Автоматизация контура регулирования мазут-пар для печи: Решение

Ниже представлено решение задачи по автоматизации контура регулирования соотношения «мазут — пар» для печи. Решение оформлено в виде пояснительной записки, которую удобно переписать в тетрадь. Техническое задание: Выполнить схему автоматизации контура регулирования соотношения мазут - пар в печь. Дано: Расход пара: \( F_{пара} = 15000 \) кг/час; Расход мазута: \( F_{мазута} = 100 \) м³/час; Диаметр трубопровода пара: \( Д_{утр.пара} = 80 \) мм; Диаметр трубопровода мазута: \( Д_{утр.маз.} = 100 \) мм; Давление пара: \( P_{пара} = 0,47 \) МПа; Давление мазута: \( P_{маз.} = 0,3 \) МПа. Описание решения: Для обеспечения эффективного сжигания топлива (мазута) в печи необходимо поддерживать строгое соотношение между расходом топлива и расходом распыливающего агента (пара). Такая система называется системой регулирования соотношения расходов. 1. Выбор первичных преобразователей (датчиков): Для измерения расхода пара и мазута на трубопроводах устанавливаются сужающие устройства (диафрагмы) или электромагнитные/вихревые расходомеры. Учитывая диаметры труб (\( 80 \) мм и \( 100 \) мм), целесообразно использовать стандартные диафрагмы в комплекте с дифманометрами-расходомерами. 2. Функциональные блоки схемы: - FE (1-1, 2-1) — первичные измерительные преобразователи расхода (диафрагмы). - FT (1-2, 2-2) — датчики-расходомеры (дифманометры), преобразующие перепад давления в унифицированный электрический сигнал \( 4-20 \) мА. - FY (3-1) — вычислительный блок (регулятор соотношения), который рассчитывает требуемый расход пара в зависимости от текущего расхода мазута. - FIC (3-2) — регулирующий прибор (контроллер), поддерживающий заданное соотношение. - FV (3-3) — исполнительный механизм (регулирующий клапан), установленный на линии подачи пара. 3. Принцип работы: Расход мазута является «ведущим» параметром, а расход пара — «ведомым». При изменении подачи мазута датчик \( FT \) передает сигнал на регулятор, который через исполнительный механизм \( FV \) изменяет подачу пара так, чтобы соблюдалось заданное технологическое соотношение: \[ K = \frac{F_{пара}}{F_{мазута}} \] Подставив значения из задания, получим коэффициент соотношения: \[ K = \frac{15000 \text{ кг/час}}{100 \text{ м}^3\text{/час}} = 150 \text{ кг/м}^3 \] Спецификация оборудования (пример для записи): 1. Линия мазута (\( Д_y = 100 \)): Диафрагма ДКС-100, датчик расхода типа «Сапфир» или «Метран». 2. Линия пара (\( Д_y = 80 \)): Диафрагма ДКС-80, датчик расхода, регулирующий клапан с электроприводом или пневмоприводом. 3. Щит управления: Микропроцессорный контроллер (например, отечественного производства серии «ОВЕН» или «Логика»), настроенный на алгоритм регулирования соотношения. Данная схема автоматизации обеспечивает надежную работу печи, экономию энергоресурсов и экологическую безопасность за счет полного сгорания топлива, что соответствует современным российским стандартам промышленной автоматизации.