Автоматизація процесу очистки води у другому контурі блоку №3 Рівненської АЕС

Пусковий регулятор.

Головний сигнал за рівнем води в випарному апараті, що виміряється за допомогою перетворювача, що вимірює, Сапфір 22ДИ-2430, надходить на вхід регулятора від вимірювального перетворювача Сапфір22ДГ-2530. У регуляторі виконується порівняння сигналу від датчика із сигналом завдання ( який вводиться за допомогою ручного задатчика ) і формування керуючого сигналу, після регулятора сигнал надходить на блок вмикання регулятора БВР-1 і БВР-2, що здійснюють комутацію ланцюгів керування виконавчим механізмом регулюючого органа при керуванні клапаном від БУ-21 (регулятор у положенні ДУ), а також видає інформацію про крайні положення ВМ

Керуючий сигнал (імпульси амплітудою 24 В) подаються через блок керування БУ-21, на пускач У-23, після якого сигнал подається на виконавчий механізм привод.

При відключеному регуляторі керування позиціонером здійснюється по командах "Більше" і "Менше" від БУ-21, після якого сигнал подається на виконавчий механізм.

Аварійний регулятор.

Головний сигнал за рівнем води в випарному апараті, що виміряється за допомогою перетворювача, що вимірює, Сапфір 22ДИ-2430, надходить на вхід регулятора від вимірювального перетворювача Сапфір22ДГ-2530. У регуляторі виконується порівняння сигналу від датчика із сигналом завдання ( який вводиться за допомогою ручного задатчика ) і формування керуючого сигналу.

Керуючий сигнал (імпульси амплітудою 24 В) подаються через блок керування БУ-21, на пускач У-22, після якого сигнал подається на виконавчий механізм.

Живлення засобів автоматизації.

Живлення електроенергією засобів виміру й автоматизації здійснюється від мережі змінного електричного струму 220 В, 50 Гц від розподільного щита, до якого підключається навантаження (електродвигуни). У лініях живлення встановлюють автоматичний вимикач або рубильник. Їх встановлюють у місцях приєднання до мережі живлення, а також на входах до щитів і збірника, у яких змонтовані засоби виміру й автоматизації. У мережах електродвигунів виконавчих механізмів встановлюють автоматичний вимикач або запобіжник і рубильник.

Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних установок при перевантаженнях і коротких замиканнях у ланцюгах постійний і змінний токи, а також для короткочасних оперативних включень і відключень електричних ланцюгів. Автоматичні вимикачі вибираються по струму споживання й по струму розриву, що може бути електромагнітний і тепловий.

Живлення від автоматичного вимикача подається на клеми й відтіля на засоби виміру й автоматизації. При необхідності на прилади може бути представлена стабілізована напруга від спеціальних джерел.

Контролер ЦР-03

1. Опис та работа приладу ЦР-03.

Прилад ЦР-03 (далі по тексту ЦР-03) призначений для роботи в складі програмно-технічного комплексу цифрового регулювання в системах автоматичного регулювання параметрів технологічних процесів АЕС, ТЕС й інших промислових підприємств.

Режим роботи ЦР-03 цілодобовий, безперервний.

ЦР-03 експлуатується в закритих приміщеннях із природною вентиляцією при наступних параметрах навколишнього середовища:

- температура повітря в процесі експлуатації від 5 °С до 30 °С;

- вологість від 5% при температурі 15 °С до 75% при температурі 30 С;

- потужність поглиненої дози іонізуючого випромінювання - 0,4- 10-4 Гр/год;

- висота установки над рівнем моря до 1000 м.

Навколишнє середовище не повинно бути вибухонебезпечним, містити струмопровідний пил, агресивні гази й пари в концентраціях, що руйнує метали й ізоляцію.

ЦР-03 повинні бути стійкими до механічних впливів уздовж вертикальної осі:

сінусоідальної вібрації з параметрами:

амплітуда переміщення (у діапазоні частот від 1 Гц до 9 Гц) - 1,5 мм;

амплітуда прискорення (у діапазоні частот від 9 Гц до 150 Гц) 5 м/с;

механічних ударів з параметрами:

форма ударного імпульсу - напівхвиля синусоїди.

пікове ударне прискорення - 40 м/с2 ;

тривалість ударного імпульсу -100 мс;

частота ударів - 0,1 Гц;

число ударів - 1000.

ЦР-03 інтегрується до складу виробничого устаткування без установки додаткових датчиків, виконавчих механізмів, без доробок кабельних ліній зв'зку.

