Файл: Шински Ф. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов.pdf

степень открытия проходного сечения парового клапана. Тогда можем записать:

Приведенная матрица состоит из коэффициентов передачи разо­ мкнутых контуров без учета их действительных значений. Отсюда следует, что между Q, р и Т существует частичная взаимосвязь. Нормализация этих параметров в соответствии с методикой, описан­ ной в главе V I I , приводит к единичной диагонали при значениях других элементов, равных нулю. Это показывает, что полная взаимо­ связь между всеми этими параметрами отсутствует, хотя в неко­ торых случаях они связаны между собой. Ниже приводятся уравне­ ния для системы с частично разомкнутым контуром.

Скорость горения при дайной нагрузке можно определить по термическому коэффициенту полезного действия Е и теплоте сго­ рания НС'

Для определения расхода питательной воды необходимо учиты­ вать энтальпию пара Hs и питательной воды Hw:

так как точка измерения температуры пара удалена от места измере­ ния расхода питательной воды. Чтобы улучшить это положение, небольшое количество питательной воды байпасируют мимо печи н впрыскивают форсункой в трубопровод между нагревателем и тер­ мочувствительным элементом. Если рассматривать байпасируемый поток как часть заданного расхода питательной воды, то изменение его расхода будет лишь кратковременно воздействовать на систему, не изменяя энтальпию пара в течение длительного промежутка времени.

Поскольку при изменении давления пара меняется степень открытия клапана, установленного иа линии, в которой измеряется давление, то регулирование несколько упрощается. Использовать контур регулирования по возмущению в данном случае не следует.

J238

Неизвестными величинами в уравнении (IX,20) являются пара­ метры Нс u Е. Их определяют, используя обратную связь системы регулирования. Все остальные параметры либо представляют собой постоянные величины, либо их можно измерить. Система регулиро­

Применять интегральную составляющую одновременно в двух регуляторах, воздействующих на расход питательной воды, нельзя.

ные реакции на эти сигналы в виде изменения температуры пара подобны. Заметим, что регулятор подачи питательной воды по байпасной лпнип также помогает компенсировать отклонения температуры пара от заданного значения.

Рассматриваемый процесс обладает переменным динамическим коэффициентом передачи, потому что время запаздывания изме­ няется обратно пропорционально расходу пара и, следовательно, тепла. Сигнал прямой связи Q согласовывает работу контуров регулирования подачи питательной воды и топливного газа.

Паровые турбины. Для приведения в движение ротора генера­ тора электрической энергии используют паровые турбины, в которые подают эквивалентное количество тепловой энергии в виде водяногопара, получаемого в котельной установке:.

Турбина действует подобно постоянному сопротивлению, уста­ новленному на линии пара. Перепад давления на этом сопротивлении определяется условиями работы конденсатора. В последнем обычно поддерживается разрежение, равное нескольким десяткам милли­ метров водяного столба. Таким образом, перепад давления на тур­ бине примерно равен давлению пара на входе. Количество тепло­ вой энергии пропорционально корню квадратному из произведения перепада давления на турбине на давление пара на входе, т. е. в рассматриваемом случае пропорционально давлению пара на входе:

Q=kPl.

239

Скорость вращения турбины устанавливается регулятором, ко­ торый воздействует на дросселирующий клапан с пропорциональной характеристикой. Дросселирующий клапан монтируется на паро­ проводе между перегревателем и турбиной на месте парового клапана, показанного на рис. ГХ-10. Степень открытия этого клапана изме­ няется при изменении скорости вращения турбины, измеряемой по частоте генерируемого напряжения, пли прп изменении настройки заданного значения скорости вращения на регуляторе. Кроме того, регулятор давления пара также воздействует па степень открытия этого клапана прп нзмененип заданного значения.

