Устройство для управления группой вакуумных деаэраторов
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ЕДОМСТ8О СССР
;ГОСПАТЕНТ СССР) t
Ь) i..э,. ЭП И САН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1
:(2 1) 4860246/06
22) 11.07.90 (46) 30.08.93. 6юл. 14 32 (71) Одесский политехнический институт (72) В.А.Герлига, Н,П.Мороз, Рауль Ривас
Перес, Као Тиен Гиунь и B.Î.ßêoâëås (56) Авторское свидетельство СССР
hh 1455123, кл. F 22 О 1/50, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
ГРУППОЙ ВАКУУМНЫХ ДЕАЭРАТОРОВ (57) Использование: теплоэнергетика при автоматизации технологических процессов в группе вакуумных деаэраторов тепловых
1
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам водоподготовки, 1 и может найти применение прН автоматизации технологических процессов в rpynne вакуумных деаэраторов тепловых электростанций и промышленных теплосиловых ус. Тановок.
Цель изобретения — повышение точности и быстродействия группы деаэраторов.
На фиг. 1-3 показано предлагаемое уст ройство для управления группой вакуумных . деаэраторов.
Устройство содержит вакуумные деаэ! рэторы 11, 12, 13, трубопровод подачи недеаэрированной воды 2, трубопровод отвода ,, деаэрированной воды 3, трубопровод подI вода греющей среды 4, трубопроводы отво да неконденсирующихся газов 51, 52, 53, первые исполнительные устройства 61, 62, : ;бз, вторые исполнительные устройства 71, ! 7, 7з, третьи исполнительные устройства 81,, 8, 8з, четвертые исполнительные устройст1 ва 9, 9г, 9з, эжекторы 101, 102. 10з отсоса
„„5U„„1837136 А1 (з!)5 F 22 D 5/26 электростанций и промышленных теплосоловых установок. Сущность изобретения: устройство содержит микропроцессорное управляющее устройство с блоком аналогоцифровых преобразователей и блоком цифроаналоговых преобразователей, Входы микропроцессорного управляющего устройства через преобразователи связаны с датчиками давления и датчиками температуры воды. Выходы микропроцессорного управляющего устройства соединены со входами исполнительных блоков. 1 э.п. ф-: лы, 3 ил. неконденсирующихся газов, бак-аккумуля- тор 11, откачивающий насос 12 с регулируемой производительностью, датчики 131, 132, Я
13з давления, датчики 141, 14р,, 14з температуры воды, преобразователи 15, 15р, 15з, элементы 161, 16г, 16з сравнения, первый пороговый блок 17, блок 18 аналого-цифро- СО вых преобразователей, микропроцессорное (д) управляющее устройство 19, блок 20 цифро- «4 аналоговых преобразователей, датчик 21 в уровня, второй пороговый блок 22. Ы1
Преобразователи 15) содержат седьмой аналого-цифровой преобразователь 23(, по стоянное запоминающее устройство 24 и седьмой цифроаналоговый преобразователь 25ь I-1. 2, 3 (фиг,2). ° МВЮЭ
Первый гюроговый блок 17 содержит пороговые элементы 17>, 172, 17з (фиг.1).
Блок 18 аналого-цифровых преобразователей содержит первый 181. второй 182. третий 18з, четвертый 184, пятый 185 и шестой 186 аналого-цифровые преобразователи (фиг. 1).
1837136
Блок 20 цифроаналоговых преобразователей содержит первый 201, втОРой 202, третий 20з, четвертый 204, пятый 20 и шестой
206, цифроаналоговые преобразователи
{фиг.1).
Второй пороговый блок 22 содержит пороговые элементы 221, 222, 22э.
