Автоматическая система регулирования давления пара в деаэраторе

• контроль уровня воды в деаэраторе;
• контроль давления пара в деаэраторе;
• контроль температуры воды в деаэраторе;
• ручное управление исполнительными механизмами;
• непрерывный контроль аварийных параметров и сигнализирование при возникших авариях и неисправностях;
• непрерывную проверку исправности датчиков;
• регистрацию и архивирование данных;
• хранение журнала операций выполняемых операторами.

В автоматическом режиме работы СУ обеспечивает:

• контроль уровня воды в деаэраторе;
• контроль давления пара в деаэраторе;
• контроль температуры воды в деаэраторе;
• выбор местного или дистанционного управления (при наличии системы управления верхнего уровня SCADA);
• автоматическое поддержание заданного значения давления пара в деаэраторе;
• автоматическое поддержание заданного значения уровня воды в деаэраторе;
• автоматическое поддержание заданного значения температуры воды в деаэраторе (опция);
• непрерывный контроль аварийных параметров и сигнализирование при возникших авариях и неисправностях;
• непрерывную проверку исправности датчиков;
• регистрацию и архивирование данных;
• хранение журнала операций выполняемых операторами.

АСУ деаэратором осуществляет управление следующим оборудованием:

• исполнительным механизмом установленным на подводящем паропроводе для поддержания заданного значения давления пара в деаэраторе в пределах 0,2-0,3 кгс/см 2 ;
• исполнительным механизмом установленным на подводящем паропроводе для поддержания заданного значения температуры воды в деаэраторе в пределах 102-104С 0 (опция -по согласованию с Заказчиком)
• исполнительным механизмом установленным на подводящем трубопроводе исходной воды для поддержания заданного значения уровня воды в деаэраторе в пределах 70%;

Также АСУ производит контроль работоспособности и диспетчеризацию показаний датчиков, приборов и состояния оборудования.

В состав системы управления входит:

• шкаф управления;
• Преобразователь давления пара (Метран, Элемер, Овен);
• Преобразователь уровня воды (Метран, Элемер, Овен, Aplisens );
• Преобразователь температуры воды (Метран, Элемер, Овен) ;
• По согласованию с Заказчиком в поставку оборудования включаются исполнительные механизмы.

Источник

Регулирование атмосферных деаэраторов

Непременным условием эффективной и экономичной эксплуатации атмосферных деаэраторов является их грамотная настройка. О том, каким требованиям должна удовлетворять работа деаэраторов, и как можно осуществить его настройку самостоятельно — наша статья.

Типичные нарушения в работе деаэраторов

На практике чаще всего встречаются 2 типичные ошибки регулирования работы атмосферных деаэраторов: работа без барботажа 1 и работа без деаэрационной колонки.
Оба эти способа могут быть успешными в плане удаления растворенных газов, остаточное содержание которых предписано правилами. Но эффективность работы деаэраторов при таких режимах крайне низка из-за большого удельного расхода пара на деаэрацию.

Критерии и условия качественной работы деаэраторов

При деаэрации из 1 тонны воды обычно удаляется 6-7 граммов растворенных газов. Опытным путем установлено, что при эксплуатации атмосферных деаэраторов максимальное количество выпара не должно быть более 22 кг на тонну. Исходя из этого, выбирают сечение отводящего трубопровода и охладитель выпара. Оптимальным можно считать такой способ работы деаэратора, при котором автоматически обеспечиваются требуемые эксплуатационные параметры и в деаэрационной колонке, и в барботажном баке при минимально необходимом количестве выпара.

Основные факторы, влияющие на качество работы деаэратора хорошо известны:

• расход воды и его стабильность;
• температура химочищенной воды;
• давление в деаэраторе;
• расход пара в деаэрационную колонку;
• расход пара на барботаж в баке;
• уровень воды в баке.

Обычно в результате наладочных работ удается установить значения эксплуатационных параметров, обеспечивающих во всем диапазоне рабочих нагрузок эффективную дегазацию. Для автоматизации работы деаэраторов применяются системы автоматического регулирования, состоящие из клапанов прямого действия и систем регулирования температуры и уровня.

Принцип действия автоматической системы управления работой деаэратора

Сначала рассмотрим, как работает система автоматического управления в целом (рис. 1).
При увеличении потребления пара растет расход питательной воды из бака деаэратора. При этом возникает отклонение ее уровня, измеряемого датчиком, от заданного значения. Регулятор уровня воздействует на регулирующий клапан подачи воды в колонку деаэратора, так что ее расход увеличивается и уровень восстанавливается. При этом шток клапана занимает новое положение, соответствующее большему расходу.