В связи с тем, что степень открытия дросселирующего клапана меняется с пзмененпем частоты вращения вала турбины, регулиро­ вание несколько усложняется. Если частота вращения вала падает, для ее восстановления необходимо подавать большее количество энергии. Однако этого нельзя достигнуть, увеличивая степень откры­ тия дросселирующего клапана. Поэтому для поддержания давления пара па постоянном уровне необходимо менять скорость сжигания топлива в зависимости от частоты вращения вала турбины. Для этого к выходному сигналу станции управления, на которой уста­ навливается необходимое заданное количество тепловой энергии паровой установки, обычно прибавляется сигнал, пропорциональ­ ный первой производной частоты вращения вала турбины.

Насосы и компрессоры

Существует много разнообразных методов регулирования произво­ дительности насосов или компрессоров. Часто, например, приме­ няют дросселирование потока клапапом, установленным па нагне­ тательной линии центробежного пасоса. Однако этот метод при необходимости небольшого расхода жидкости в течение длительного времени с экономической точки зрения невыгодеп; он совершенно не может быть применен также в тех случаях, когда жидкость нагне­ тается насосами поршневого типа, так как при этом развиваются высокие давления. Эти методы зависят от типа и размера основного рабочего органа.

Насосы поршневого типа. В насосах поршневого типа при каждом ходе поршня определенный объем жидкости периодически вытес­ няется со стороны всасывания на сторону нагнетания. При этом наблюдается пульсация расхода жидкости. Для уменьшения ампли­ туды и периода пульсаций используют насосы с большей кратностью действия или присоединяют к нагнетательной линии насоса воздуш­ ный колпак.

Если в поршневом насосе предусмотрена возможность измене­ ния хода поршня или скорости его движения, то насос может быть использован для дозирования жидкости. Чтобы дозирующие насосы работали с высокой точностью, в них не должно быть утечек жидкости ж обратного перетока жидкости из нагнетательной линии во всасы­ вающую. В связи с этим клапаны насоса должны быть герметич-

240

иыми, а жидкость должна быть освобождена от твердых частиц, которые могут нарушить эту герметичность. Жидкость не должна содержать растворенный или увлекаемый ею газ, так как это при­ водит к образованию газовых и паровых пробок.

Дозирующие насосы широко применяются при регулировании расхода чистых жидкостей, особенно при высоких давлениях. Оии используются в комплекте с пневматическим устройством — опера­ тором, предназначенным для автоматического регулирования длины хода поршня. Сигнал на оператор подается от станции управления или от основного регулятора.

К насосам поршневого типа относятся также насосы, перемеща­ ющие жидкость вращающимися шестернями пли лопастями. Преиму­ ществом этих насосов является

и всасывания, устанавливают предохранительный клапан. Если байпас с предохранительным клапаном отсутствует, то при закры­ тии нагнетательной линии насоса возникает высокое давление, спо­ собное перегрузить электродвигатель или даже разорвать нагне­ тательный трубопровод.

Расход жидкости при подаче ее шестеренчатым или лопастным насосом регулируют изменением количества жидкости, текущей по байпасу, либо регулируют давление в нагнетательной линии насоса

сбайпасироваиием части потока. Оба эти метода показаны на

рпс. I X - 1 2 .

Центробежные насосы. В центробежных насосах жидкость пере­ мещается при вращении лопаток рабочего колеса, сообщающих жидкости иперцию, преобразуемую в скоростной напор. При отсут­ ствии потока жидкости в нагнетательной линии насос развивает максимальный напор. При увеличении расхода жидкости напор падает на величину, эквивалентную потерям па трение внутри самого насоса. Давление, создаваемое центробежным насосом, зави­ сит от плотности жидкости.

Характеристики центробежного насоса обычно представляют собой графики зависимости напора от расхода жидкости, на которые наносят также зависимость скорости вращения рабочего колеса, мощности и коэффициента полезного действия от расхода жидкости. Для удобства нахождения одной из основных неременных процесса — •скорости вращения рабочего колеса характеристики насоса пред­