Автоматизация технологических процессов и производств. Погонин В.А - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 2 Связь между входными и выходными параметрами
2 Постановка задач автоматизации
На основании проведенного анализа процесса производства пара как объекта управления можно
сформулировать следующие задачи автоматизации.
1 Необходимо обеспечить стабилизацию давления пара на выходе из котлоагрегата за счет изме-
нения расхода топлива.
2 Необходимо обеспечить стабилизацию уровня воды в барабане котлоагрегата изменением расхо-
да питающей воды.
3 Необходимо обеспечить регулирование соотношение расходов топлива и воздуха с целью полно-
го сжигания топлива.
4 Необходимо обеспечить технологический контроль расходов топлива, питающей воды, пара,
температуры и давления потребляемого пара.
5 Необходимо обеспечить технологическую сигнализацию максимального давления пара в бара-
бане котлоагрегата, минимальный и максимальный уровень вода в барабане, минимальное значение
давления топлива в магистральном трубопроводе.
3 Математическое моделирование объекта управления
Математическое описание объекта управление выбирается из литературных источников, в которых
отражены вопросы моделирования подобных технологических процессов. Если в результате анализа
литературных источников не удалось найти адекватного математического описания объекта управле-
ния, то оно разрабатывается самостоятельно.
В качестве примера приводится математическое описание котлоагрегата как объекта управления.
При разработке математической модели приняты следующие допущения.
1 Объем воды и парового пространства считается объектом с сосредоточенными параметрами и
принимается идеальное перемешивание в объеме.
2 Тепловой емкостью поверхности нагрева пренебрегаем.
3 Паровая среда представляется как идеальный газ.
4 При температуре меньше температуры кипения парообразования не происходит.
5 Потерь тепла через ограждения в окружающую среду не происходит.
6 Температуры воды и пара равны.
7 Удельные теплоемкости воды, пара, газовоздушной смеси постоянны.
8 Давление в камере сгорания постоянно.
Уравнение материального баланса для воды в барабане котлоагрегата имеет вид:
и
пв
в
gg
d
dG
−=
τ
, (1)
где
в
G – масса воды в барабане котла, кг;
и
пв
, gg – расходы входящей питающей воды и испаряющегося
пара, соответственно, кг/с.
Уравнение энергетического баланса для воды в барабане котла имеет вид:
(
)
()
п
и
п
вх
ввввк
вв
в
igtсgttkF
d
tGd
с −+−=
τ
, (2)
где
в
с – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг⋅°С);
в
t – температура воды в барабане котла, °С;
вх
в
t – тем-
пература питающей воды, °С;
к
t – температура в греющей камере (топке), °С; k – коэффициент тепло-
передачи через поверхность нагрева, Вт/(м
2
⋅°С);
F
– поверхность теплопередачи, м
2
;
и
п
g – расход испа-
ряющегося пара, кг/с;
п
i – удельная энтальпия испаряющегося пара, Дж/кг.
Продифференцируем (2) как сложную функцию и подставим в выражение (1):
()
(
)
τ
+−=
τ
+
τ
=
τ d
dt
Gсtggс
d
dt
Gсt
d
dG
с
d
tGd
с
в
ввв
и
пвв
в
ввв
в
в
вв
в
.
Тогда выражение (2) запишется в виде:

Страницы