Курсовая с практикой на тему Модернизация АСР поддержания уровня в котле (замена принципа дросселирования питательного трубопровода на принцип изменения скорости вращения питательного электронасоса частотным преобразователем)

Содержание:

Введение 4
1 Общая характеристика объекта управления. Составление структурной схемы АСР 5
1.1 Обоснование модернизации. Обоснование модернизации 5
1.2 Составление функциональной схемы АСР 7
1.3 Математическое описание элементов АСР и определение их передаточных функций 8
1.4 Выбор задающих воздействий 11
1.5 Расчет параметров структурной схемы АСР. Выбор и расчет коэффициентов обратных связей 11
2 Построение корректирующих устройств 14
2.1 Выбор структуры и расчет параметров корректирующих устройств 14
2.2 Подсистема для вычисления потока статора 14
2.3 Подсистема для вычисления потока ротора 15
2.4 Подсистема для расчета проекций тока статора по имеющимся проекциям потоков статора и ротора 15
2.5 Реализация регулятора скорости двигателя 16
3 Исследование установившегося режима АСР 20
4 Исследование устойчивости скорректированной АСР 21
5 Исследование АСР в переходных режимах 23
Заключение 26
Список использованной литературы 27

Введение:

Развитие техники регулирования открыло большие возможности для совершенствования средств и методов управления автоматизированными электроприводами.
В насосных системах функцию привода выполняет электродвигатель. Поэтому для управления насосом частотный преобразователь подходит наиболее оптимально. Практически любой электронасос можно дооснастить преобразователем.
Таким образом, целью данной курсовой работы является модернизация автоматической системы регулирования (АСР) поддержания уровня в котле. Сущность модернизации заключается в замене принципа дросселирования питательного трубопровода на принцип изменения скорости вращения питательного электронасоса частотным преобразователем.

Заключение:

В ходе выполнения данной работы произведена модернизация автоматической системы регулирования (АСР) поддержания уровня в котле. Сущность модернизации заключалась в замене принципа дросселирования питательного трубопровода на принцип изменения скорости вращения питательного электронасоса частотным преобразователем.
В работе выполнено описание общей характеристики объекта управления с обоснованием модернизации. Выполнено составление функциональной схемы АСР с разработкой математического описания элементов АСР, определением их передаточных функций, выбором задающих воздействий, расчетом параметров структурной схемы АСР и коэффициентов обратных связей.
Также в работе представлено построение корректирующих устройств и подсистем системы в среде MatLAb 2014.
Выполнены исследования установившегося режима АСР, устойчивости скорректированной АСР и в переходных режимах.
Исходя из результатов моделирования, можно сделать вывод, что данный привод в полном объеме выполняет требования, которые к нему предъявляются. Время выхода в установившийся режим составило 0,4 с. В режиме пуска значения пусковых тока и момента являются допустимыми для выбранного двигателя.

Фрагмент текста работы:

Одним из важных критериев целесообразности модернизации оборудования в коммунальных городских хозяйствах является уменьшение потребления энергии этим оборудованием, и получение за счет этого экономического эффекта. То есть затраты на модернизацию должны с лихвой и за короткий срок окупаться снижением платежей за электроэнергию. В связи с тем, что в последнее время цены на электроэнергию растут быстрыми темпами, данный подход к модернизации экономически оправдан, а сама модернизация весьма актуальна [1].
Ранее (до применения преобразователей частоты (ПЧ) двигатели насосов подключались через коммутационные аппараты к промышленной сети с частотой 50 Гц. Электродвигатели вращались со скоростью, которая соответствовала этой частоте, а избыточное давление в магистрали «стравливалось» и регулировалось, либо с помощью рекуперационного вентиля, либо задвижкой, установленной между выходом насоса и входом в магистраль. Другими словами, классическая водопроводная насосная система, без ПЧ в контуре, работает по принципу дросселирования.
Электродвигатель в этой схеме постоянно работает на максимальных оборотах, а давление в системе регулируется запорной арматурой, управление в лучшем случае осуществляется с помощью реле или же вручную.
Метод дросселирования имеет ряд существенных недостатков:
 быстрый износ оборудования;
 высокий расход электроэнергии;
 частые аварийные ситуации;
 низкое качество работы.
Так как производительность насоса рассчитывается по пиковому разбору воды, причем, как правило, имеется некоторый запас мощности, то большую часть времени этот насос работал «гоняя» воду через рекуперационный вентиль, либо вода на выходе из насоса «упиралась» в чуть приоткрытую задвижку.
Потери электроэнергии здесь огромные и составляют большую часть всего потребления. Иное дело при использовании ПЧ. Здесь система автоматического регулирования давления заставляет крутиться насос с небольшой скоростью, чтобы давление в магистрали было требуемым. Рекуперации водяного потока не происходит, все задвижки открыты полностью. Дополнительных потерь энергии практически нет.
Наибольшая экономическая эффективность использования ПЧ достигается, если система вентиляции или водоснабжения большую часть времени недогружена. Такая периодическая недогрузка свойственна этим системам. Например, в суточной кривой расхода воды, как правило, имеются два явных максимума – утром и вечером. Исходя из этих максимумов, выбирается мощность магистрального насоса. В остальное время суток насос работает с небольшой нагрузкой. Именно в это время ПЧ позволяет снизить потребление электроэнергии.
Преимущества управления насосами с преобразователем частоты:
 экономия электроэнергии (до 30–40%);
 исключена ситуация «сухого хода» (без воды в системе);
 нет температурных скачков при подаче горячей воды;
 стабильная сила напора;
 отсутствует избыточное давление в трубах;
 продлен ресурс электронасоса и трубопровода;
 снижен уровень шума;
 можно упростить систему, убрать из схемы гидроаккумулятор и др. ненужные узлы и агрегаты.
Минусы схемы с ПЧ:
 начальные вложения на покупку прибора;
 необходим специалист для подключения и настройки оборудования.