В устройстве для управления технологическим процессом применяется следующий закон регулирования где Ui(t) — управляющее воздействие(сигнэл управления на выходе Ио-канала регулирования); е i(t) — сигнал рассогласования на i-.è канале регулирования (отклонение регулируемой величины от заданного значения);
Кр) — коэффициент усиления управляющего устройства на 1-м канале регулирования;
Тд) — постоянная времени дифференцирования íà I-и канале регулирования; Тч— постоянная времени интегрирования на i-u канале регулирования; i=1, 2, 3, 4, 5, 6,. .Учитывая, что в устройстве, в качестве блока управления, применяется микроядро" цессорное управляющее устройство 19, закон регулирования (1) в дискретной форме для i-го канала принимает вид
Ui (n То) ) = Ui ((n — 1 ) Toi ) + i Кр) Тд) x ei ((n — 2 ) То) ), (2) где Toi — постоянный период квантования i-го канала регулирования; Ui(jn-1)To)) — сигнал управления на предыдущем шаге квантования; е i({n-1)Тоij, а i((n-2)Toi) — сигналы рассогласования на предыдущем шаге квантования и на (n-2) шаге квантования соответственно; n — количество интервалов дискретиза; ции; n=0, 1, 2„, Введем обозначения Ao< = Kpi(1 + 2.„ -. Д3, (3) A2l = KPi Тд) (5) Toi Дискретный закон регулирования (2) с учетом (3), (4), (5) принимает вид Ui (n Toi ) = Ь ((и 1 ) To) j + Aoi @ (n Toi ) + + А ц @ ((n — 1 ) Toi ) + A2i и ((n — 2 ) ТЫ ) Таким образом, закон регулирования (6) представлен в удобной форме для программированияя 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 деазрэторе с достаточной точностью характеризует температуру насыще"ния водМ, то для повышения эффективности и точйости управления процессом водоподготовки в предлагаемом устройстве в зависимости от текущего значения давления P (t) внутри деээратора 1i определяется соответствующее значение температуры насыщения воды Т 1 (ф Для этого в постоянном запоминающем устройстве 24 преобразователяя 15) хранятся цифровые коды соответствующие значения температуры насыщения воды Tso(t) в зависимости от значений давления P(t) внутри деаэратора 1 в диапазоне .40 (0,0075; 0,05 МПа) с шагом 0,0005 МПэ, согласно таблице. M.Ï.Âóêàëîâè÷à. Учитывая, что в вакуумных деаэраторэх, как правило, давление изменяется в Диапазоне (0,00750,05 МПэ), цифровые коды. хранящиеся в 45 постоянном запоминающем. устройстве 24i обеспечивают. эффективную работу преобразователя 15i. Преобразователь 15i работает следующим образом. Выходной аналоговый сигнал Pi(t) датчика давления 13) поступает íe вход преоб50 разователя 15i. При этом аналого-цифровой преобразователь 23) преобразует аналоговый сигнал в двоичный цифровой код соответствующий давлению внутри деаэратора 1i. Укаэанный код поступает на вход постоянного запоминающего устройства 24ь Постоянное запоминающее устройство 24) в зависимости от значения входного цифрового кода нэ выходе дает единственный цифровой код соответствующий значению 1837136 50 е ц (й)=Та)(1) Tsi(t) (7) Так как процесс приближения фактичеого значения температуры воды и значения мпературы насыщения носит инерционый характер и является очень длительным, я увеличения оперативности управления, устройстве введен первый пороговый блок с пороговыми элементами 17t, 172, 17з, держащими порог h =0,5 С, Как только емпературы насыщения Т (t). Указанный од поступает на вход цифроаналогового реобразователя 25i, который преобразует ифровой код в аналоговый сигнал. При том на выходе преобразователя 15 имеет- 5 я аналоговый сигнал Tsf (t). Оропорциоальный температуре насыщения воды нутри деаэратора 1;. Таким образом преобазователь 15i обеспечивает высокую точость преобразования текущего значения 10 авления внутри деаэратора в соответствущее значение температуры насыщения воы, что позволяет повысить точность правления процессом водоподготовки и ффективности работы группы деаэрато- 15 ов. Устройство работает следующим обраом, Недеаэрированная вода после химводочистки с температурой 30-35 С поступает в акуумные деаэраторы 1 требуемым расхо- 20 ом (o не деаэр (t) по трубопроводу 2. Грещая среда (вода с температурой 90 С) одводится в деаэраторы 1! требуемым расодом (a ыходной сигнал Т (1) преобразователя 151 ропорциональный фактическому значе- . ию давления внутри деаэратора 1i и харак- 40 ериэующий температуру насыщения воды деаэратора 1i. Таким образом, на выходе лемента 16) сравнения появляется сигнал ассогласования е ц() между значением емпературы. насыщения воды и фактиче- 45 ким значением температуры воды внутри еаэратора, который определяется выражеием величина сигнала рассогласования поступающего