Курсовая работа: АСР редукционной установки по давлению пара
Точность поддержания давления и температуры редуцированного пара диктуется потребителем. Обычно точность поддержания давления пара составляет ± 2%, температуры - 1,5%.
Схема подключения РОУ изображена на рис.7.1. Свежий пар поступает к дроссельному клапану 2 через входную задвижку 1, дросселируется сначала в дроссельном клапане, а затем в шумоглушителе 3. Последние применяются при околозвуковом или сверхзвуковом перепаде давления.
Охлаждающая вода поступает через водяную задвижку 4 и регулирующий клапан 6 на форсунку 8. Часто перед дроссельным клапаном 6 устанавливается дроссельное устройство в виде дроссельной шайбы 5 или группы шайб. Это делается в тех случаях, когда охлаждающая вода подается к РОУ от источника с высоким давлением (например, от питательного насоса), значительно превышающим давление, необходимое для впрыска воды.
Дроссельное устройство рассчитывается на пропуск такого количества воды, которое необходимо для охлаждения максимально возможного расхода пара. Для предотвращения опасного повышения давления дросселированиого пара на выходном паропроводе устанавливается предохранительное устройство 10, На охладителе пара 9 соосно с его корпусом обычно устанавливается защитная труба, предназначенная для уменьшения вредного воздействия воды на стенку охладителя пара.
Как объект регулирования РОУ имеет две регулируемые величины: давление и температура пара за РОУ.
Основным возмущающим воздействием на давление пара является изменение его потребления или давления свежего пара. Возмущающим
воздействиям на температуру пара являются изменения потребления пара расход и давление свежего пара.
Рис.3: Принципиальная схема включения и регулирования
Регулирующим воздействием на давление пара является изменение расхода свежего пара, а на температуру - изменение расхода охлаждающей воды. Как объект регулирования давления РОУ обладает самовыравниванием, и ее динамику можно описать уравнением инерционного звена первого порядка.
Iкак объект регулирования температуры РОУ можно считать безынерционным
\ объектом, однако, так как температура измеряется инерционным датчиком, то инерционность РОУ определяется инерционностью датчика.
Регулирование давления осуществляется регулятором 11, получающим импульс от манометра 12 и воздействующим на клапан 2.
Температура редуцированного пара регулируется регулятором 14,| получающим импульс от термопреобразователя 13 и воздействующим на клапан 6. Для повышения точности измерения температуры
I термопреобразователь должен устанавливаться на расстоянии 8-10 м после впрыска, чтобы влага успела полностью испариться. Иногда для сохранения Постоянного перепада давления на клапане 6 в широком диапазоне изменения расходов впрыска в качестве клапана 6 применяется трехходовой клапан постоянного расхода. Такой клапан обеспечивает изменение подачи воды в пароохладитель путем сброса ее в сливную линию 7 при неизменном расходе воды через дроссель 5.
Описанное регулирование давления после РОУ называется регулированием "после себя".
3. Динамика РУ
На тепловых электростанциях и котельных агрегатах используются редукционные установки различных типов и назначения, например, РУ1,2/0,8 МПа, РУ1,2/0,65 МПа,
РУ1,2/0,8 МПа и другие. Редукционная установка РУ1,2/0,8 МПа предназначена для догрузки промышленного отбора водяного пара и обеспечения оптимальной работы турбины. Эта редукционная установка имеет производительность 30 тонн пара в час при начальных значениях давления пара, равного 1,2МПа, и температуре пара 2400 С. Давление редуцированного пара составляет 0,8 МПа. Редукционные установки РУ1,2/0,65
МПа и РУ0,8/0,65 МПа предназначены для редуцирования водяного пара перед деаэраторами, работающими под давлением 0,6МПа, тепловых электростанций, а также для редуцирования водяного пара на промышленных предприятиях. Производительность таких установок около 15 тонн в час. Аналоговые системы управления, которыми снабжены редукционные установки водяного пара, переоборудуются в настоящее время на тепловых электростанциях и промышленных предприятиях на цифровые системы управления. Синтез цифровых систем управления технологическими процессами с использованием микропроцессорных устройств требует более подробного математического описания и анализа работы объектов автоматизации по сравнению с описанием объектов управления для аналоговых систем управления /1/. Это относится и к редукционным установкам пара тепловых электростанций и котельных агрегатов.
На рисунке 4 приведена схема редукционной установки водяного пара тепловых электростанций и автономных котельных агрегатов. Она содержит трубопровод 1 подвода к установке водяного пара, редукционный клапан 2, управление которым обычно осуществляется регулятором прямого или непрямого действия, камеру понижения (редуцирования) давления 3 до заданного значения, выходной вентиль или выходной регулируемый клапан 4 и выходной трубопровод 5. Выходной регулируемый клапан 4 конструктивно не входит в редукционные установки, однако в условиях работы тепловых
электростанций или котельных установок, например, для подачи пара на деаэраторы, в
качестве выходного вентиля 4 используется регулирующий клапан системы регулирования давления пара в головках деаэраторов или системы удаления кислорода из воды в деаэраторах путем барботирования паром.
Рис.4: Схема редукционной установки водяного пара тепловых электростанций и котельных агрегатов.
Для теплоэнергетических приложений газовой динамики /2/ при течении газов с достаточно большой скоростью через относительно короткие проточные части машин теплообмен между газовыми частицами не успевает осуществляться в заметной степени, поэтому газодинамические расчеты могут строиться на основе предположения об адиабатности процесса. Отсюда вытекает, что при дросселировании водяного пара энтальпия не изменяется и температура до и после редукционного устройства остается постоянной. Течение водяного пара через редукционное устройство, как и течение любого газа, может происходить с докритической или сверхкритической (дозвуковой или сверхзвуковой) скоростью и характеризуется коэффициентом b. Для адиабатного процесса и двухатомных газов коэффициент адиабаты K=1,4 и коэффициент bопределяется по формуле:
Для перегретого водяного пара К=1,3 и bп=0,546. По значению коэффициента bп определяют критическое давление водяногопара на входе редукционных установок. Pкр>bпP1,где P1-давление до редукционного клапана, Па; Pкр-критическое давление после редукционного клапана, Па.
Для рассматриваемых редукционных установок РУ1,2/0,8 МПа, РУ1,2/0,65 МПа и РУ0,8/0,65 МПа критические давления составляют соответственно 0,65; 065 и 0,44 МПа. Эти давления не больше давлений после редукционных клапанов, которые составляют соответственно 0,8; 0,65 и 0,65 МПа. На основании этих соотношений давлений скорости течения водяного пара через редукционный клапан 2 и регулируемый клапан 4 редукционных установок (рисунок 4) принимаются докритическими.
Уравнение динамики водяного пара в редукционной установке может быть представлено в следующем виде: