Система регулирования давления в системе уплотнений турбины

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Описание системы регулирования уровня конденсата в охладитель и конденсатора пара уплотнений

Система уплотнений турбины предназначена для уплотнения концевых уплотнений в местах выхода ротора турбины из корпуса. Переднее уплотнение турбины препятствуют проникновению пара из турбины в машинный зал и препятствуют воспламенению турбинного масла.

Работа системы (см. рис.). Во вторую камеру переднего уплотнения цилиндра низкого давления (ЦНД) непрерывно подается пар из уравнительного коллектора деаэратора. Давление в камере регулируется регулятором "после себя" на уровне 1,2 мПа.

Рис. 1

Передаточная функция объекта:

2. Математическая модель

1. Система автоматического управления с ПИД-регулятором (Рис. 2).

Рис. 2

В Simulink MATLAB R2013a возможна автоматическая настройка ПИД - регуляторов. Для этого необходимо подключить в систему «штатный» ПИД-регулятор из библиотеки Simulink Library Browser, открыть его окно, установить коэффициенты регулятора, найденные экспериментально и нажать кнопку «Tune». При автоматической настройке задание для регулируемой величины должно равняться единице.

2. Авто настройка параметров ПИД-регулирования.

Во всех ПИД-регуляторах НПФ КонтрАвт реализован режим автоматической настройки параметров. Она уменьшает время пуска-наладки и позволяет получить высокое качество регулирования даже пользователям-неспециалистам. В этом режиме регулятор выполняет двухпозиционное регулирование и по колебаниям измеренного сигнала рассчитывает параметры ПИД регулятора, а затем автоматически переходит в режим ПИД регулирования. Длительность настройки - один период колебаний в системе. Найденные таким образом параметры сохраняются в энергонезависимой памяти, поэтому при работе с одной и той же системой настройка производится только один раз. При необходимости параметры могут быть скорректированы вручную оператором. Характерный вид процесса на этапах выхода на заданный уровень, автоматической настройки и автоматического регулирования показана на рис. 3

Рис. 3

3. Синтез регуляторов

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор -- наиболее эффективный и распространенный вид регулятора, обеспечивающий достаточно высокую точность при управлении различными процессами.

ПИД-регулятор вырабатывает выходной сигнал, который рассчитывается по следующей формуле:

регулятор турбинный интегральный

Xр - полоса пропорциональности

Ei - рассогласование

фд - постоянная времени дифференцирования

ДEi - разность между двумя соседними измерениями Ei и Ei-1

Дtизм - время между двумя соседними измерениями фi и фi-1

фи - постоянная времени интегрирования

?Ei - накопленная в i-й момент времени сумма

Как видно из формулы, сигнал управления является суммой трех составляющих:

· пропорциональной (1-е слагаемое);

· интегральной (3-е слагаемое);

· дифференциальной (2-е слагаемое).

Пропорциональная составляющая зависит от рассогласования Ei и отвечает за реакцию на мгновенную ошибку регулирования.

Интегральная составляющая содержит в себе накопленную ошибку регулирования, которая является дополнительным источником выходной мощности и позволяет добиться максимальной скорости достижения уставки при отсутствии перерегулирования.

Дифференциальная составляющая зависит от скорости изменения параметра, вызывающей реакцию регулятора на резкое изменение измеряемого параметра.

4. Анализ системы управления

В среде Simulink были воспроизведены модели систем и получены следующие результаты (Рис. 4).

Рис. 4

5. Текст программы

W=tf([0.004],[0.6 0.9 1])

s=tf('s'); sys=exp(-0.1*s)

W1=W*sys

k=100;

Wk=k;

Ti=1/150;

Td=1/200;

wr=tf([Ti*Tdk*Ti 1],[Ti 0])

s=tf('s'); sys1=P+I/s+D*N/(1+N*1/s);

WOZ=feedback( sys1*W1,-1);

margin(WOZ)

Рис. 5

6. Технические средства

1) Конденсатор пара уплотнений.

Конденсатор пара уплотнений типа КП-50-25 предназначен для конденсации пара, отсасываемого из концевых уплотнений турбины. На сайте представлен серийный конденсатор КП-50-25.

Условное обозначение:

КП-50-25 - конденсатор пара уплотнений с поверхностью теплообмена 50 мІ, рабочим избыточным давлением воды в трубной системе 25 кгс/смІ (2,5 МПа).Трубная система может изготавливаться из нержавеющих (основная модификация), латунных или медноникелевых труб. Конденсатор КП-50-25 представляет собой вертикальный теплообменный аппарат поверхностного типа. Поверхность теплообмена 50 мІ образована 398 U - образными нержавеющими трубами 16х1- 12Х18Н10Т, развальцованными в трубной доске. Соединение патрубков конденсатора с трубопроводом - сварное.

Охлаждающая среда - основной конденсат турбоустановки, подаётся в водяную камеру, проходит 2 хода по трубам и возвращается в трубопровод основного конденсата. Образующийся конденсат пара отводится через штуцеры.

