Устройство для управления группой вакуумных деаэраторов Советский патент 1993 года по МПК F22D5/26 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам водоподготовки, и может найти применение при автоматизации технологических процессов в группе вакуумных деаэраторов тепловых электростанций и промышленных теплосиловых установок.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия группы деаэраторов.

На фиг. 1-3 показано предлагаемое устройство для управления группой вакуумных деаэраторов.

Устройство содержит вакуумные деаэраторы 1i, 1г, 1з. трубопровод подачи неде- аэрироаанной воды 2, трубопровод отвода деаэрированной воды 3, трубопровод подвода греющей среды 4, трубопроводы отвода неконденсирующихся газов 5i, 5a, 5з. первые исполнительные устройства 6i, 62, 63, вторые исполнительные устройства 7i, 72, 7з, третьи исполнительные устройства 8i, 82. 83, четвёртые исполнительные устройства §i. 92, 9з, эжекторы 10i, 102. 10з отсоса

неконденсирующихся газов, бак-аккумулятор 11, откачивающий насос 12с регулируемой производительностью, датчики 13i, 132. 13з давления, датчики 14i, 142,14э температуры воды, преобразователи 15i, 152, 15з, элементы 161, 162, 16з сравнения, первый пороговый блок 17, блок 18 аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорное управляющее устройство 19, блок 20 цифро- аналоговых преобразователей, датчик 21 уровня, второй пороговый блок 22. - Преобразователи 15| содержат седьмой аналого-цифровой преобразователь 23. по- стоянное запоминающее устройство 24 и седьмой цифрозналоговый преобразователь 25|, 1-1, 2, 3 (фиг,2).

Первый пороговый блок 17 содержит пороговые элементы 17i, 172, 17з(фиг.1).

Блок 18 аналого-цифровых преобразователей содержит первый 18i, второй 182. третий 18з. четвертый 184, пятый 18s и шестой 18б аналого-цифровые преобразователи (фиг. 1).

00 СА Х|

СО О

Блок 20 цифроамалоговых преобразователей содержит первый 201, второй 20а, третий 20з, четвертый 204, пятый 20s и шестой 20е, цифроаналоговые преобразователи (фиг.1).;

Второй пороговый блок 22 содержит пороговые элементы 221, 222. 22з.

В устройстве для управления технологическим процессом применяется следующий закон регулирования

Ul(t) (t)+J- } Ј,(t)dt +

+ ТД|

dЈ)(t)

ЈЧ

(1)

где Ui(t) -управляющее воздействие(сигнал управления на выходе 1-го канала регулирования); еKt)-сигнал рассогласования на 1тм канале регулирования {отклонение регулируемой величины от заданного значения); Kpj - коэффициент усиления управляющего устройства на t-м канале регулирования: ТД| - постоянная времени дифференцирования на 1-м канале регулирования; Тщ - постоянная времени интегрирования на 1-м канале регулирования; , 2, 3, 4,5, 6.

Учитывая, что в устройстве, в качестве блока управления .применяется микропроцессорное управляющее устройство 19, закон регулирования (1) в дискретной форме для 1-го канала принимает вид

Ui riTot U,(n -1),x

TQI | тд|

.х()

v /-14- Т° 2 ТД Л А У

Х I2Т„, То.

Hn-i)To,

xfiii(rv- 2) Ты,

(2)

где Toi - постоянный период квантования 1-го канала регулирования;

Ui(n-1)Tof}- сигнал управления на предыдущем шаге квантования;

е i(n-1)T0i, Ј i(n-2)Toi} - сигналы рассогласования на предыдущем шаге квантования и на (п-2) шаге квантования соответственно;

п - количество интервалов дискретизации, , 1, 2,,. Введем обозначения

А° ) - Ф

(); (4)

0

5

0

5

5

А2Г КР|Ь|(5)

Дискретный закон регулирования (2) с учетом (3), (4), (5) принимает вид

Ui(n - 1 )Toi + A0iЈi nT0i + f An ( n -1 ) Toi + A2i a ( n - 2 ) Toi 1

(в)

Таким о&разом, закон регулирования (б) представлен в удобной форме для программирования на микропроцессорном управляющем устройстве 19.

В качестве микропроцессорного управляющего устройства 19 можно, например, применять микропроцессор типа К580.