Рис. 1

Поступление в деаэрационную колонку большего количества холодной воды сопровождается интенсивной конденсацией пара, поступающего из парового пространства бака. В результате давление в паровом пространстве понижается. Это приводит к изменению управляющего воздействия в регуляторе давления прямого действия. При этом шток регулирующего клапана занимает новое положение, соответствующее большему расходу пара. Но давление в паровом пространстве, тем не менее, будет несколько ниже исходного. Так и должно быть при пропорциональном регулировании.

Как при этом изменится температура воды в баке (рис.2)? Очевидно, что она достаточно быстро понизится до нового значения, соответствующего установившемуся давлению в паровом пространстве. Это произойдет частично за счет поступления воды с более низкой температурой из колонки, частично за счет испарения небольшого количества аккумулированной в баке «перегретой» воды. Снижение температуры воды приведет к увеличению открытия клапана подачи пара на барботаж. Расход пара на барботаж увеличится, часть его сконденсируется в водяном объеме, а часть, пройдя паровое пространство, попадет в деаэрационную колонку.

Рис. 2

Теперь рассмотрим обратную ситуацию. Что произойдет при снижении нагрузки? В работе регулятора уровня и регулятора давления никаких особенностей не будет. Регулятор уровня восстановит его, уменьшая при этом расход воды, а регулятор давления уменьшит подачу пара в паровое пространство. Установившееся давление при этом будет несколько выше исходного, соответственно, несколько большей через некоторое время будет и температура воды. Ведь температура кипения (конденсации) однозначно связана с давлением. Пример изменения температуры в зависимости от нагрузки приведен на рис. 3.

Рис. 3

В отличие от регуляторов уровня и давления, результат действия регулятора расхода пара на барботаж может иметь неприятную особенность. И она напрямую связана с тем, насколько правильно он настроен. Дело в том, что при небрежной настройке заданная температура может оказаться меньше или такой же, как установившаяся при повышенном давлении. В этом случае произойдет не уменьшение подачи пара на барботаж, а его полное прекращение. В результате будет нарушен режим деаэрации.

Принцип действия автоматических регуляторов

Теперь рассмотрим, как работает каждый регулятор в отдельности. Начнем с регулятора давления, от которого зависит расход пара в деаэрационную колонку. Отметим только, что фактически он подает пар в паровое пространство бака. Из бака через импульсную трубку давление передается на мембрану привода регулятора. Таким образом осуществляется обратная связь. Пример расходной характеристики клапана прямого действия приведен на рис. 4.

Рис. 4

Этот регулятор имеет пропорциональную характеристику. При такой характеристике большей разнице между текущим и заданным значением параметра соответствует больший ход штока. Диапазон изменения заданного давления зависит от площади диафрагмы и диапазона пружины. Управляющее отклонение в нашем случае – разница между давлением 0,2 бар, соответствующем рабочему давлению в деаэраторе, и текущим давлением, соответствующим рабочей точке на расходной характеристике клапана. Регулятор реагирует на изменение давления практически мгновенно. Время задержки определяется в основном временем заполнения или опорожнения полости привода.

Теперь подробно рассмотрим, как работает регулятор расхода пара на барботаж. Будем называть его именно регулятором расхода, хотя обычно такая система используется в качестве регулятора температуры. Этот регулятор также имеет пропорциональную характеристику. Диапазон изменения задания зависит от объема жидкости в чувствительном элементе и ее коэффициента объемного расширения. При такой характеристике большей разнице между текущим значением температуры и ее заданным значением соответствует больший ход штока.
Управляющее воздействие в нашем случае будет определяться разницей между температурой, соответствующей рабочему давлению в деаэраторе (103-105 ºС), и температурой, заданной настроечной рукояткой. Но необходимо иметь в виду, что результат этого воздействия, в общем случае, имеет нелинейный вид. Поясним, в чем тут дело.

Полный ход штока толкателя составляет 10мм и соответствует изменению температуры жидкости в чувствительном элементе на 10ºС. Полный ход плунжера клапана, в зависимости от диаметра, составляет от 3 до 9мм. При этом при перемещении штока клапана от 0 до 20% расход возрастает от 0 до 75% полного расхода. Это особенность расходной характеристики клапана быстрого открытия. Таким образом, расход будет меняться линейно, только если текущее перемещение плунжера клапана не выйдет за пределы линейного участка расходной характеристики.

