалась
возможность изменения параметров
системы во время ее работы. Также САР
должна обеспечивать безопасность работы
агрегата, обеспечивать качество нагрева
металла, эффективное использование
топлива, САР должна иметь определенный
алгоритм действий при возникновении
ошибок в процессе регулирования а также
легко модернизироваться.
САР должна
реагировать на изменения: регулируемой
величины, статической ошибки (Хст)
равной 10о
С,
максимального динамического отклонения
(Хдин)
равного 40о
С,
времени
переходного процесса (время регулирования
(tрег))
900с, коэффициента
передачи объекта управления (Ко)
равного 1.4
,
величины максимального возмущения по
нагрузке (Ув)
равного 15%, (данные взяты на основании
теоретических данных из технической
литературы 1).
1.4 Анализ известных вариантов сар.
Ранее САР горелками вертикальных нагревателей стальковшей представляла собой средства локальной автоматики фирмы «Siemens», установленной в 1975 году. Моральный и физический износ оборудования обусловлен: отсутствием резерва узлов и блоков, невозможностью заказа оригинальных запчастей, наличием большого числа неремонтируемых узлов и блоков. В данной САР была большая необходимость ручного труда. Система основана на применении ручных исполнительных механизмов, а также на применении локальных регуляторов.
Рисунок3
– Функциональная схема САР горелки до
модернизации
2 Расчётная часть.
2.1 Составление функциональной схемы сар и выбор принципиальных схем элементов её неизменяемой части.
В данной САР горелкой вертикальных нагревателей стальковшей используется 3 типа датчиков: датчик расхода воздуха HONEYWELL AWM92, датчик расхода газа HONEYWELL AWM92 и термопара ТПП. В качестве регулирующего органа используется заслонка которая управляется исполнительным механизмом МЭО. Сигналы с датчиков, исполнительных механизмов и поступают на контроллер S7 - 200. Сигнал с контроллера поступают на компьютер оператора, где помощью установленного пакета программ оператор может наблюдать технологический процесс и вносить коррективы по мере их появления.
Рисунок4 – Функциональная схема САР горелки после модернизации
2.2 Описание функциональной схемы разрабатываемой системы
В разработанной системе используется :
1) два датчика расхода газа:
- датчик расхода природного газа (1а) на трубопроводе подвода природного газа к горелке – для контроля расхода газа, поступающего на горелку;
- датчик расхода воздуха (2а) на трубопроводе подвода воздуха к горелке – для контроля расхода воздуха, поступающего на горелку;
2) датчик температуры (3а) на крышке горелки – для контроля температуры чугуна в ковше;
3) датчик контроля пламени Eclipse 5600 (3в) – для определения наличия пламени горелки;
4) контроллер (4а) в шкафу управления – для сбора и анализа информации с датчиков и выработки необходимых сигналов на управляющие механизмы;
5) два пускателя контактных (1в,2в) – для запуска исполнительных механизмов;
6) два исполнительных механизма (1г,2г)- для открытия/закрытия заслонки на трубопроводе подвода природного газа и воздуха на горелку;
С перечисленных выше датчиков сигнал поступает на контроллер (4а).
Регулирующим воздействием в данной системе является изменение расхода природного газа и воздуха, поступающие на горелку. Изменение расхода газа и воздуха осуществляется изменением поперечного сечения трубопровода с помощью заслонки, являющейся регулирующим органом. Для управления положением заслонки используются исполнительные механизмы (1г,2г).
Возмущающим воздействием в этой системе будет являться изменение температуры чугуна в ковше. Регулирование температуры осуществляется с помощью контроллера (4а), на вход которого поступают данные с датчика температуры, а с выхода выдается управляющее воздействие на исполнительные механизмы (1г,2г), которые, в свою очередь, открывают или закрывают заслонки. В зависимости от текущей температуры чугуна контроллер выдает управляющее воздействие: на открытие заслонки (если температура чугуна меньше заданной) или на закрытие заслонки (если температура чугуна больше заданной).
Данные от других датчиков установленных на объекте так же поступают на контроллер, с которого, в последствии, передаются на ПЭВМ и служат для контроля за объектом.
В
упрощенном виде функциональная схема
будет выглядеть следующим образом(рисунок2)
Рисунок5 – Упрощенная функциональная схема САР горелки.