СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ
курсовая работа по курсу «Управление техническими системами»
Московский государственный строительный университет (МГСУ)
Кафедра Электротехники и Электропривода
Выполнил студент группы МиАС 4-1
Машинец С.О.,
Проверил
доцент кафедры «Электротехники и Электропривода», к.т.н.
Беккер Ю.Л.
Постановка задачи
Необходимо описать систему автоматического регулирования температуры отходящих газов вращающейся печи, а именно:
– построить функциональную схему системы;
– выбрать тип элементов системы;
1. Описание функциональной схемы
Построение функциональной схемы является начальным этапом проектирования систем автоматического управления. От правильности выбора основного принципа регулирования зависит эффективность функционирования системы управления.
В данном случае целесообразно применить двухконтурную систему, основанную на принципе последовательной коррекции, который используется в том случае, если регулируемые параметры зависят друг от друга.[1]
Во вращающейся печи регулирование температуры отходящих газов возможно осуществлять изменением производительности дымососа на выходе печи. В этом случае управляемыми параметрами будут расход газов на выходе и их температура. Расход и температура газов зависят друг от друга: чем выше расход, тем ниже температура, и, соответственно, наоборот.[2]
Функциональная схема системы, построенной на основании последовательного принципа коррекции, имеет следующий вид:
1 – усилительно-преобразовательное устройство;
2 – усилительный элемент;
3 – исполнительный механизм (электродвигатель с редуктором);
4 – регулирующий орган (заслонка);
5 – дымосос;
6 – вращающаяся печь;
7 – датчик расхода газов на выходе из печи;
8 – датчик температуры отходящих газов;
Элементы 1,2,7 и 8 входят в управляющее устройство (УУ);
Элементы 5 и 6 относятся к объекту управления (ОУ).[1]
Исполнительный механизм представляет собой электропривод, приводящий в движение заслонку на входе дымососа. Электродвигатель, входящий в состав электропривода должен отвечать следующим требованиям:
– достаточная надежность и неприхотливость, т. к. ему предстоит работать в условиях повышенной температуры и запыленности окружающей атмосферы;
– возможность изменения частоты в широких пределах, особенно работа на низких частотах вращения, т. к. объект регулирования достаточно инертен, поэтому отклонения температуры от требуемой будут в установившемся режиме невелики;
– простота реверса двигателя;
Условию возможности регулирования частоты в широких пределах отвечают двигатель постоянного тока и асинхронный двухфазный двигатель переменного тока. Двигатель постоянного тока выгодно отличают более высокий КПД и меньшие габариты при равной мощности, но наличие коллекторного узла делает этот тип двигателя малопригодным для данных условий. Поэтому окончательно выбираем двухфазный асинхронный двигатель переменного тока с амплитудно-фазовым методом управления. Схема управления такого двигателя имеет следующий вид:
В нашем случае роль управляющего напряжения будет играть выходное напряжение усилительного элемента.
Усилительный элемент состоит из двух частей: электронного усилителя постоянного тока и магнитного усилителя. Использование только электронного усилителя в данном случае затруднительно, т. к. достаточно мощные электронные усилители не обладают требуемой надежностью и стабильностью. Кроме того постоянное входное напряжение необходимо преобразовывать в переменное, подаваемое на управляющую обмотку электродвигателя. Электронный усилитель будет использоваться для предварительного усиления слабого сигнала с выхода корректирующего устройства. Выходной сигнал электронного усилителя будет управлять двухтактным магнитным усилителем.
Двухтактные магнитные усилители выгодно отличают от других типов усилительных элементов следующие преимущества:
– практически линейные характеристики, не имеющие зоны нечувствительности;
– высокий коэффициент усиления по мощности;
– отсутствие гальванической связи между цепью управления и рабочей цепью;
– мгновенная готовность к действию;
– удобство в сочленении с транзисторными элементами, позволяющее смешанные магнитотранзисторные усилительные устройства;
– высокий коэффициент полезного действия;
– высокая конструктивная прочность и надежность.
К недостаткам можно отнести достаточно большие габариты при большой мощности выходного сигнала.
Усилительно-преобразовательное устройство – электронного типа. На основании сигнала рассогласования между задающим воздействием и оценкой температуры (сигнала термодатчика) вырабатывает требуемый закон управления (П, ПИ, ПИД). Сигнал на входе и на выходе элемента имеет вид медленно меняющегося напряжения.[2]
Датчик расхода газа конструктивно включает в себя сужающее устройство, дифференциальный манометр и датчик перемещения.
Сужающее устройство расположено в дымоходе печи перед дымососом для создания перепада давлений, зависящего от расхода газа. Перепад давлений преобразуется в перемещение мембраны дифманометра, полости которого соединены с сужающим элементом дымохода. Мембрана связана с элементом, преобразующим линейное перемещение в электрический сигнал (датчиком перемещения). Выходной сигнал датчика должен быть представлен в форме постоянного напряжения, т.к. задающее воздействие имеет именно эту форму. В качестве такого элемента может использоваться индуктивный или потенциометрический измерительный преобразователь.