Конденсатор пара уплотнений имеет бобышки для присоединения измерительных приборов.

Полный назначенный срок службы конденсатора пара уплотнений - 20 лет. Количество циклов включения и отключения - 1000.Гарантийный срок эксплуатации - 24 месяца с момента ввода конденсатора в эксплуатацию, но не более 36 месяцев со дня отгрузки потребителю.

2) Прессовая часть.

Установка конденсатор КП-50-25 производится в вертикальном положении на специальные опоры и крепится к ним болтами.

Установку конденсатора производить в следующем порядке:

· Установить и закрепить строго вертикально на заранее подготовленной опорной площадке;

· Установить контрольно-измерительные приборы;

· Произвести обвязку трубопроводами с соответствующей арматурой в соответствии с компоновочными чертежами организации - проектировщика.

Конденсатор поставляется в собранном виде в соответствии с рабочими чертежами и спецификациями. Комплектующие изделия, эжектор и др. детали упаковываются в ящик.

Конденсатор является габаритным грузом и может транспортироваться всеми видами транспорта с учетом многократных перевалок. При погрузке и разгрузке конденсатора не допускаются резкие толчки и удары.

Эксплуатация конденсатора пара уплотнений КП-50-25 должна производиться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ», «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей».

Основными задачами эксплуатации конденсатора являются:

· Обеспечение бесперебойной работы аппарата с расчётными параметрами в течение всего срока эксплуатации;

· Обеспечение наиболее экономичной работы аппарата с максимальным использованием тепла греющей среды.

Конденсатор КП-50-25 должен находиться под постоянным наблюдением обслуживающего персонала.

Для обеспечения бесперебойной работы необходимо не реже трёх раз в смену производить контроль:

· температуры питательной воды на входе и выходе из конденсатора;

· давления воды и пара;

· наличия нормального уровня конденсата в корпусе;

· работы автоматических устройств.

Периодически, по мере необходимости, производить продувку водоуказательных стёкол.

Периодичность разборки конденсатора и его допустимое загрязнение уточняются, исходя из конкретных местных условий. Конденсаторы должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию. После монтажа перед пуском в работу при выполнении требований настоящего руководства по условиям и срокам хранения проводить только наружный осмотр конденсаторов и гидравлическое испытание. При наружном и внутренних осмотрах должны быть выявлены и устранены все дефекты, снижающие прочность конденсатора. Перед внутренним осмотром и гидравлическим испытанием конденсатор остановить, охладить, освободить от заполняющей его рабочей среды, отключить заглушками от всех трубопроводов, соединяющих конденсатор с источником давления или другими средами.

Срок службы конденсатора пара уплотнений - 20 лет. Количество циклов включения и отключения - 3000.Гарантийный срок эксплуатации - 24 месяца с момента ввода конденсатора пара в эксплуатацию, но не более 36 месяцев со дня отгрузки потребителю.

3) Регулятор давления пара

По своему назначению существует несколько типов регуляторов давления. Наиболее часто используется редукционный клапан, также в технической литературе может встречаться другое его название - регулятор давления пара после себя. Задачей такого клапана является поддержание постоянного давления в трубопроводе за клапаном. В случае увеличения давления на входе, диск клапана закрывается, сужая или, другими словами, редуцируя (откуда получил название редукционный) проходное сечение в клапане, тем самым избегая повышения давления за клапаном. В случае снижения давления клапан наоборот открывается, поддерживая прежнее значение давления.

Другой клапан получил название перепускной или, иначе, регулятор давления пара до себя. Основным назначением перепускного клапана является поддержание постоянного давления в трубопроводе до клапана. В случае увеличения давления на входе клапан открывается и перепускает (благодаря чему называется перепускным) через себя часть среды, оставляя давление до клапана без изменений. Здесь принцип такой же, как и у стандартного предохранительного клапана, за тем лишь исключением, что предохранительный клапан, как правило, не предназначен для постоянной работы в таком режиме, в то время как перепускной клапан может регулировать расход практически постоянно.

Заключение

В ходе выполнения данной работы были выполнены настройки ПИД- и ППИ-регуляторов для системы регулирования давления в системе уплотнений турбины (заднее уплотнение).

При анализе системы, в которой использовался ПИД-регулятор, было выяснено, что время переходного процесса составляет =300 с, перерегулирование у=0%. В системе, где использовался ППИ-регулятор, время переходного процесса составило =10 с, а перерегулирование у=6%. Из данного анализа сделаем вывод, что при использовании ППИ-регулятора, качественные показатели улучшились, однако перерегулирование увеличилось.

Литература

1. Кузнецов, В.П. Теория автоматического управления: конспект лекций. В 2 ч. ч. 1 / В.П. Кузнецов, С.В. Лукьянец, М.А. Крупская. - Минск: БГУИР, 2007.

2. Ерофеев, А.А. Теория автоматического управления: учеб. для вузов /А.А. Ерофеев. - СПб.: Политехника, 2003.

3. http://www.irbl.ru/catalog/kondensator-para-uplotnenii-kp.html

Размещено на Allbest.ru