Принципы действия уровнемеров, преобразователей, стабилизаторов давления, регуляторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ПРОФЕСИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

«Владивостокский морской КОЛЛЕДЖ»

Контрольная работа

«Автоматика»

Студент заочного отделения Н.С. Зезянов

Владивосток 2019

1. Расскажите о возмущении, величине возмущения и трех видах возмущений, влияние вида возмущений на работу АСР

Стабилизация входных параметров состоит - в том, что осуществляется регулирование всех входящих технологических потоков таким образом, чтобы внешние возмущения не влияли на процесс. Это значительно упрощает систему регулирования собственно процесса. Такая схема, довольно часто встречающаяся в нашей промышленности, тем не менее довольно непрактична. Во-первых, для обеспечения равномерного расхода и состава веществ между агрегатами приходится устанавливать большие емкости во-вторых, по этой схеме условия погоды, часто оказывающие серьезное влияние на процесс, регулироваться не могут. Для инженера по автоматическому регулированию это означает, что большинство независимых переменных при стабилизации входных параметров регулируется независимо друг от друга очень немногие из них связаны с процессом обратной связью.

Нагрузка (регулирующее хр или внешнее воздействие F) на объект регулирования с течением времени может изменяться произвольно. Однако, для изучения влияния нагрузки на объект регулирования, и АСР в целом, целесообразно рассмотреть три характерных вида нагрузки: ступенчатую, импульсную и синусоидальную. Виды нагрузки приведены на рис. 1.

Рисунок 1 - Типовые виды возмущений (нагрузок) на объект регулирования

Ступенчатая нагрузка (рис.1, а) - представляет собой нагрузку, которая в определенный момент времени =0 изменяется скачком от 0 до некоторого значения 1. Ступенчатая функция, у которой величина скачка равна 1, называется единичной и обозначается 1() = 1().

Пояснение. В физическом смысле значение единичной нагрузки может соответствовать увеличению нагрузки в два раза, если при этом контролируемая выходная величина объекта не выйдет за пределы значений, обеспечивающих нормальный ход протекания технологического процесса в объекте регулирования.

Ступенчатая нагрузка соответствует значению 1=0 при 0 и 1 = 1, при 0. Предполагается, что единица имеет ту же размерность, что и физическая величина на входе объекта.

Пример. Ступенчатая функция представляет собой распространенный вид входного воздействия в объектах регулирования и АСР в целом. К такому виду нагрузки сводятся мгновенное возрастание нагрузки на валу двигателя, мгновенное открытие клапана соленоидного вентиля расхода газа, включение нагревательного элемента и так далее.

Импульсная нагрузка (рис.1, б) - это ступенчатая нагрузка, которая через короткий промежуток времени исчезает. Если продолжительность импульса принять равной = 1 - 0, а величину его 1 = 1/, то такую импульсную функцию называют единичной с площадью S = 1.

Пример. К такому виду нагрузки можно отнести кратковременное открывание дверей в холодильной камере, кратковременное открытие соленоидного вентиля расхода газа или жидкости и д.р.

Синусоидальная (гармоническая) нагрузка (рис.1,в) принимается нагрузка представляющая собой гармоническое изменение входной величины, которое выражается зависимостью () = А sint.

При этом на вход объекта подается воздействие изменяющееся по синусоидальному закону с некоторой частотой и амплитудой А, т.е. изменяющейся по знаку и значению.

Пояснение. Выходная величина у объекта также будет представлять собой непрерывно колеблющуюся величину определенной амплитуды и частоты. Частота выходной величины y совпадает с частотой входной и они обе имеют синусоидальную форму. Максимальное же значение амплитуды в зависимости от свойств объекта различное и сдвинуто во времени.

Пример: Гармонической нагрузкой могут быть суточные теплопритоки через ограждения холодильных камер, так как температура наружного воздуха в течение суток изменяется примерно по синусоиде.

Для изучения свойств объектов регулирования обычно используют ступенчатую нагрузку, так как она наиболее тяжелая для объекта и ее легко осуществить.