Учитывая, что в деаэраторе максимальное удаление растворенных газов из воды имеет место тогда, когда температура воды достигает температуру насыщения, и что давление в деаэраторе с достаточной точнр- сдью характеризует температуру насыще- нйя води, то для повышения эффективности и точ ности управления процессом водопод. готовки в предлагаемом устройстве в зави- симости от текущего значения давления Pj(t) внутри деаэратора 1 определяется соответствующее значение температуры насыщения воды Tsj°(t}. Для этого в постоянном запоминающем устройстве 24 преобразователя 15i хранятся цифровые коды соответствующие значений температуры насыщения воды Ts°{t) в зависимости от значений давления P(t) внутри деаэратора 1i в диапазоне (0,0075; 0,05 МПа) с шагом 0,0005 МПа, согласно таблице М.П.Вукаловича. Учитывая, что в вакуумных деаэраторах, как правили, давление изменяется в диапазоне (0,0075- 0,05 МПа), цифровые коды хранящиеся е

. постоянном запоминающем устройстве 24i обеспечивают эффективную работу преобразователя 15i. Преобразователь 15t работает следующим образом.

Выходной аналоговый сигнал Pi(t) датчика давления 13( поступает на вход преобразователя 15|. При этом аналого-цифровой преобразователь 23i преобразует аналоговый сигнал в двоичный цифровой код соответствующий давлению внутри деаэратора

1 ь Указанный код поступает на вход посто- янного запоминающего устройства 24. Постоянное запоминающее устройство 24j в зависимости от значения входного цифрового кода на выходе дает единственный цифровой код соответствующий значению

0

0

емпературы насыщения TSj°(t). Указанный i од поступает на вход цифроаналогового преобразователя 25i, который преобразует цифровой код в аналоговый сигнал. При

; том на выходе преобразователя 15i имеет-

я аналоговый сигнал Tsj°(t), пропорциональный температуре насыщения воды пнутри деаэратора 1|. Таким образом преобразователь 15i обеспечивает высокую точность преобразования текущего значения давления внутри деаэратора в соответствующее значение температуры насыщения воды, что позволяет повысить точность управления процессом водоподготовки и эффективности работы группы деаэрато-

юв.

Устройство работает следующим обра 5 ом. Недеаэрированная вода после химводо- очистки с температурой 30-35°С поступает в иакуумные деаэраторы 1i требуемым расхо- дом ( а не деаз-р (t) по трубопроводу 2. Греющая среда (вода с температурой 90°С) подводится в деаэраторы 11 требуемым расходом ( а гор (t) по трубопроводу 4, Проходя i ерез отсеки деараторов 1, заполненные па- ром, недеаэрированная вода нагревается до45-55°С, деаэрируется и затем по трубопроводу 3 раСХОДОМ { (Тдеаэр (t) ОТВОДИТСЯ ИЗ

деаэраторов 1| в бакаккумулятор 11. При неконденсирующиеся газы из деаэра-

оров 1| отсасываются эжекторами 10i.

На выходе датчика 14| температуры воды имеется сигнал TBj(t) пропорциональный оактическому значению температуры воды i :нутри деаэратора 11. Указанный сигнал по-

тупает на второй вход элемента Сравнения, на первый вход которого имеется пыходной сигнал Tsj{t) преобразователя 15f пропорциональный фактическому значению давления внутри деаэратора 1i ихэрак- теризующий температуру насыщения аоды

и деаэратора 1ь Таким образом, на выходе элемента 16 сравнения появляется сигнал рассогласования €ij(t) между значением температуры насыщения воды и фэктиче- (ким значением температуры воды внутри деаэратора, который определяется выражением

Ј ii(tKsj(t)-TBj(t)

Так как процесс приближения фактиче- «: кого значения температуры воды и значения т емпературы насыщения носит инерционный характер и является очень длительным, для увеличения оперативности управления, г устройстве введен первый пороговый Олок 7 с пороговыми элементами 17i, , 17з, содержащими порог ,5°С. Как только

5

1015

20 25

30

35

40

45 50

55

величина сигнала рассогласования поступающего на вход порогового .элемента 17i достигает указанное пороговое значение, на выходе порогового элемента 17| сигнала нет и микропроцессорное управляющее устройство 19 временно прекращает управление на его 1-ом канале. То есть е y(t) Д то на выходе порогового элемента 171 появляется сигнал е ij(t), который поступает на i-й вход блока 18 аналого-цифровых преобразователей. А если Е ij(t) Д, то на выходе порогового элемента 17j сигнала нет и соответствующий канал микропроцессорного управляющего устройства 19 в работу не включается.

Сигнал рассогласования Ј ij(t) будет являться всегда положительной величиной, то естьТ8 0(1) TBJ°(t).