на вход порогового элемента 17i достигает указанное noporoeoe значение, на выходе порогового элемента 17 сигнала нет и микропроцессорное управляющее устройство 19 временно прекращает управление на его i-ом канале. То есть ец()> Л то на выходе порогового элемента 17i появляется сигнал F.ii(t), который поступает íà i-Й вход блока 18 аналого-цифровых преобразователей. А если ai>(t) <Л, то на выходе порогового элемента 17 сигнала нет и соответствующий канал микропроцессорного управляющего устройства 19 в работу не включается. Сигнал рассогласования е ц(с} будет являться всегда положительной величиной, то есть Т (t) > T i (t). Если в каком либо из деаэраторов 1i или одновременно во всех деаэраторах фактическое значение Т (т) температуры воды отличается от значения Т (т) температуры насыщения воды, то на выходе соответствующего элемента 16i сравнения, появится сигнал рассогласования ец(), который поступает на вход соответствующего порогового элемента 17i. Если значение сигнала рассогласования е ц(т) превышает порогового значения Л порогового элемента i7i, то сигнал рассогласования е ц(т) поступает на вход соответствующего аналого-цифрового преобразовател 18,. В аналого-цифровом преобразователе 18 осуществляется квантование непрерывного сигнала е ц() по времени с периодом квантования Tpi, в результате чего сигнал е ц(т) преобразуется в решетчатую функцию е (пТО ), а также осуществляется преобразование функции е i(nToi) в цифровой код, который соответствует дискретным значениям функции е i(nToij Цифровой код е i(nTpi) поступает на вход 1-го канала микропроцессорного управляющего устройства 19, При этом микропроцессорное управляющее устройство 19 на основе алгоритма (3) — (6) формирует на его i-ом канале управляющее воздействие Ui(nTpi) в виде цифрового кода, который в каждый период квантования Toi передается на вход цифроаналогового преобразователя 20ь Посредством цифроаналогового преобразователя 20 осуществляется преобразование последовательности значений Ц(пТО ) в непрерывный сигнал Ui(t), который остается постоянным на протяжении очередного периода квантования nTpi до прихода следующего члена последовательности U<((n+1)T><), Сигнал управления Ui(t) для 11, 2, 3 одновременно поступает на вход второго 7i и третьего 8; исполнительных блоков. 1837136 Второй исполнительный блок 7i при действии сигнала Ui(t) увеличивает величину подачи пара (о„эрэ(1)) путем изменения положения задвижки соответствующего клапана, что приводит к уменьшению давления в I-QM деаэраторе, а третий исполнительный блок 8 при действии сигнала Ui(t) увеличивает величину подачи расхода горячей воды (агар(1)), 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 е 1(т) не.станет равным пороговому значению Л (см. фиг, 3). Таким образОм, если в деаэраторах 11, Й, 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 водоподготовки, а также экономия горячей воды, и эффективность работы группы деазраторов. В баке-аккумуляторе 11 поддерживается уровень воды в диапазоне. Нзад.гп!п(т)<Н(1)<Н задках(т), (8) где Нзэд.min(t) Нзадлпах() — 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 Н(т) = Нзад.max(t), то на выходе порогового элемента 22> второго порогового блока 22 появится сигнал рассогласования е4(т), который поступает на четвертый вход блока 18 аналого-цифровых преобразователей, При этом на выходе аналого-цифрового преобразователя 184 имеется цифровой код е4{пТо4), 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 04(пТо ) в виде цифрового кода, который в каждый период квантования ТО4 передается на четвертый вход блока 20 цифроаналоговых преобразователей. Цифроаналоговый преобразователь 20д осуществляет преобразование последовательности значений 04(пТэ4) в непрерывный сигнал Ua(t), который остается постоянным на протяжении очередного периода квантования nTn4до прихода следующего члена последо15 40 вательности Up((n+1)Tn4). Сигнал управления U4(t) одновременно поступает на первый вход первого и четвертого исполнительных блоков 6i, 9i всех деаэраторов 1i, При действии сигнала 04(t) первый 6 и четвертый 9i исполнительные блоки всех деаэраторов 1i соответственно уменьшают величину подачи расхода недеаэрированной воды и горячей воды на все деаэраторы 1i, При этом уменьшается уровень воды в бакеаккумуляторе 11, Если уровень воды в баке-аккумуляторе 11 становится меньше заданного минимального уровня, то есть если H{t) Нзад.min(t}, то на выходе порогового элемента 22з второго порогового блока 22, появится сигнал рассогласования я 6(т), 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 