2. Опишите схемы потенциометрических, индукционных и трансформаторных первичных преобразователей перемещений, область их применения, достоинства и недостатки

Потенциометрический преобразователь преобразует перемещение чувствительного элемента (подвижного контакта) в постоянный или переменный ток вследствие изменения своего электрического сопротивления. Различают преобразователи с угловым (рис. 2,а) и линейным (рис. 2,б) перемещением подвижного контакта. Потенциометрический преобразователь состоит из реохорда2и подвижного контакта 1. При различных положениях подвижного контакта сопротивление между ним и точкой В изменяется, что вызывает изменение напряжения Uo, подаваемого от источника питания на клеммы измерительного прибора.

Реохорд датчика представляет собой каркас из изоляционного материала с намотанным на него в один ряд проводом. Для намотки используют проволоку без изоляции из константана, нихрома, фехраля и других сплавов с высоким омическим сопротивлением. По поверхности намотки скользит подвижный контакт.



Рисунок 2 - Потенциометрические первичные преобразователи перемещения: а- с угловым перемещением контакта, б - с линейным перемещением контакта, в - включенный по схеме делителя напряжения

В зависимости от конструкции реохорда различают два типа потенциометрических преобразователей: линейные и функциональные.

Линейные потенциометрические преобразователи имеют постоянные сечения каркаса, диаметр проволоки и шаг намотки.

Напряжение питания и длина намотки являются постоянными величинами, поэтому выходные напряжения прямо пропорциональны значению перемещения подвижного контакта.

Функциональные потенциометрические преобразователи обладают нелинейной характеристикой, что обеспечивается намоткой проволоки на каркасы с переменным сечением. Такой преобразователь представляет собой как бы несколько включенных последовательно линейных преобразователей. Нелинейность характеристики может быть достигнута также путем шунтирования резисторами отдельных участков намотки линейных потенциометрических преобразователей. Если у линейного потенциометрического преобразователя сделать отвод от середины обмотки, то он будет характеризовать наряду со значением перемещения движка и его направление.

Потенциометрические преобразователи могут включаться по схеме реостата (рис. 2, аи б) или потенциометра (рис. 2,в) (делителя напряжения).

В зависимости от схемы включения перемещение подвижного контакта преобразуется в изменение тока (при последовательном соединении) или напряжения (при включении по схеме делителя). Первая схема применяется довольно редко, так как она не обеспечивает достаточной точности преобразования, на величину которой оказывают влияние сопротивление соединительных проводов и переходного сопротивления между контактом и обмоткой реохорда.

Потенциометрические преобразователи выполняют с 20 %-ной или 100 %-ной зоной пропорциональности. Последние получили большее распространение, так как они охватывают всю шкалу измерительного прибора.

К недостаткам потенциометрических преобразователей можно отнести наличие подвижного контакта и трудности получения линейной характеристики. Однако простота конструкции и возможность отказа от усилителя компенсируют отмеченные недостатки. Потенциометрические преобразователи получили широкое распространение в схемах автоматики для преобразования механических перемещений.

Индукционные преобразователи (как и пьезоэлектрические) относятся к датчикам генераторного типа. Принцип действия индукционных преобразователей основан на явлении электромагнитной индукции, т.е. на возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в электрической катушке при изменении магнитного поля. Таким образом, в них измеряется виброскорость, так как именно она вызывает изменение магнитного поля в датчике. Поэтому чувствительность таких датчиков характеризуется величиной напряжение/виброскорости, (В/м/с).

К достоинствам индукционных преобразователей можно отнести простоту конструкции и надежность в эксплуатации. Основной их недостаток связан с принципом действия, практически ограничивающим нижний диапазон измеряемых частот пределом 8 - 10 Гц. Кроме того, индукционные преобразователи имеют значительно большую массу, чем пьезоэлектрические, что снижает максимальное значение измеряемых частот до 500 - 1500 Гц.

Конструктивно индукционный преобразователь состоит из корпуса, сейсмической массы на маятниковой или осевой подвеске и индукционного элемента. При колебаниях сейсмической массы происходит относительное перемещение катушки и постоянного магнита специальной формы, в результате чего в катушке наводится ЭДС. Для повышения чувствительности преобразователя увеличивают число витков катушки. Но увеличение числа витков приводит к повышению реактивного сопротивления катушки и увеличению массы преобразователя, а следовательно, к уменьшению частотного диапазона измерения со стороны высоких частот.