Если в каком либо из деаэраторов 1| или одновременно во всех деаэраторах фактическое значение TBj{t) температуры воды отличается от значения Tsj(t) температуры насыщения воды, то на выходе соответствующего элемента 16i сравнения, появится сигнал рассогласования Јij(t), который поступает на вход соответствующего порогового элемента 17|. Если значение сигнала рассогласования Јij(t) превышает порогового значения Д порогового элемента 17|, то сигнал рассогласования Јij(t) поступает на вход соответствующего аналого-цифрового преобразователя 18;. В аналого-цифровом преобразователе 18i осуществляется квантование непрерывного сигнала Ј ij(t) по времени с периодом квантования T0i, в результате чего сигнал Ј ij(t) преобразуется в решетчатую функцию е , а также осуществляется преобразование функции Ј в цифровой код, который соответствует дискретным значениям функции Ј itnToi. Цифровой код Ј поступает на вход 1-го канаяа микропроцессорного управляющего устройства 19. При этом микропроцессорное управляющее устройство 19 на основе алгоритма (3) - (6) формирует на его i-ом канале управляющее воздействие UifnToi я виде цифрового кода, который в каждый период квантования Т0| передается на вход цифроаналогового преобразователя 20|. Посредством цифроанэлогового преобразователя 20i осуществляется преобразование последовательности значений в непрерывный сигнал Ui(t), который остается постоянным на протяжении очередного периода квантования до прихода следующего члена последовательности Ui(n+1)Toi. Сигнал управления Ui(t) для , 2, 3 одновременна поступает на вход второго 7i и третьего В исполнительных блоков.

Второй исполнительный блок 7i при действии сигнала Ui(t) увеличивает величину подачи пара ( /napa(t)) путем изменения положения задвижки соответствующего клапана, что приводит к уменьшению давления в 1-ом деаэраторе, а третий исполнительный блок 8 при действии сигнала Ui(t) увеличивает величину подачи расхода горячей воды { (7гор(т)), что способствует увеличению фактического значения температуры воды в 1-ом деаэраторе. Процесс управления величиной подачи пара и величиной подачи горячей воды будет иметь место пока значение сигнала Ј ij(t) не станет равным пороговому значению А (см. фиг. 3).

Таким образом, если в деаэраторах И, 12, 1з фактическое значение температуры воды отличается от значения температуры насыщения, то температура насыщения достигается путем одновременного уменьшения давления в деаэраторах и повышения величины подачи расхода горячей воды. При этом значительно повышается быстродействие управления процессом водоподготов- ки, а также экономия горячей воды, м эффективность работы группы деаэраторов.

8 баке-аккумуляторе 11 поддерживается уровень воды в диапазоне

Нзад.т1п(т).тах(1:),

(8)

Где H3afl.min(t), H3afl.max(t) - Заданные МИНИмальные и максимальные значения уровней воды в баке-аккумуляторе 11.

Если уровень воды в баке-аккумуляторе 11 превышает заданный максимальный уровень воды, то есть, если H(t) Нзад.тах(1), то на выходе порогового элемента 221 второго порогового блока 22 появится сигнал рассогласования Ј4(t), который поступает на четвертый вход блока 18 аналого-цифровых преобразователей, При этом на выходе аналого-цифрового преобразователя 184 имеется цифровой код Ј4(пТем), который поступает на четвертый вход микропроцессорного управляющего устройства 19. Микропроцессорное управляющее устройство 19 на основе алгоритма (3)-(6) формирует на его четвертом канале, управляющее воздействие U4nT(vi в виде цифрового кода, который в каждый период квантования То4 передается на четвертый вход блока 20 циф- роаналоговых преобразователей. Цифроа- налоговый преобразователь 204 осуществляет преобразование последовательности значений в непрерывный сигнал L)4(t), который остается постоянным на протяжении очередного периода квантования пТ04 до прихода следующего члена последовательности U4(n+1)T04. Сигнал управления U4(t) одновременно поступает на первый вход первого и четвертого исполнительных блоков 6i, 9i всех деаэраторов ii.

При действии сигнала U4(t) первый 61 и

четвертый 9i исполнительные блоки всех деаэраторов 1| соответственно уменьшают величину подачи расхода недеаэрированной воды и горячей воды на все деаэраторы 1|.

При этом уменьшается уровень воды в баке- аккумуляторе 11.

Если уровень воды в баке-аккумуляторе 11 становится меньше заданного минимального уровня, то есть если H(t) Н3ад.т1пМ,

то на выходе порогового элемента 22з второго порогового блока 22, появится сигнал рассогласования Ј e(t), который поступает на шестой вход блока 18 аналого-цифровых преобразователей. При этом на шестой выход блока 20 цифроаналоговых преобразователей поступает сигнал управления Ue(t). Сигнал управления Ue(t) поступает на второй вход электропривода откачивающего насоса 12 с регулируемой производительностью.