Другая особенность рассматриваемого регулятора – его инерционность. Дело в том, что для нагрева или охлаждения жидкости в чувствительном элементе требуется некоторое время. Его продолжительность, кроме прочего, зависит и от способа монтажа датчика. Наибольшее время задержки будет при использовании сухой гильзы. Наименьшее – при монтаже без защитной гильзы. При этом важно отметить, что в любом случае время задержки регулятора расхода существенно больше, чем у регулятора давления. Поэтому при совместной работе регуляторов их взаимное влияние не приводит к колебаниям режима.

На работе регулятора уровня остановимся кратко. Корректность его работы определяется соблюдением порядка действий по настройке, предписанных в инструкции. В результате настройки устанавливаются ПИД параметры, соответствующие интегральному критерию качества.

Условия успешного выполнения работ по настройке деаэратора

1 Барботаж – пропускание через жидкость газа или пара для интенсификации тепло- и массообменных процессов и более полного химического взаимодействия газов с жидкостями.

2 Из портативных моделей можно порекомендовать следующие: Oxi 330i/340i фирмы Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH (WTW); HI 9143/9145 фирмы HANNA Instruments Deutschland GmbH; АКПМ-02 производства московского предприятия ООО «Фирма Альфа БАССЕНС»; Марк-302Т/303Т Нижегородское научно-производственное предприятие ООО «ВЗОР».

Источник

Лекция 15.

15.1.Автоматическое регулирование деаэраторных установок

Деаэратор предназначен для удаления растворенного в питатель? воде кислорода. В нижнюю часть деаэраторной головки, устал ленной над аккумуляторным баком питательной воды, подводи греющий пар (рис15.1). Поток пара, стремясь к выходу в атмосферу, расположен ном ν в верхней части головки, нагревает до температуры кипения движущуюся навстречу ему питательную воду. Выделившийся из воды в процессе кипения кислород вместе с лишками пара сбрасывают в атмосферу или расширитель Для непрерывного нагрева и деаэрирования воды в деаэраторе поддерживают избыточное давление пара рд и соответствующая ему температура насыщения.

Рис. 15.1. Автоматическое регулирование деаэраторной установки

1 — аккумуляторный бак, 2 — деаэраторная головка, 3 — регулирующий клапан, 4 — поиоротная заслонка, 5 — регулятор давления; 6 — регулятор уровня

Схемы регулирования уровня воды H6 в аккумуляюрном баке 1 и избыточного давления пара в деаэраторной головке 2 изображены на рис 15.1

Входным сигналом П- или ПИ-регупятора уровня 6, воздействующего на перемещение клапана 3 на линии химической очищенной воды, служит уровень воды Hб. Обычно регулятор уровня охватывают жесткой отрицательной обратной связью, ЖОС по положению регулирующего клапана, способствующей стабплизаиии расхода воды. Входным сигналом регулятора давления 5, который воздействует на регулирующую заслонку 4 на линии пара, служит давление pд. Из-за необходимости точного поддержания рд и tн регулятор давления должен реализовать ПИ закон регулирования.

При параллельной работе группы деаэраторов регулятор давления и регулятор уровня воздействуют на соответствующие регулирующие клапаны на линиях общего подвода пара и химически очищенной воды.

15.2. Автоматизация теплофикационных установок.

При наличии производственного потребителя, не допускающего перерывов в снабжении паром, промышленные отборы турбин резервируют также с помощью БРОУ, находящихся в состоянии горячего резерва.

Точность поддержания давления и температуры редуцированного пара диктуется потребителем или в случае сброса редуцированного пара в конденсатор условиями его безопасной работ Как объект регулирования РОУ (БРОУ) представляет собой динамическую систему с двумя входными регулирующими воздействиями: Gпп,. и Gпв , и тремя регулируемыми величинами: t, р и G. Функциональная схема этих связей показана рис. 15.2..

Динамические свойства РОУ по каналам Gпп— tрп и Gпв — t»рп определяются в основном инерционностью темперного датчика (термопары),

Кривая переходного процесса РОУ по давлению пара при возмущении расходом пара приведен ι на рис. 15.3.

Рис. 15.2. Редукционно-охладительная установка (РОУ)

а — функциональная схема связей между входными регулируемыми величина ми, б — принципиальная схема АСР, 1,2 — запорные задвижки, 3, 4 — регу лирующие клапаны, 5 — коллектор редуцированного пара, 6 — регулятор давления, 7 — регулятор температуры, 8 — устройство динамической связи

Сигнал по давлению редуцированного пара ррп в коллекторе 5 (см. рис. 15.2) поступает на вход регулятора давления 6, который воздействует на перемещение парового редукционного клапана 3, осуществляя принцип регулирования давления «после себя» (рис. 15.2, б, линия а),

Входным сигналом регулятора температуры 7 служит tрп , в зависимости от которой он перемещает регулирующий клапан 4 на линии охлаждающей воды. Для увеличения быстродействия регулятора температуры и улучшения качества процесса регулирования на его вход целесообразно подавать опережающий сигнал с выхода регулятора давления через устройство динамической связи 8.