Многие из существующих индукционных преобразователей обладают чувствительностью, достаточной для регистрации измерительного электрического сигнала без дополнительного усиления.

Трансформаторные преобразователи (взаимоиндуктивные) представляют собой устройства, в которых входное перемещение изменяет величину индуктивной связи между двумя системами обмоток, одна из которых (первичная) питается переменным током, с другой (вторичной) снимается выходной сигнал. Эффективное значение ЭДС, наводимой во вторичной обмотке потоком первичной обмотки, равно

Е₂= wФ_мщ,

где w = 2 рf - угловая частота питающего тока;

щ - число витков;

Ф_м- амплитудное значение магнитного потока, пронизывающего выходную (вторичную) обмотку, Вб.

Е=f(Х) - функция преобразования трансформаторного преобразователя.

Во всех трансформаторных датчиках обмотки щ₁и щ₂взаимозаменяемы, т. е. питание может быть подведено к обмотке щ_2,а выходной сигнал снят с обмотки щ₁. При этом следует учитывать величины магнитных потоков в отдельных частях магнитопровода и выбрать соответствующие сечения последних [6].

Рисунок 3 - Трансформаторный преобразователь для измерения больших линейных перемещений

Преобразователь (рис. 3) состоит из магнитопровода 4 с рабочей частью в виде двух параллельных полос, обмотки 1 возбуждения и подвижной обмотки 2. При перемещении обмотки 2 от положения 3 до положения 5 индуктированная в обмотке 2 ЭДС возрастает, зависимость приращения ЭДС от перемещения обмотки 2 оказывается практически линейной.

Достоинства: возможность измерения больших линейных перемещений. Недостатки: такие, как и у индуктивного преобразователя.

Трансформаторные датчики применяются в тех же областях, что и индуктивные. Их преимущества перед последними - отсутствие необходимости в использовании измерительных схем, отсутствие гальванической связи между цепями выхода и питания

возмущение преобразователь компрессор генератор

3. Опишите емкостные и пневматические измерители уровня, принцип их работы, настройку прибора

Принципиальная схема емкостного уровнемера показана на рис. 4. В сосуд с жидкостью 1, уровень которой необходимо измерять, опущен электрод 2, покрытый изоляционным материалом. Электрод вместе со стенками сосуда образует цилиндрический конденсатор, емкость которого меняется при колебаниях уровня жидкости. Величина емкости измеряется электронным блоком 3, который затем подает сигнал в блок 4, представляющий собой релейный элемент в схемах сигнализации достижения определенного уровня (рис. 1).

Принцип действия сигнализатора уровня заключается в том, что при резонансном методе контролируемая емкость, включенная параллельно с индуктивностью, образует резонансный контур, настроенный на резонанс питающей частоты при определенной начальной емкости преобразователя, которая соответствует наличию или отсутствию контролируемого вещества на заданном уровне.

Изменение емкости преобразователя приводит к изменению собственной частоты контура и срыву резонанса.

Рисунок 4 - Схема емкостного уровнемера: 1 - сосуд с жидкостью; 2 - электрод; 3 - электронный блок; 4 - релейный блок или измерительный прибор

Емкостный сигнализатор, может быть использован для контроля в резервуарах уровня воды, кислотных и щелочных растворов, нефтепродуктов, масел и других жидких сред, а также для контроля в бункерах уровня сыпучих материалов.

При заметной разнице диэлектрических проницаемостей двух сред сигнализатор может быть применен для контроля положения границы раздела этих сред.

Уровнемеры пневматические буйковые типа УБ-П с силовой компенсацией ГСП предназначены для получения унифицированного пневматического сигнала 0.02 - 0.1 МПа (0.2 - 1.0 кгс/см²) об уровне жидкости или уровне раздела фаз, находящихся под вакууметрическим, атмосферным или избыточном давлением и выдачи его в систему контроля, управления и регулирования параметров технологических процессов. Уровнемеры работают в комплекте с вторичными пневматическими приборами, регуляторами, машинами централизованного контроля и другими устройствами автоматики.