2. Основні технічні характеристики

ЦР-03 ставиться до класу ремонтуємих, відновлюваних, програмувальних виробів.

ЦР-03 керує виконавчими механізмами, як в автоматичному, так й в автоматизованому режимі, при якому забезпечує можливість дистанційного управління від АРМ оператора.

ЦР-03 забезпечує:

- автоматична, програмувальна підтримка в заданих межах технологічних параметрів відповідно до алгоритмів керування;

- можливість дистанційного керування від АРМ;

- самодіагностику й контроль стану підключеного устаткування;

- збереження інформації про події за останні 24 години;

- передачу інформації про хід процесів регулювання, що течуть значення параметрів технологічного процесу на АРМ оператора по стандартному цифровому каналу на базі інтерфейсів RS-422, RS-485;

- світлову індикацію про стан приладу й живильних напруг.

Первинне живлення ЦР-03 здійснюється від мережі 220в/50 Гц. Параметри мережі повинні відповідати табл. 2.13.

Табл. 2.13.

Період обміну інформацією з технологічної ПЕВМ не більше 2 с;

Характеристики каналів прийому аналогових струмових сигналів:

- постійний струм 0...20 ма;

- вхідний опір RBX- 250 Ом;

- максимальний час перетворення - 500 мкс/канал;

- розв'язна здатність - 2,5 мка.

- основна погрішність виміру - не більше ±0,6%;

Характеристики каналів видачі дискретних сигналів:

- напруга 24В;

- струм навантаження до 0,2 А;

- напруга гальванічної розв'язки 500 В.

У стандартному комплекті ЦР-03 використовується цифровий канал передачі даних RS-422/485 у відповідності із стандартом EIA RS-422A. Швидкість передачі - 9600 бод.

Всі зовнішні ланцюги мають захист від впливу мікросекундних і наносекундних перешкод з амплітудою до 1 кВ.

ЦР-03 забезпечує схоронність інформації при аварійних ситуаціях, зберігання інформації відбувається в енергонезалежній пам'яті.

3. Опис і робота складових частин приладу ЦР-03

ЦР-03 ставиться до класу пристроїв обчислювальної техніки, що працюють по програмах, занесених у резидентну енергонезалежну пам'ять, має однопроцесорну структуру.

ЦР-03 виконаний на базі промислового програмувального логічного контролера (ПЛК) серії FX2N фірми Mitsubishi Electric (Японія), контролю, що перенастроює гнучко для рішення завдань, і управления. До складу приладу входять наступні функціональні модулі й платы:

- модуль центрального процесора FX2N-32MT-ESS/UL з мезонинним модулем FX2N-485-BD;

- модулі уведення аналогових сигналів FX2N-8AD;

- джерело вторинного живлення DR-4524;

- плати гальванічної розв'язки й захисту вихідних дискретних сигналів ПТР-01;

- плати гальванічної розв'язки й захисту аналогових вхідних сигналів ППТ-02 плати гальванічної розв'язки й захисту дискретних вхідних сигналів ПНР-плата індикації ПНР-02;

Живлення вхідних/вихідних ключів, організованих за принципом «сухий контакт» у каналах прийому/видачі дискретних сигналів з боку ПЛК здійснюється від зовнішніх джерел постійного струму з напругою 24 В ±10%, або від внутрішнього джерела живлення DR-4524.

Модуль центрального процесора FX2N-32MR-ESS/UL виконує функції контролю й керування, покладені на апаратно-програмні засоби приладу, забезпечує інформаційний обмін із ШМ сумісним комп'ютером по послідовному інтерфейсу. Центральний процесор модуля працює по прикладній програмі, занесеної у внутрішню резидентну енергонезалежну пам'ять типу EEPROM.

Модуль FX2N-8AD у складі приладу забезпечує прийом аналогових сигналів. Фізичне підключення модуля аналогового введення FX2N-8AD до процесорного модуля FX2N-32MT-ESS/UL здійснюється за допомогою кабелю межмодульного цифрового інтерфейсу контролерів серії FX2N.

Плати ПТР-01, ППТ-02 і ПНР-01 містять елементи гальванічної разв'язки модулів приладу й периферійних комунікаційних ланцюгів. Плата ПНР-2 містить еліементи індикації працездатності джерела живлення DR-4524, процесорного модуля FX2N-32MT-ESS/UL, захист лінії зв'язку по інтерфейсі RS-422/485.