Откачивающий насос 12с регулируемой производительностью по сигналу управления Ue(t) уменьшает величину подачи расхода деаэрированной воды до допустимого

значения и при этом увеличивается уровень воды в баке-аккумуляторе 11,

Если уровень воды в баке-аккумуляторе 11 находится в диапазоне Нзад.т1п(1) Н(т.)Нзад.тэхМ, то на выходе порогового

элемента 22а второго порогового блока 22, имеется сигнал рассогласования Ј s(t), который поступает на пятый вход блока 18 аналого-цифровых преобразователей появится сигнал Us(t), который одновременно

поступает на второй вход первого и четвертого исполнительных блоков 6i, 9i всех деаэраторов 1 и на первый вход электропривода откачивающего насоса 12 с регулируемой производительностью.

При действии сигнала Us(t) первый 6j и четвертый 9| исполнительные блоки всех деаэраторов 1| соответственно увеличивают величину подачи расхода недеаэрированной воды и горячей воды на все деаэраторы

1|, а откачивающий насос 12 с регулируемой производительностью увеличивает величину подачи расхода деаэрированной воды до требуемого значения. То есть, когда уровень воды в баке-аккумуляторе 11 находится в

диапазоне Н3ад.т1п((т.)Н3ад.тахМ, сигнал управления Us(t) позволяет поддерживать на максимально открытом положении задвижки соответствующих клапанов подачи расхода недеаэрирбвэнной воды и горячей

зоды, а также гарантирует требуемое значение подачи расхода деаэрированной воды насосной станцией 12 с регулируемой производительностью. Таким образом, применение предлагаемого устройства для автоматического управления группой ва- суумных деаэраторов позволяет ловы- ;ить быстродействие и точность управления троцессом водоподготовки, а также увели- мть экономичность и эффективность работы руппы деаэраторов. Увеличение быстродействия управления достигается путем одновременного уменьшения давления в деаэраторах и увеличения величины подачи асхода горячей воды, когда фактическое Значение температуры воды в деаэраторах отличается от значения температуры насьи цения, при этом также обеспечивается зна- ительная экономия расхода горячей воды, Повышение точности управления достига- этся применением преобразователей 15, )беспечивающих высокую точность преоб- эазования текущего значения давления знутри деаэраторов и соответствующее зна- )ение температуры насыщения воды, а так- ке применением микропроцессорного вправляющего устройства 19 и цифровых алгоритмов управления процессом водо- юдготовки. При этом существенно увеличи- зается эффективность работы группы, деаэраторов, качество обработки воды не олько в установившемся режиме работы деаэраторов, но и при переменном режиме ix работы, а также при любых других изме- 1ениях режима деаэрации уменьшается по- тадание кислорода в оборудовании и ювышается надежность работы всей теплоэнергетической системы в целом.

Формула изобретения 1. Устройство для управления группой (акуумных деаэраторов, подключенных па- )аллельно к трубопроводу подачи недеаэ- ированной воды, трубопроводу отвода , ;еаэрированной воды, трубопроводу подвода греющей среды и трубопроводу отвода неконденсирующихся газов, содержащее первые исполнительные блоки, установленные на трубопроводе подвода недеаэриро- ианной воды, и вторые исполнительные : локи, установленные на трубопроводе греющей среды, отличающееся тем, что. с целью повышения точности и быстродействия группы деаэраторов, снабженных эжектором, и баком-аккумулятором, имеющим откачивающий насос с регулируемой производительностью, оно содержит для 5 каждого деаэратора последовательно соединенные датчик давления, блок преобразования и элемент сравнения, датчик температуры воды, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения,

0 третий исполнительный блок, установленный на трубопроводе подачи горячей воды в эжекторы, четвертый исполнительный блок, установленный на трубопроводе подвода греющей среды, а также последова5 тельно соединенный первый пороговый блок, блок аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорное управляющее устройство и блок цифроаналоговых преобразователей, датчик уровня в баке-аккуму0 ляторе, второй пороговый блок, причем выход каждого элемента сравнения соединен с соответствующим входом первого порогового блока, три выхода которого соединены с соответствующими тремя входа5 ми блока аналого-цифровых преобразователей, а три другие входа аналого-цифровых преобразователей соединены соответственное тремя выходами второго порогового блока, три первые входы которого соедине0 ны с выходом датчика уровня, входы микропроцессорного управляищего устройства соединены с соответствующими выходами блока аналого-цифровых преобразователей, а выходы - с соответствующими входами бло5 ка цифроаналоговых преобразователей, первые три выхода которого соединены с входом второго и третьего исполнительных блоков деаэраторов, четвертый выход - с входами первого и четвертого исполнитель0 ных блоков, пятый выход - с вторыми входами первого и четвертого исполнительных блоков всех деаэраторов и с первым входом электропривода откачивающего насоса с регулируемой производительностью, а шес5 той выход - с вторым входом электропривода откачивающего насо- т с регулируемой производительностью.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок преобразования выполнен

0 в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, постоянно запоминающего блока и цифроаналогового преобразователя.

фг/e.Z

T/2ft)

фс/е.З