Уровнемеры этого типа выпускаются различных модификаций с классами точности для уровнемеров с верхним пределом измерения уровня до 1 м - 1.0 и 1.5 %; от 1.6 м - 1.5 %.

Выходной пневматический сигнал уровнемера прямо пропорционален измеренному значению уровня, рабочий диапазон его изменения составляет 0.08 МПа (0.8 кгс/см²). Передача выходного сигнала осуществляется по пневматической связи с внутренним диаметром трубки 6 мм и длиной от 3 до 300 м.

Рисунок 5 - Пневматический уровнемер

Принцип действия уровнемера (рис. 5) основан на пневматической силовой компенсации. Чувствительный элемент - стальной буёк 13 - подвешен на конце рычага 11. Изменение уровня жидкости в ёмкости вызывает изменение глубины погружения буйка, масса его при этом соответственно увеличивается или уменьшается. Изменение массы буйка приводит к перемещению рычага 11, связанного с ним Т-образного рычага 2 с заслонкой 6. Перемещение заслонки относительно неподвижного сопла 5 вызывает изменение сигнала на входе и выходе пневмоусилителя 4 и сильфоне обратной связи 8.

Изменение давления в сильфоне создаёт усилие, воздействующее через Г-образный рычаг 7 и подвижную опору 3 на Т-образный рычаг 2 в направлении, обратном усилию, созданному массой буйка. При компенсации усилия, создаваемого массой буйка 13 усилием на сильфоне обратной связи 8, подвижная система находится в равновесии.

Начальная масса буйка уравновешивается специальным грузом 9, навинченным на плечо дополнительного рычага 10. Установка требуемого значения выходного сигнала при начальном значении уровня (0.02 МПа) осуществляется корректором «нуль» - пружиной 1. Установка верхнего значения выходного сигнала при максимальном значении уровня (0.1 МПа) осуществляется перемещением подвижной опоры 3.

Настройка уровнемеров на заданные пределы измерения проводится с помощью грузов путём имитации гидростатической выталкивающей силы, соответствующей верхнему пределу измерений.

Расчётное значение давления, соответствующее верхнему пределу измерений,

Рр =0,2+0,8*m/m_max

Масса грузов уровнемеров:

для жидкости m_max = рd²/4* H_max*с_ж

для раздела фазm_max = рd²/4* H_max*(сн_ж - св_ж),

где d - диаметр буйка испытываемого уровнемера, см; H_max- верхний предел измерения уровня жидкости, см; с_ж- плотность измеряемой жидкости, г/см³; с_н.ж, с_в.ж- плотности соответственно нижней и верхней измеряемой жидкости в случае измерения уровня раздела фаз, г/см³.

4. По каким параметрам должна срабатывать система сигнализации и защиты компрессорной установки? Опишите схему и принцип работы СДВ

Аварийный останов компрессора может производиться по двум причинам:

• по параметрам, не входящим в состав системы управления компрессора (параметры компрессора не выходят за пределы нормы);

• по одному или нескольким параметрам компрессора, входящим в систему управления компрессора, значения которых вышли за пределы аварийных уставок (защит).

Аварийный останов по первой причине производится в точном соответствии с алгоритмом нормального останова.

При срабатывании аварийной защиты по параметру компрессора система управления должна выдать на "верхний уровень" (в САУ установки) сигнал в виде "сухого контакта" на аварийный останов компрессора (на отключение питания эл. привода), включить световую и звуковую сигнализацию в операторном помещении

В остальном аварийный останов производится по алгоритму нормального останова с дополнением при записи параметров в память причины останова (с указанием параметра, по которому сработала защита).

Стабилизатор давления воздуха СДВ-6 предназначен для редуцирования и стабилизации давления воздуха в системах контроля и регулирования, для питания приборов, исполнительных механизмов. Применяется в нефтехимической, пищевой, химической промышленности, машиностроении и других отраслях.

Стабилизаторы СДВ-6 относятся к восстанавливаемым одноканальным однофункциональным изделиям и монтируются в вертикальном положении на воздухопроводе или кронштейне в непосредственной близости к фильтру воздуха.