До складу кожної плати входять елементи захисту вхідних і вихідних ланцюгів від впливу імпульсних мікросекундних і наносекундних перешкод з амплітудою до 1 кв.

Прилад ЦР-03 виконаний у вигляді закінченого конструктива.

4. Опис модуля центрального процесора FX2N-32MT-ESS/UL

Модуль центрального процесора FX2N-32MT-ESS/UL є базовим модулем для побудови програмувальних логічних контролерів мал і середньої продуктивності, застосовуваних для виконання функцій контролю й керування. Модуль окремо або із додатковими модулями вводу-виводу сигналів й інтерфейсними модулями може використстовуватись автономно або в складі автоматизованих систем керування різних технологічних процесів.

Модуль має наступні основні технічні характеристики:

- підтримувана кількість каналів введення виводу з урахуванням розширення(для дискретних сигналів) до 256;

- кількість інтегрованих каналів введення дискретних сигналів з нормованими параметрами 0/24 В - 16;

- кількість інтегрованих каналів виводу дискретних сигналів з нормованими параметрами 0/24 В - 16;

- наявність убудованого таймера, що перебудовує;

- кількість інструкцій користувальницької програми в пам'яті до 16К програмних кроків;

вбудований порт RS-422/485;

споживана потужність - не більше 25 Вт;

мінімальний вхідний струм у каналах уведення дискретних сигналів для сигналуа логічної одиниці - 4,5 ма для входів Х0.. .Х7 і 3,5 мА для входів Х10...Х17;

максимальний вхідний струм у каналах уведення дискретних сигналів для сигналу логічного нуля - 1,5 ма для всіх входів;

убудовані функції контролю стану монітора, пам'яті, батареї живлення, вводу-виводу, обчислювального процесу;

маса модуля не більше 650 м;

габаритні розміри -90x150x87 (висота х ширина х глибина).

Підключення проводів зовнішніх комунікацій до модуля здійснюється через індивідуальні, для кожного вхідного або вихідного ланцюга, гвинтові затискні контакты, розміщені під прозорими, що відкидаються кришками з боку передньої панелі.

Гвинтові затискачі можуть зніматися з модуля, що забезпечує зручність при заміні модуля.

На передній панелі модуля розмішені світлодіодні індикаторы:

- «IN0»...«IN7» й «IN10»...«IN17», які індикують стан інтегрованих каналів введення дискретних сигналів;

- «OUT0»...«OUT7» й «OUT10»...«OUT17», які індикують стан інтегованих каналів виведення дискретних сигналів;

- «POWER», індикуючий наявність живлячої напруги модуля;

- «RUN», індикуючий режим виконання програми;

- «BATTV», індикуючий відмову батареї пам'яті;

- «PROG-E»/«CPU-E», індикуючий режим, у якому працює модуль програмування пам'яті програм контролера, або режим роботи мікропроцесора по реалізації записаної програми.

5. Опис інтерфейсного модуля FX2N-485-BD

Комунікаційний модуль FX2N-485-BD, є мезониним модулем, встановленим у спеціалізований слот під кришкою на корпусі FX2N-32MT- ESS/UL з боку передньої панелі, забезпечує для даного базового мікропроцесорного модуля зовнішній комунікаційний канал зі стандартним інтерфейсом RS-422/485 у повнодуплексном режимі.

Конструктивно модуль виконаний у вигляді друкованої плати, на якій розташовані: електронні компоненти його електричної схеми, з'єднувач для стикування зі слотом FX2N-32MT-ESSAJL і з'єднувач для зовнішнього кабелю.

6. Опис модуля введення аналогових сигналів FX-8AD

Модуль 8-канального АЦП FX2N-8AD має 8 каналів введення аналогових сигналів з нормованими, прийнятими для засобів автоматизації технологічних процесів, параметрами.

Канали модуля індивідуально можуть бути застосовані для прийому наступного виду сигналів:

- напруги, з діапазоном зміни (-10...+10) В;

- струму, з діапазоном зміни (- 20.. .+20) ма;

- струму, з діапазоном зміни (+4.. .+20) ма;

Для кожного з перерахованих видів сигналів додатково можуть задаватися рівні дозволу.

Модуль має наступні основні технічні характеристики каналів прийому аналогових сигналів:

струмових:

постійний струм 4.. .20 ма, -20.. .+20 ма;

вхідний опір RBx= 250 Ом;

максимальний вхідний струм - 30 ма;

розв'язна здатність - 2,5 мка (діапазон -20..+20ма), 2,0 мка (діапазон 4-20мА).