12 с регулируемой производительностью по сигналу управления 0ф) 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 Homin(t)< При действии сигнала 0з() первый 6; и четвертый 9i исполнительные блоки всех деаэраторов 1i соответственно увеличивают величину подачи расхода недеаэрированной воды и горячей воды на все деаэраторы 1i, 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 Нзад min(t} 1837136 45 50 оды, а также гарантирует требуемое значе1 ие подачи расхода деаэрированной воды асосной станцией 12 с регулируемой прозводительностью. Таким образом, примеение предлагаемого устройства для втоматического управления группой вауумных деаэраторов позволяет повыить быстродействие и точность управления роцессом водоподготовки, а также увелиить экономичность и эффективность работы руппы деаэраторов. Увеличение быстродейтвия управления достигается путем одноременного уменьшения давления в еаэраторах и увеличения величины подачи асхода горячей воды, когда фактическое начение температуры воды в деаэраторах тличается от значения температуры насыения, при этом также обеспечивается знаительная экономия расхода горячей воды, овышение точности управления достигатся применением преобразователей 15, еспечивающих высокую точность преобазования текущего значения давления нутри деаэраторов и соответствующее знаение температуры насыщения воды, а таке применением микропроцессорного правляющего устройства 19 и цифровых лгоритмов управления процессом водоодготовки. При этом существенчо увеличиается эффективность работы группы, еаэраторов, качество обработки воды не олько в установившемся режиме работы еаэраторов, но и при переменном режиме х работы, а также при любых других измеениях режима деаэрации уменьшается поадание кислорода в оборудовании и овышается надежность работы всей теплонергетической системы в целом. Формула изобретения 1. Устройство для управления группой акуумных деаэраторов, подключенных пааллельно к трубопроводу подачи недеаэированной воды, трубопроводу отвода еаэрированной воды, трубопроводу подвоа греющей среды и трубопроводу отвода еконденсирующихся газов, содержащее ервые исполнительные блоки, установленые на трубопроводе подвода недеаэрироанной воды, и вторые исполнительные локи, установленные на трубопроводе грещей среды, отличаю щ е еся тем, что, целью повышения точности и быстродей5 30 ствия группы деазраторов. снабженных эжектором, и баком-аккумулятором, имеющим откачивающий насос с регулируемой производительностью, оно содержит для каждого деаэратора последовательно соединенные датчик давления, блок преобразования и элемент сравнечия, датчик температуры воды, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения, третий исполнительный блок, установленный на трубопроводе подачи горячей воды в эжекторы, четвертый исполнительный блок, установленный на трубопроводе подвода греющей среды, а также последовательно соединенный первый пороговый блок, блок аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорное управляющее устройство и блок цифроаналоговых преобразователей, датчик уровня в баке-аккумуляторе, второй пороговый блок, причем выход каждого элемента сравнения соединен с соответствующим входом первого порогового блока, три выхода которого соединены с соответствующими тремя входами блока аналого-цифровых преобразователей, а три другие входа аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с тремя выходами второго порогового блока, три первые входы которого соединены с выходом датчика уровня, входы микропроцессорного управля .>щего устройства соединены с соответствующими выходами блока аналого-цифровых преобразователей, а выходы — с соответствующими входами блока цифроаналоговых преобразователей, первые три выхода которого соединены с входом второго и третьего исполнительных блоков деаэраторов, четвертый выход — с входами первого и четвертого исполнительных блоков, пятый выход — с вторыми входами первого и четвертого исполнительных блоков всех деаэраторов и с первым входом электропривода откачивающего насоса с регулируемой производительностью. а шестой выход — с вторым входом электропривода откачивающего наса: з с регулируемой производительностью. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок преобразования выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, постоянно запоминающего блока и цифроаналогового преобразователя, 1837136 1837136 833/=jZ Я ф4 редактор аказ 2858 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Щ4Ю Г а Составитель В.Терлича Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Пекарь