Стабилизатор СДВ-6 рассчитан для работы как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе (под навесом) с температурой окружающей среды в пределах от минус 50С до плюс 60С и относительной влажности воздуха в пределах от 30 до 80 %.

Стабилизатор давления представляет собой мембранный регулятор, узлы и детали которого образуют следующие камеры:

А - камера входного давления;

Б - камера выходного давления, состоящая из двух частей: верхней - под мембранной 8 и нижней под мембранной коробкой 5;

В - полость между мембранами мембранной коробки, сообщающаяся с атмосферой через отверстие в диске 3;

Г - усилительная камера.

Рисунок 6 - Стабилизатор давления воздуха СДВ-6

Взаимодействие узлов и деталей во время подготовительно-настроечных операций.

В исходном положении, когда ручка настройки 14 не ввернута, клапан 7 к отверстию сопла 6 не прижат, жесткий центр 4 отжат пружиной 19 от клапана 20, вследствие чего камера Б сообщается с камерой В и атмосферой.

При подаче воздуха на вход, воздух из камеры А поступает через постоянный дроссель 2 в камеру Г, откуда сквозь зазор между заслонкой - соплом уходит в камеру Б, затем в камеру В и в атмосферу или из камеры Б на выход.

При вворачивании ручки настройки перемещается резьбовая втулка 13, сжимая пружину 12.

Мембрана 8 прогибается вниз, клапан закрывает сопло, обуславливая определенный зазор между ним и соплом. По мере вворачивания ручки настройки зазор уменьшается и давление в камере Г возрастает.

Мембранная коробка прогибается вниз, жесткий центр соприкасается с клапаном, перемещая его вниз до тех пор, пока поступающий в камеру Б воздух не уровновесит своим давлением на мембрану силу сжатия задающей пружины.

Все упругие перемещающиеся детали находятся в равновесном состоянии.

Взаимодействие узлов и деталей в рабочем состоянии.

Во время работы стабилизатора давления СДВ-6, равновесное состояние его деталей нарушается в двух основных разрозненных или действующих одновременно в случаях:

• при изменении давления воздуха на входе;

• при изменении потребления воздуха стабилизатора.

Стабилизация выходного давления при этом происходит следующим образом.

Если давление в камере Б возросло (уменьшилось потребление воздуха или увеличилось давление на входе), мембрана прогибается вверх, в связи с чем увеличивается зазор между заслонкой и соплом, и в камере Г давление понижается. Жесткий центр перемещается вверх, и клапан прикрывает отверстие в основании 1 до момента уравновешивания силы задающей пружины.

Если давление в камере Б упало (возросло потребление воздуха или уменьшилось давление на входе), стабилизация выходного давления происходит аналогично, но в обратном направлении.

При резком аварийном возрастании давления на выходе, сопровождаемым черезмерным прогибом мембраны 8, сопло аварийного клапана 10 отделяется от клапана 9, задерживаемого ограничителем 11, и камера выходного давления сообщается с атмосферой через отверстия в крышке 16.

5. Опишите принципиальную схему регулятора ОРН-30, принцип его работы и взаимодействия элементов при сбросе нагрузки, укажите настроечные элементы регулятора

Рисунок 7 - Принципиальная схема регулятора ОРН-30

Регулятор (рис. 7), устанавливаемый на ДГ, имеет схему включе­ния в работу, структуру и принцип действия, аналогичные регулятору «Вудвард», и некоторые конструктивные особенности. От шлицевого вала 21 регулятора приводится в действие непосредственно масляный шестеренный насос 20,а через пружинный демпфер, вмонтированный в ступицу шестерни 18, -- основание 17 с грузами датчика и золотник 16 управляющего устройства. Вращение золотника во втулке УУ по­зволяет постоянно сохранять между ними поверхностную масляную пленку и исключить сухое трение, т.е. повысить чувствительность регу­лятора.

В некоторых модификациях регуляторов применяют пружин­но-гидравлический демпфер, устанавливаемый в основании 17. Уставку задания регулятора изменяют вращением маховика 1 с местного поста управления либо дистанционно с ГРЩ через электродвигатель 2. Вращение через редуктор передается входному валу 3 и рычагу ABC, через который устанавливается предварительное натяжение кониче­ской пружины датчика.

