Средства автоматизации

Автоматизация утилизационного котла и совместная работа УК и ВК

20 ÷ 40 % тепла, отводимого от двигателя могут быть полезно утилизированы. УК – безопасный объект, т.к. тумпература газов на выходе невысока – это снижает требования. Давление пара в УК зависит от количества тепла, передаваемое выхлопными газами.

Управление работой котла

1. При поддержании давления пара используется свойство саморегулирования. Управление давлением пара осуществляется путем изменения количества газов, проходящих через поверхность УК, при этом устанавливается РО на входе газовой части УК. С помощью РО обеспечивается отвод газов в выхлопную трубу помимо УК. Такая схема применяется при использовании пара на хоз.нужды – управление производится отключением секции в УК.
2. Изменение поверхности нагрева и сброс излишнего пара на конденсатор. В этом случае второй способ немного модернизируется.
3. Изменение количества воды, прокачиваемой через водяную часть КУ.

Регулировочные параметры УК: 1) Давление пара; 2) Уровень воды.

Система защиты предусматривает:

1) Контроль температуры уходящих газов.

2) Контроль температуры пара в котле.

Главные задачи – не допустить понижение давления пара ниже определенного уровня, который создает условия для образования сернистой коррозии, а также поддерживать необходимую температуру воды.

Более жесткие требования к УК применяются при использовании турбогенератора, в этом случае используется совместная работа УК с ВК. Обычно УК делятся на 2 ÷ 3 секции, при нехватке пара секция подключается.

Известно две системы поддержания давления пара:

- т/х «Инженер Мачульский»: сброс излишков пара в конденсатор;

- т/х «Новгород»: поддержание давления пара путем воздействия на управляющую заслонку (отвод газов помимо УК).

В этих системах применяется пропорционально-интегральный закон регулирования и регуляторы непрямого действия. Системы – многокаскадные.

Каскад усиления – блок или часть САР, которая содержит измеритель, усилитель типа «сопло-заслонка» охвачен силовой отрицательной ГОС.

Пропорционально-интегральный закон регулирования используется в микропроцессорном блоке.

§ Система регулирования давления пара

УК серии судов типа «Новгород»

Назначение – поддержание даваления пара в УК способом воздействия на газовую заслонку.

Технические данные:

1. Закон регулирования – пропорциональный, регулятор – инерционный, на пропорциональное отклонение и перемещение выходного органа реагирует с некоторой задержкой пропорционально изменению отклонения. Регулятор – непрямого действия (пневмоэнергия). Управляющее воздействие в Па в регулятор на позиционер передается давлением от 0,2 ÷ 1 атм.
2. Компоновка: датчики и измерители находятся в одном блоке.

Состав: блок управления, блок позиционера (ИМ), рабочие органы, станция подготовки давления воздуха.

Кинематическая схема связи датчика с управляющим элементом включает рычаг тяги и крестообразный рычаг (GHC). Крестообразный рычаг служит для инвертирования (преобразование прямого сигнала давления пара в обратный). Средняя точка крестовины – точка вращения крестообразного рычага, она связана с цепочкой ОС.

ЧЭ преобразует механическое перемещение заслонки в управляющее давление воздуха между дросселем, включенным в цепь питания м соплом. Пара, образованная дросселем и сплом-заслонкой является делителем.

Рис. Электрическая модель пневмоцепочки давления

Усилитель в регуляторе образован с помощью УЭ (сопло-заслонка) и сервомотором. Усилитель расхода, не изменяя уровень сигнала по давлению, увеличивает расход воздуха на последнее звено. Он используется, когда объем полости сервомотора велик, он уменьшает задержку по времени передачи и пневмосигнала.

Измеритель = ЧЭ (сильфон, преобразующий давление в силу) + ЭС (сильфон+пружина).

В исходном состояни приток питающего воздуха и сброс сигнала в атмосферу отсутствует, оба клапана закрыты.

Пусть сила P_В давления воздуха, действующая на внешний сильфон, увеличивается, это приводит к тому, что механический шток начинается двигаться вниз, это ведет к развороту рычага с двумя установленными на нем заслонками, правое сопло притока воздуха открывается и вследствие этого в нижней камере увеличивается P_ВЫХ сигнала.

Блок-схема

Датчиком-измерителем давления пара является многовинтовая манометрическая трубка.. Вследствие разности активной площади, поданная под давлением среда обеспечивает результирующую силу, направленную во внешнюю сторону и вызывает изгибающее воздействие. Трубка из мягких сплавов (бронза, медь) будет образовывать ЧЭ. Манометр изготовлен из берилевой бронзы и образует датчик.

Перемещение штока вверх, управляющего заслонками сопел вызовет отсоединение сопла от заслонки левой пары. Произойдет сброс выходного давления через внутренний канал, через верхний клапан в атмосферу. Сброс будет продолжаться до тех пор, пока не уравняется давление на сильфоны. При снижении выходного давления происходит обратное движение левого сопла к заслонке. В конце переходного процесса верхняя пара сопла-заслнки прикроется и восстановится балланс между входным импульсным давлением (Р_и) и выходным давлением усилителя расхода. В конце переходного процесса импульсное давление равно давлению управляющего воздуха.

Работа позиционера: при понижении давления управляющего воздуха на входе в позиционер, ЧЭ (жесткий центр с мембраной) перемещается вниз, при этом через шток управляющего элемента усилие сравнивается с усилием пружины и, в силу пропорциональных свойств пружины, перемещение мембраны и штока будет пропорционально изменению давления управляющего воздуха в силу пропорциональных свойств измерителя.

Клапан подвода воздуха от станции подготовки воздуха (4 бар)

При движении штока вниз нагнетательное сопло нижней камеры управляющего элемента будет открываться в силу поворота лепестка-заслонки штоком. Точкой вращения будет сопло. В нижнюю камеру будет поступать Р_ПИТ. Одновременно левое атмосферное сопло будет прикрыто действием пружины на заслонку. Между штоком и изогнутой частью пластинки образуется зазор ε. В нижней камере давление увеличивается. В верхней камере левая пара сопло-заслонка, связанная с атмосферой будет открываться под действием поворота заслонки, которая определяется движением штока вниз. В то же время правая пара сопло-заслонка будет закрыта пружиной и образуется зазор между кривой частью заслонки и штоком. Уменьшается давление входного сигнала, при этом жесткий центр сильфона сместится вверх, второе сопло отходит от заслонки и происходит сброс в атмосферу.

Позиционер = ЧЭ с пружиной + Жесткий шток + 4 клапана ЧЭ + порщень сервомотора.

Одна пара клапанов связана с питанием, другая – с атмосферой.

ЖОС 2. Особенность действия: охватывает усилитель и первое звено каскада. На уменьшение (увеличение) давления управляющего воздуха ЖОС реагирует перемещением заслонки УЭ первого каскада, двигая заслонку в обратном направлении в сторону прикрытия, предотвращая понижение Ри до нужного уровня.