Быстродействующая РОУ отличается от обычной наличием быстрозапорных клапанов 1 и 2 на подводящем паропроводе на трубопроводе охлаждающей воды. Эти клапаны открывают по сигналу от командного устройства (КУ), которое в свою очередь действует в зависимости от назначения БРОУ. Например, в случае резервирования БРОУ промышленного отбора турбины КУ — реле давления, подающее сигнал на открытие быстрозапорных клапанов 1 и, 2 при понижении давления в коллекторе редуцированного пара ниже допустимого.

Если редуцирующее устройство установлено в параллель с турбиной и служит для перепуска пара в конденсатор при внезапных сбросах электрической нагрузки турбогенератора, быстродействующие клапаны открывают при повышении давления пара перед ЬРОУ сверх допустимого (например, при внезапном закрытии стопорного клапана черед турбиной). Регулятор давления РОУ в этом случае действует по принципу регулирования давления пара «до себя» (линия о). Его входным сигналом елу»ит дааленме пара перед редукционным клапаном.

Рис. 15.3. Кривая разгона РОУ но давлению пара при возмущении расходом перегретого пара регулирующими клапанами

15.3. Автоматическое регулирование уровня воды в конденсаторе

Среднее значение уровня воды в конденсаторе поддерживают по возможности постоянным независимо от расхода пара через турбину или режима ее работы (теплофикационного или конденсационного). Стабилизация уровня необходима по условиям устойчивой работы конденсатных насосов и эжекторов.

Положение уровня регулируют изменением подачи конденсатных насосов. Нижний предел подачи насосов задают минимальным пропуском конденсата через эжекторы и систему регенеративных подогревателей. Поэтому при малых нагрузках турбины часть конденсата с напорной стороны конденсатных насосов необходимо вновь сбрасывать в конденсатор. С учетом этого требования выполняют синему регулирования уровня воды в конденсаторе, принципиальная схема которой изображена на рис. 10.24.

Как объект регулирования уровня конденсатор 1 — герметический бак с насосом на стоке. Динамику объекта описывают уравнением интегрирующего звена [12, 22], т.е. он не обладает свойством самовыравнивания. Регулирование уровня воды осуществляют изменением подачи конденсатных насосов 5 при воздействии на двухпоточный клапан (3, 4).

—

Рис. 15.4. Система регулирования уровня конденсата в конденсаторе турбинь

/ — конденсатор; 2 — регулятор уровня; .5 — конденсатные насосы,

3,4 — спаренный регулирующий орган

При снижении уровня вследствие сброса нагрузки турбины рабочий клапан 4 прикрывают, обеспечивая требуемый нерегулируемый пропуск воды в системе охлаждения эжекторов 6 и регенеративных подогревателей. При дальнейшем снижении уровня начинают открывать клапан рециркуляции 3, поддерживая уровень воды в конденсаторе. Для удобства управления и согласованности в работе клапаны 3 и 4 выполнены в одном корпусе и управляются одним исполнительным механизмом.

Обычно на регулятор уровня 2 поступают два входных сигнала — по уровню конденсата Нк и по положению регулирующего органа ЖОС.

15.4. Автоматическое регулирование подогревателей сетевой воды.

Подогреватель теплофикационной воды предназначен для ее подогрева до требуемой темпе­ратуры, значение которой задают в зависимости от температуры наружного воздуха. Подогрева­тель — поверхностный теплооб­менник 1 (рис. 15.5), по зме­евикам которого с помощью се­тевого насоса 10 прокачивают воду. Снаружи змеевики обогре­вают паром. Источником грею­щего пара обычно служат отбо­ры паровых турбин или резерви­рующие их РОУ. Основной регу­лируемой величиной подогревателя служит температура прямой воды (с в, которую необходимо поддерживать на заданном уровне с высокой точностью, диктуемой в основном условиями экономичной работы теплофикационных турбин.