Золотник УУ имеет поля 15 и 16, внутренние кромки которых управляют сливом и подачей масла под поршень ис­полнительного механизма 10 (большего диаметра). Поршень 8 (меньшего диаметра) постоянно находится под давлением масла от насоса 20 и аккумулятора 19. Между собой поршни соединены плавающим сухарем, движение которого передается на выходной вал 7, а также на механизмы ЖОС и ИОС.

Особенностью отрицательной ИОС является то, что приемный поршень 14 соединен с управляющим золотником пружиной, работающей как на сжатие, так и на растяжение.

Механизм силовой отрицатель ной ЖОС обеспечивает изменение статической неравномерности от 0 до 6 % путем изменения соотношения плеч рычагов CO₁D и DO₂. Уставку неравномерности регулируют вращением винта 5, по которому перемещается сухарь D. Нулевая неравномерность обеспечивается совмещением сухаря D с осью O₂ рычага 6.

Принцип действия данного регулятора и регулятора UG8 аналогичен. Качество переходного процесса АСР регулируют изменением действия ЖОС (винтом 5) и времени изодрома (иглой 13). Уставка задания минимальной частоты вращения ограничивается винтом 4.

В регулятор вмонтировано дополнительное стоп-устройство, позволяющее дистанционно (вручную или по сигналу от автоматической защиты) останавливать двигатель через регулятор. При подаче электропитания в катушку соленоида 9 золотник 11 смещается вниз, а золотник 12 --влево. Это приводит к закрытию магистрали от золотника 15 и открытию сливного канала из рабочей полости поршня 10, который под действием поршня 8 смещается вниз.

В результате происходит разворот выходного вала и смещение тяги ТНВД на нулевую подачу топлива.

РегуляторОРН-30 обладает сравнительно малой работоспособностью (2,94 Н-м), поэтому в условиях эксплуатации необходимо следить за отсутствием «заеданий» тяг управления ТНВД.

В противном случае возможно раскачивание АСР в динамике из-за повышенной нечувствительности, а при чрезмерном изменении частоты вращения - срабатывание автоматической защиты.

6. Объясните принцип настройки на параллельную работу двух дизель-генераторов различной мощности. Опишите настроечные элементы АСР

Под параллельной работой генераторов понимается выработка электроэнергии двумя или более агрегатами на общую нагрузку. Условие для параллельной работы -- это равенство частоты, напряжения, порядка чередования фаз и углов фазового сдвига на каждом генераторе. Общая нагрузка при параллельной работе генераторов будет распределяться пропорционально их номинальным мощностям только в том случае, если их внешние характеристики, построенные с учетом изменения скорости вращения первичных двигателей в зависимости от относительного значения тока I/Iн, будут одинаковы.

Параллельный режим работы дизель-генераторов применяется в многоагрегатных дизель-электростанциях с целью улучшения их рабочих характеристик:

• оптимизации коэффициента нагрузки каждого агрегата и как следствие-- повышение топливной экономичности

• повышения ресурса мощности свыше единичной мощности одного агрегата

• повышения надежности всей дизельэлектростанции за счет применения однотипных дизель-генераторов

• оптимизации циклов сброса-наброса нагрузки на каждый дизель-генератор путём применения предварительно заданных законов приема и снятия нагрузки

• коммутационные аппараты срабатывают при малых значениях тока, повышается ресурс коммутационной аппаратуры

Существует несколько методов, позволяющих ввести в параллельную работу два и более дизель-генератора:

Точная синхронизация

Для выполнения требуется добиться равенства значений напряжения, частоты тока и углов сдвига фаз на каждом генераторе. Коммутация на сборную шину производится после входа этих параметров в предварительно заданную зону уставок-- окно синхронизации.