Выбираем индуктивный преобразователь, поскольку он имеет ряд преимуществ перед потенциометрическим, таких как:
– отсутствие скользящих контактов;
– более высокая чувствительность;
– высокая разрешающая способность;
– малая масса и габариты при питании напряжением повышенной частоты;
– более высокий коэффициент полезного действия.
Основным недостатком индуктивных преобразователей является сложность регулирования, заключающаяся в трудности получения нулевого выходного воздействия при нейтральном положении якоря.
В качестве датчика температуры можно использовать либо термопару, либо термометр сопротивления. Использование термопары удобнее, поскольку она не требует источника питания, т.к. является активным элементом. Следует также отметить, что при установке термопары необходимо корректно определить место установки, потому что на стыке вращающейся печи и дымохода могут иметь место подсосы внешнего холодного воздуха. Если при недостаточном смешивании холодного воздуха и горячих газов место установки будет расположено в струе воздуха, то информация, получаемая с термопары, будет недостоверной, что вызовет нарушение температурного режима печи.[3]
2. Датчик расхода отходящих газов
Как говорилось ранее, датчик расхода переменного перепада давления конструктивно включает в себя два основных элемента:
– дифференциальный манометр, преобразующий перепад давления в линейное перемещение;
– преобразователь перемещения в электрический сигнал.
Каждый из указанных элементов и теоретическое обоснование метода описаны в работе ГорбатенкоА.В.[10]
3. Расчет затрат на автоматизацию
Выполнять монтаж оборудования будет бригада из 3 человек с окладом 20000.00 руб./мес. и сроками в 1 месяц. Следовательно, коэффициент для монтажа 8.57=3(человека)*1(1 месяц)/0.35(фонд оплаты труда),тогда сумма монтажа оборудования составит 171400.00руб.
Настройка и пуско-наладка должны быть произведены в течение 3 недель в составе 2-х человек с окладом 40000руб. Коэффициент для пуско-наладки (здесь оплата труда повременная за месяц) 4.29=2(человека)*0.75 (3-недели или 0.75 месяца)/0.35(фонд оплаты труда). И в итоге составит 171600.00 руб.
Данную систему сможет обслуживать 1 оператор с заработной платой 45000 руб. Коэффициент для согласования в Госгортехнадзоре (здесь оплата труда сдельная за результат) 2.86=1/0.35(фонд оплаты труда). Сдача Госгортехнадзору 114400 руб. В общей сложности вся автоматизация составит 65556.10руб. +/- 5%
4. Общая схема соединения элементов системы
Заключение
В процессе разработки курсовой работы был рассмотрен один из вариантов построения системы регулирования температуры отходящих газов вращающейся печи.
В частности:
— описана общая функциональная схема системы(см.стр4).
— выбран тип элементов системы и описана конструкция элементов датчика расхода газа(см.стр9,[10])
В описанной системе реализован последовательный принцип коррекции.
Список литературы
1. Гонек Н.Ф.Манометры. – Л., «Машиностроение», 1979 г. –176 с.
2. Измерения в промышленности: справочник в трех книгах. Книга 2-ая.под ред. Я. Профоса. – М., «Металлургия», 1990 г.
3. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. – Л., «Машиностроение», 1989 г.
4. Федотов А.В. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. — М., «Машиностроение», 1979 г. – 176 с.
5.http://www.energoportal.ru/unit1003.htm [Электронный усилитель постоянного тока 24-220V 4.5кВт]
6.http://www.specserver.com/rus/notice.asp?noticeID=233777 [Блок магнитных усилителей ПДД-1.5В]
7.http://www.teplopribor.ru/price.htm [ Преобразователь давления Сапфир-22Р-ДИ-ЕХ-2153-11-У2**(-40+80)-0.25-2.5МПА-42]
8.http://www.arsenal-td.ru/index.php?p=t_dpok6 [Термометр показывающий ТГП-100 М1]
9. http://www.technoline.ru/catalog/product/506 [Преобразователь расхода электромагнитный ПРЭМ-2]
10.ГорбатенкоА.В отчет по курсовому проекту”Система автоматического регулирования температуры отходящих газов вращающейся печи” Белгород 2001 г. БГТУ им.Шухова
- Blink
- del.ici.ous
- Digg
- Furl
- Simpy
- Spurl
- Y! MyWeb
- БобрДобр
- Мистер Вонг
- Яндекс.Закладки
- Текст 2.0
- News2
- AddScoop
- RuSpace
- RUmarkz
- Memori
- Закладки Google
- Писали
- СМИ 2
- Моё Место
- Сто Закладок
- Ваау!
- Technorati
- RuCity
- LinkStore
- NewsLand
- Lopas
- Закладки - I.UA
- Connotea
- Bibsonomy
- Trucking Bookmarks
- Communizm
- UCA
Эта запись была опубликована 11.02.2008в 12:28 дп. В рубриках: Предложенные студентами, ПИД закон, АСУ, Моделирование, МГСУ, Все статьи. Вы можете следить за ответами к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить свой отзыв или трекбек со своего сайта.