основна похибка виміру:

при температурі 25+ 5 °С - не більше ±0,3%;

при температурі 0-55 °С - не більше +0,6%;

напруги:

- постійна напруга -10...+10 В;

- вхідний опір RBX= 200 Ком;

- максимальна напруга на вході +15 В;

розв'язна здатність - 0,63 мв;

основна похибка виміру:

при температурі 25 + 5 °С - не більше ±0,3%;

при температурі 0-55 °С - не більше +0,6%;

діапазон вимірюваної температури -100.. .+1200 °С;

розв'язна здатність - 0,1 °С;

основна похибка виміру при температурі 0...55 °С - не більше ±1,0%;

діапазон вимірюваної температури -100.. .+600 °С;

розв'язна здатність - 0,1 °С;

основна погрішність виміру при температурі 0.. .55 °С - не більше +1,0%.

7. Опис джерела живлення DR-4524

До складу приладу ходить блок живлення DR-4524 фірми MEAN WELL (Тайвань).

Блок живлення призначений для живлення оптоізольованих вихідних ключів у каналах видачі дискретних сигналів. Блок забезпечує постійна стабілізована напруга +24 В ±10% при вихідному струмі до 2 А.

Блок живлення має захист від короткого замикання по ланцюзі +24В.

8. Опис плат гальванічної розв'язки й захисту

До складу приладу входять наступних платы:

плати гальванічної розв'язки й захисту вихідних дискретних сигналів ПТР-01;

плати гальванічної розв'язки й захисту аналогових вхідних сигналів ППТ-02;

плати гальванічної розв'язки й захисту дискретних вхідних сигналів ПНР-01;

плата індикації ПНР-02.

Плати релейної гальванічної розв'язки виконані на базі оптореле PVT412 (вихідні сигнали) і LDA200 (вхідні сигнали);

Плати струмової гальванічної розв'язки аналогових сигналів виконані на базі модулів DATAFORTH DSCL20.

До складу кожної плати входять елементи захисту вхідних і вихідних ланцюгів від впливу імпульсних мікросекундних і наносекундних перешкод з амплітудою так 1 кв.

Розділ 3.

Дослідження математичної моделі САР

3.1 Вимоги до якісних показників функціонування САР

Рівень упарюваємої рідини в випарній установці є дуже важливим параметром його роботи. Рівнем води в випарному апараті керують шляхом зміни витрати подачі води з гріючої камери в сепаратор випарювального апарату . За технологічними вимогами система автоматичного регулювання повинна забезпечити відхилення значення по рівню від заданого значення, що не перевищує 40% та тривалість перехідного процеса, що не перевищує 1800 с (30 мин). Так як об'єкт дуже інерційний [5].

У даній частині розрахунку необхідно визначити параметри настройки регулюючого блоку РС29, який працює в режимі ПІ-регулятора. Розрахунок ведеться для контуру САР рівня упарюваємої рідини в випарній установці.

З ряду причин було б доцільно визначати настройки регулятора для збурення за навантаженням (технологічно це збурення більш реальне і є більш важким ніж збурення лвн; перехідний процес збігається зі збурення за завданням для неузгодженості е). Однак, історично склалося так, що як типове збурення був прийнятий саме скачок з боку Р.О. (це збурення по характеру збігалося з основним регулюючим каналом об'єкта: “u>y”; разом з тим збурення лн могли бути найрізноманітнішими по походженню). Інженерні методи розрахунку настроювань регуляторів орієнтовані саме на скачок з боку Р.О.

У замкненій САР розрізняють такі типові перехідні процеси :

а) аперіодичний (Апер);

б) із 20%-перерегулюванням (20%-з );

в) із мінімумом лінійного інтегрального критерію (min Iкв).

Аперіодичний процес рекомендований тоді, коли несуттєвим є динамічний викид, а потрібно досягти малого часу регулювання. Процес із 40% - перерегулюванням (мінімумом лінійного інтегрального квадратичного критерію) вибирають тоді, коли треба зменшити динамічний викид, але при цьому несуттєвими є підвищена коливальність процесу та його тривалість. Найбільш поширеним є процес із 20% - перерегулюванням, тому що він забезпечує невеликий динамічний викид, достатньо малу тривалість процесу та всього 2 півперіоди коливання.