Точная синхронизация подразумевает применение электронного управления подачей топлива в первичном двигателе (управление частотой вращения первичным двигателем и как следствие-- управление по активной мощности при параллельной работе, по углу фазового сдвига при синхронизации) и электронного управления током возбуждения синхронного генератора (управление напряжением и как следствие-- управление по реактивной мощности при параллельной работе, выравнивание напряжения при синхронизации). Такое решение связано с тем, что классические механические однорежимные регуляторы частоты вращения дизеля реагируют только на внешнее возбуждающее воздействие и не дают возможности оперативно изменять подачу топлива не только в зависимости от нагрузки, а по более сложным алгоритмам, которые применяются при синхронизации и при параллельной работе. Аналогично решается вопрос с регулированием напряжения синхронного генератора. Регулятор должен иметь возможность внешнего автоматического управления вне зависимости от электрической нагрузки. Каждый дизель-генератор оборудуют контроллером с соответствующим функционалом для параллельной работы. Несколько контроллеров объединяют в сеть с применением аналогового или цифрового интерфейса. Система настраивается таким образом, чтобы обеспечить надежную синхронизацию и устойчивую параллельную работу исходя из единичной мощности и характеристик каждого агрегата и условий их совместной работы на конкретную нагрузку.

Грубая синхронизация

Имеет более широкое окно синхронизации. Как следствие, возникают значительные уравнительные токи при замыкании генераторов на сборную шину.

Самосинхронизация

Для выполнения самосинхронизации замыкают раскрученный до номинальной частоты вращения генератор на сборные шины электростанции при отсутствии на нём возбуждения. Затем постепенно подают ток возбуждения на ротор генератора, результатом чего будет втягивание в синхронизм подключаемого генератора.

Отдельным случаем параллельной работы дизель-генератора является параллельная работа дизель-генератора с промышленной электросетью. На практике такая необходимость возникает в случае эпизодического или постоянного превышения мощности нагрузки над выделенной мощностью сетевого ввода. Также появляется возможность перевода нагрузки с сети на дизель-генератор и обратно без перебоя питания потребителей в случае планового отключения сетевого электропитания. От режима параллельной работы двух или нескольких дизель-генераторов, параллельная работа дизель-генератора с сетью отличается тем, что возможно осуществить управляющее воздействие только на дизель-генератор, в то время как параметры промышленной электросети управляющему воздействию не подлежат.

Различают три варианта достижения устойчивой параллельной работы генераторов:

• установкой одинакового статизма по реактивному току (по статическим характеристикам);

• с уравнительными соединениями по переменному току;

• с уравнительными соединениями по постоянному току.

По первым двум вариантам параллельная работа может осуществляться между генераторами со статическим возбуждением и бесщеточными генераторами. По третьему варианту -- только между генераторами со статическим возбуждением.

Наиболее распространенным является второй вариант параллельной работы, обеспечивающий высокую точность поддержания напряжения, хорошую равномерность распределения реактивных нагрузок, высокую степень устойчивости, гальваническую развязку по цепям ротора и системы возбуждения.

Параллельная работа по статическим характеристикам рассматривается как резервный вариант, осуществляемый в тех случаях, когда по каким-либо причинам неосуществим второй вариант, либо в тех случаях, когда предусмотрена лишь кратковременная параллельная работа на время перевода нагрузок с одного генератора на другой и параметры регулирования при параллельной работе по этой причине не оговариваются.

При параллельной работе по статическим характеристикам на генераторах устанавливают одинаковый статизм по реактивному току (обычно= 3%).

Это обеспечивает устойчивость и удовлетворительное распределение реактивных нагрузок, однако точность поддержания напряжения оказывается невысокой.

Параллельная работа по третьему варианту осуществляется путем соединения обмоток возбуждения параллельно работающих генераторов и возможна лишь между генераторами одной серии, имеющих одинаковое напряжение возбуждения, либо в тех случаях, когда напряжения возбуждения расходятся не более чем на (10--15%).

В этом варианте имеет место гальваническая связь между обмотками возбуждения и цепями систем возбуждения всех параллельно работающих генераторов, поэтому неисправность в цепи одного из генераторов может вызывать повреждения в любой из параллельно работающих машин.

Различают статическую и динамическую устойчивость параллельной работы. Под статической устойчивостью понимают способность параллельно работающих генераторов сохранять устойчивость при малых возмущениях режима. Различают два вида нарушения статической устойчивости:

1. Возникновение устойчивых незатухающих колебаний при сохранении электрической связи между генераторами;

2. Развал параллельной работы, вызванный нарастанием тока между генераторами с отключением выключателя, соединяющего генераторы.