Рис. 15.5. Подогреватель воды (принципиальная схема АСР)

1 — корпус подогревателя, 2 — регулирующая заслонка; 3 — регулятор температуры; 4 — термоприемники; 5 — регулирующий клапан на линии обвода; 6 — регулятор уровня конден­сата; 7, 8 — регулирующие клапаны; 9 — регулятор давления обратной сетевой воды; 10 — сетевой насос

Другой регулируемой величиной служит уровень конденсата греющего пара в корпусе подогревателя Яп. Его следует поддер­живать вблизи среднего значения по условиям оптимального теп­лообмена в подогревателе и опасности заброса воды в трубопровод греющего пара.

Вода циркулирует обычно по замкнутому контуру: на­сос — подогреватель — тепловая сеть — насос. При этом неиз­бежные потери в тепловой сети восполняют за счет подпиточной воды, которая поступает на всас сетевых насосов под избыточным давлением. Потери воды в сети имеют характер случайных и не­контролируемых возмущений. Поэтому желательно предусматри­вать автоматическое регулирование расхода подпиточной воды в зависимости от давления обратной сетевой воды. Подогреватель разде­ляют на три самостоятельных участка: температуры прямой сетевой воды tcв, уровня конден­сата в корпусе Нп и давления об­ратной сетевой воды рс в.

Рис. 15.6. Кривая разгона по темпе­ратуре сетевой воды по каналу регу­лирующего воздействия как объект регулирования

Регулирование температуры прямой сетевой воды можно осу­ществлять тремя способами.

При первом (см. рис. 15.5, линия а) — регулятор темпера­туры 3 получает сигнал по tcв и воздействует на перемещение регулирующей заслонки 2 на тру­бопроводе греющего пара. Судя по графику tс в =f(t) (рис. 15.6), этому участку свойственна значительная инерция. Для обеспече­ния требуемой точности поддержания значений регулируемой ве­личины при этом варианте могут потребоваться относительно большие перемещения регулирующей заслонки, что может приве­сти к существенным колебаниям давления пара источника. Чтобы избежать этого, температуру прямой сетевой воды можно регули­ровать перепуском части обратной сетевой воды через клапан 5 в обвод подогревателя в трубопровод прямой сетевой воды, т.е. сме­шением подогретого и холодного потоков сетевой воды (рис. 15.5, линия б).

Второй способ регулирования, кроме уменьшения инерционно­сти регулируемого участка, позволяет сохранить неизменный рас­ход греющего пара и тем самым способствует стабилизации дав­ления в теплофикационных отборах турбины. Однако этот метод не экономичен и эффективен лишь при значительных перепадах температур обратной и прямой сетевой воды (не менее 20—30 °С). Для регулирования tc B обычно используют ПИ-регуляторы с ав­томатическим или ручным изменением задания в зависимости от температуры наружного воздуха.

В третьем, наиболее экономичном способе, регулирование tсв происходит изменением давления пара в теплофикационном отбо­ре при полностью открытой регулирующей заслонке 2. Давление пара в отборе изменяют с помощью системы регулирования паро­вой турбины и специального автоматического задатчика температуры, действующих в зависимости от электрической нагрузки тур­богенератора и температуры наружного воздуха.

Регулирование уровня осуществляют регулятором 6. Его вход­ными сигналами служат уровень конденсата в корпусе и положе­ние регулирующего органа. Регулятор воздействует на открытие или закрытие клапана 7 на линии слива конденсата.

Расход подпиточной воды стабилизируют регулятором 9, рабо­тающим по принципу регулирования давления «после себя». Он воздействует на клапан 8, установленный на трубопроводе под­питки.

Автоматическое регулирование пиковых водогрейных котлов. Подогрев сетевой воды свыше tc B = 104 °С, соответствующей тем­пературе насыщения при максимальном давлении в теплофикаци­онном отборе, выполняют по двухступенчатой схеме: вначале се­тевыми подогревателями, а в диапазоне температур 104—150 °С пиковыми водогрейными котлами, которые работают на газе или мазуте и естественной тяге. Пуск котлов проводят с помощью рас­топочных горелок по сигналу наличия 30% расхода сетевой воды через контур. Регулирование температуры сетевой воды на выходе водогрейных котлов реализуют либо дистанционно по графику тепловой нагрузки, либо автоматически в зависимости от темпе­ратуры наружного воздуха. В обоих случаях регулирующим воз­действием служит включение и отключение части рабочих горе­лок.

Для стабилизации работы горелочных устройств на котле уста­навливают регулятор давления газа или мазута «до себя», воздей­ствующий на соответствующую заслонку или клапан на общей ли­нии подвода топлива. Регулирование разрежения вверху топки осу­ществляют с помощью автоматического регулятора разрежения, воздействующего на положение газового шибера перед дымовой трубой.

Источник