У якості типу перехідного процесу оберемо перехідний процес із 20% - перерегулюванням, так як це підрозумівається специфікою об'єкту управління, а саме: як буде показано нижче, обрана для досліду ділянка регулювання є не дуже інерційною для використання процесу із 40% - перерегулюванням, та неприпустимі довгі коливання тиску. Також суттєвим є динамічний викид, так як збільшення тиску пари поверх норми може призвести до порушення роботи споживачів пари низького тиску. Вважаючи на ці фактори і обирається процес із 20% -перерегулюванням, який характеризується:

- динамічним відхиленням - y1;

- тривалістю перехідного процесу (тривалість регулювання) - фр.

3.2 Апроксимація перехідної характеристики ОР

В роботі розглядається об'єкт регулювання який схематично зображений на рисунку 3.1.

Рис. 3.1. Об'єкт регулювання

Цей об'єкт належить до об'єктів з самовирівнюванням. Такий об'єкт апроксимується послідовним з'єднанням ланки транспортного запізнення та аперіодичної ланки першого порядку передавальні функції яких Wт(s) та Wап(s) відповідно:

;

Послідовному з'єднанню ланок відповідає перемноження передавальних функцій, тоді передавальна функція об'єкта має вигляд представлений в формулі:

де s - оператор Лапласа.

Під час ідентифікації об'єкта, на його вхід (витрата упарюваємої рідини) подавали ступінчасте збурення в результаті якого отримали криву розгону, яку ми потім повинні перерахувати в перехідну характеристику (реакція об'єкта на одиничне ступінчасте збурення). Після потрібних операцій фільтрації, згладжування була отримана така крива розгону рис. 3.2.

Рис. 3.2. Крива розгону по каналу „витрата рідини на вході - рівень рідини на виході”

Після приведення наведеної вище кривої розгону до одиничного збурення, отримуємо перехідну характеристику об'єкта, яку апроксимуємо аперіодичною ланкою першого порядку із ланкою запізнення (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. Перехідна характеристика об'єкта керування.

В результаті ідентифікації об'єкту, як об'єкту з самовирівнюванням, отримана його модель, параметри якої наведені нижче.

Параметри передавальної функції моделі:

Передавальна функція моделі:

По отриманій передавальній функції моделюємо перехідний процес в середовищі Матлаб. Перехідна характеристика моделі та реального об'єкту зображена на рис. 3.4.

Рис. 3.4.Перхідні характеристики об'єкту та моделі.

3.3 Розрахунок регулятора САР

Одноконтурна САР тиску пари після РОУ, що розраховується, призначена для автоматичної підтримки заданого значення тиску пари після РОУ при нанесенні збурень в роботі об'єкта. Структурна схема замкненої АСР з вказівкою типових видів збурень приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Структурна схема замкненої АСР

де = ( у* - у ) - розузгодження (розбаланс);

вн - внутрішнє збурення (збурення зі сторони РО);

з - зовнішні збурення (збурення по навантаженню);

Wp (s) - передавальна функція регулятора;

Wоб (s) - передавальна функція об'єкта.

Типовим збуренням в інженерних розрахунках САР береться скачок зі сторони РО, так як в цьому випадку збурення наноситься по основному регулюючому каналу об'єкта, отже будемо розглядати збурення зі сторони РО.

Враховуючи, що в якості обєкту маємо статичний обєкт, а в якості регулятору - ПІ-регулятор, розрахуємо настройки регулятора за наведеними нижче спрощеними (інженерними) формулами:

;

де Кр - коефіцієнт передачі регулятора, %РО / кПа ;

Ті - час інтегрування, сек.

Інженерні формули для розрахунку настройок регулятору мають вигляд:

У ці формули підставимо значення параметрів обєкту управління:

Таким чином параметри настройки регулятора:

Кр = 0,75 %РО/кПа; Ти = 21 с.

Розраховуємо передбачувані параметри Y1 и р, за формулами:

;

Rg - динамічний коефіцієнт регулювання, з таблиці Rg=0,15

- таблична оцінка р,

Після підстановки отримаємо:

припустимий час регулювання,(сек); динамічний викид, (кПа/%РО).

З розрахованку видно що У1 має не припустимо велике значення, тому знайдемо оптимальні настройки регулятора за допомогою програми „GAMMA”. В якій отимальний регулятор розраховується за заданним значенням устойчивості. При розрахунку оптимального регулятору програма видала такий результат: Кр = 0,765 %РО/кПа; Ти = 6,35 с. Отримані дані про значення настройок регулятору примемо за оптимальні. Тобто передавальна функція регулятору:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7