В наибольшей степени к автоколебаниям склонны генераторы с косвенным компаундированием. Наиболее устойчивы бесщеточные генераторы с тиристорным возбуждением.

Большой запас устойчивости и в диодных бесщеточных генераторах, хотя на практике в последнем случае автоколебания наблюдались. В целом, чем выше форсировочная способность системы возбуждения, тем менее генератор склонен к автоколебаниям.

Статическая устойчивость в большой степени зависит от совместимости приводного двигателя (дизеля) и генератора. На практике наблюдались случаи, когда генератор при работе с синхронным приводом (автономной или параллельной) устойчив, но при работе с дизелем на генераторе возникали незатухающие колебания, обусловленные взаимным раскачиванием генератора и дизеля.

Развал параллельной работы из-за потери статической устойчивости происходит в случае появления неисправностей в схеме, например при обрыве уравнительных соединений.

В момент потери устойчивости начинается форсировка возбуждения на одном генераторе и развозбуждение другого.

Так как в динамике процесс сопровождается не только увеличением разности ЭДС между генераторами, но и снижением индуктивных сопротивлений до значений близких к сверхпереходным, то уравнительный ток между генераторами в течение 1+/-3 сек нарастает до значений, соответствующих токовой уставке срабатывания секционного автомата (=3Iн), последний срабатывает и параллельная работа разваливается.

В практике испытаний и эксплуатации генераторов приходится сталкиваться также и с динамической неустойчивостью параллельной работы. Такие случаи наблюдались при параллельной работе по статическим характеристикам в случае, если генератор статически неустойчив при емкостных нагрузках.

При этом исходный режим параллельной работы устойчив, т. к. оба генератора несут смешанную активно-индуктивную нагрузку, однако, при набросе нагрузки, кратковременный переход одного из генераторов в емкостной квадрант, приводит к развалу параллельной работы.

Следует отметить, что рассматриваемый случай при низких активных нагрузках (Р<=0,45Pн) может оказаться и статически неустойчивым, т. к. с изменением теплового состояния генераторов их статические характеристики могут «разъехаться» что переведет один из генераторов в емкостной режим и параллельная работа развалится.

В этих случаях динамическая (и статическая) неустойчивость параллельной работы заставляет отказаться от работы по статическим характеристикам и перейти на работу с уравнителями по постоянному току (если работа с уравнителями по переменному току по каким-то причинам неосуществима).

Список литературы

1. Кулаков М.Н. Технологические измерения и приборы для химических производств / М.Н. Кулаков . - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1974. -464с.

2. Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами: учеб. пособие. Ч. 1./ Р.Р. Гареев [и др.]. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2004 - 60с.

3. Приборы измерения и контроля систем управления технологическими процессами: методические указ. К лабораторному практикуму / сост. В.М. Анкудинов; Казан. Гос. технол. ун-т. - Казань, 2002. - 60с.

4. Каминский М.Л. Монтаж приборов и средств автоматизации / М.Л. Каминский, В.М. Каминский. - М.: Изд. центр «Академия», 2001. - 304с.: ил.

5. ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технологические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1994.

6. ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технологические требования и методы испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 1998.

7.Лапшенков Г.И. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы / Г.И. Лапшенков, Л.М. Полоцкий - М.: Издательство «Химия», 1988. - 288с.

8. Фарзане, Н.Г. Технологические измерения и приборы / Н.Г. Фарзане, Л.В. Ильясов, А.Ю. Азим-Заде - М.: Издательство «Высш. шк.», 1989. - 456с.: ил.

9. Вельмогин А.М. Перспективные направления измерения расхода в нефтегазовом комплексе / А.М. Вельмогин, Д.Л. Ушаков, А.М. Скосарев // Мир измерений. - 2003. - №7. - С.4-13.

10. Жданкин В.К. Измерение уровня посредством направленного электромагнитного излучения / В.К. Жданкин // СТА. Современные технологии автоматизации. - 2004. - №4. - С. 6-14.

Размещено на Allbest.ru

...