Автоматизация судовых паротурбинных установок (стр. 1 из 7)

Курсовая работа на тему:

Автоматизация судовых паротурбинных установок

Задание на курсовую работу:

Номер варианта: № 1

Δt, с	м1, мм	м2, мм	мmax, мм	Pmax, Па
13	65	26	70	5 ∙ 105

Разгонная характеристика, снятая через Δt, с:

Pп, ∙ 105 Па

4,15

3,5

3,25

2,87

2,64

2,49

2,3

Смоделировать систему автоматического регулирования давления пара в пароводяном барабане с пропорциональным гидравлическим регулятором, а также определить и построить диаграммы показателей качества переходных процессов в зависимости от настроечных параметров регулятора.

Широкая автоматизация процессов управления судовой энергетической установкой - важнейшее средство не только поддержания высоких технико-экономических показателей ее эксплуатации, но и существенного сокращения числа обслуживающего персонала, создания благоприятных условий для выполнения производственных функции, и, следовательно, повышения эффективности труда персонала.

Работы в области автоматизации процессов управления СЭУ вообще и паротурбинными установками в частности в отечественном судостроении практически были начаты сразу после окончания второй мировой войны и ведутся непрерывно в возрастающем объеме. Первый этап характеризовался разработкой систем автоматического регулирования рабочего процесса в различных элементах установки — созданием так называемых локальных автоматических систем. В результате были созданы средства и схемы автоматического регулирования котельных установок, конденсатных систем, деаэрационных установок, систем снабжения греющим паром потребителей, систем всережимного и ограничительного регулирования частоты вращения вала ГТЗА и др.

На первом этапе работ по автоматизации судовых паротурбинных установок были разработаны теоретические основы расчета, наладки, испытания и эксплуатации автоматических систем, что нашло отражение в многочисленных публикациях работ по этому вопросу и способствовало существенному сокращению продолжительности проектирования и наладки систем и повышению надежности их действия. Второй этап развития автоматизации судовых технических средств вообще и их энергетических установок в частности характерен комплексным подходом к решению этой проблемы. Этот подход заключается в том, что автоматизация охватывает комплекс функций в сфере управления установкой, включая контроль параметров, обработку и представление результатов контроля оператору в наиболее удобной для него форме, конечные режимы работы установки, исходя при этом из условия достижения максимальной эффективности ее эксплуатации. Ряд специфических задач автоматизации возник в связи с переходом к централизованному управлению установкой из изолированного поста, в том числе и из рулевой рубки, и к безвахтенному ее обслуживанию.

Весьма актуальными для современного судостроения и перспективных судов становятся новые задачи управления автоматическая оптимизация стационарных режимов работы установки в связи с изменением условий ее эксплуатации и характеристик входящего в ее состав энергетического оборудования, диагностический контроль состояния энергетического оборудования с представлением оператору обобщенных параметров, характеризующих ухудшение этого состояния, и др. Такой контроль позволит обнаружить отклонения от нормального состояния оборудования и предотвратить аварийные ситуации на ранних стадиях их возникновения. Это повысит надежность действия установки и сократит продолжительность ремонта ее оборудования.

Комплексный подход к решению проблемы автоматизации процессов управления заключается также и в том, что объекты и средства автоматизации рассматриваются как составные части единой автоматической системы независимо от степени их конструктивного единства. Исходя из этого, должны быть, согласованы статические и динамические характеристики средств и объектов управления. Только в этом случае будут созданы необходимые условия для нормального функционирования автоматической системы.

Первый раздел

1. Назначение и описание объекта регулирования

Котельная установка паротурбинного судна состоит из одного или нескольких паровых котлов, вспомогательных механизмов, трубопроводов, теплообменных аппаратов и воздуховодов. Назначение котельной установки — производство пара в необходимом количестве с заданными параметрами при возможно меньших удельных расходах топлива. При этом должна быть обеспечена высокая надежность.

Заданные значения параметров (давление Pр и температура перегрева

) определяют располагаемую потенциальную энергию пара, поэтому от точности поддержания их зависит экономичность работы потребителей пара.

Экономичность сжигания топлива в топках котлов зависит главным образом от точности поддержания оптимального соотношения расходов топлива и воздуха, которое характеризуется коэффициентом избытка воздуха

Надежная работа котельной установки может быть обеспечена при обязательном условии удержания уровня воды Н в пароводяных барабанах котлов в определенных заданных пределах, подаче топлива и воздуха в топки в соответствии с количеством и параметрами вырабатываемого пара.

Автоматика современной судовой котельной установки обычно состоит из систем автоматического регулирования топливосжигания, питания котлов водой, температуры перегретого пара, аварийной защиты и предупредительной сигнализации по срыву факела в топке, прекращению подачи воздуха в топку, повышению давления пара, отклонению уровня воды за заданные пределы.

Судовым котлом называют устанавливаемый на судне теплообменный аппарат, в котором энергия органического топлива преобразуется в энергию пара или воды, используемую для нужд судна. В соответствии с принятой классификацией судовые котлы различают по ряду признаков.

По назначению котлы делят на главные и вспомогательные. Главным называют судовой котел, производящий, пар для главных двигателей, вспомогательного оборудования котла, технологических общесудовых и хозяйственно-бытовых потребителей. Вспомогательный котел предназначен для обеспечения паром или горячей водой вспомогательного оборудования, технологических, обще судовых и хозяйственно-бытовых потребителей.

Требования, предъявляемые к вспомогательным паровым котлам, следующие: минимальные масса и габариты, автоматизация управления и защиты, простота и надежность в эксплуатации, высокая экономичность, хорошая маневренность, т. е. возможность быстрого перехода с одного режима работы на другой. Последние два требования в большей степени относятся к ГПК, а также к ВПК, обеспечивающим работу турбогенераторов, турбоприводов и другого оборудования с высокими маневренными характеристиками.

Все паровые котлы (ПК) разделяются на две основные группы:

водотрубные и газотрубные. В водотрубных ПК газы омывают трубы снаружи, а вода и пар движутся внутри труб, в газотрубных ПК наоборот — газы движутся внутри труб, а вода и пар омывают их снаружи.

В зависимости от организации движения воды и пароводяной смеси паровые котлы могут быть с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. В ПК с принудительной циркуляцией специальный насос создает необходимый напор для преодоления сопротивления движению воды и пароводяной смеси. Все газотрубные ПК относятся к паровым котлам с естественной циркуляцией. Они имеют вертикальное или горизонтальное расположение труб.

Паровые котлы, у которых часть парообразующей поверхности работает как водотрубная, а другая — как газотрубная, называются газоводотрубными.

Основные характеристики ВПК следующие; паропроизводительность D — количество производимого пара в единицу времени, кг/с; рабочее давление пара р — избыточное давление в пароводяном коллекторе (сепараторе), МПа; температура перегретого пара на выходе из пароперегревателя tп.п.°С; температура питательной воды на входе в экономайзер или в пароводяной коллектор (сепаратор) при отсутствии экономайзера tп.в. °С;

расход топлива В, кг/с; коэффициент полезного действия (КПД) этта, представляющий собой отношение полезно используемой теплоты к теплоте, которая выделяется при полном сжигании топлива, израсходованного за тот же промежуток времени, в долях единицы или в процентах; масса ПК без воды (сухая масса) Gд и с водой Gд+Gв, кг.

Водотрубные вертикальные вспомогательные паровые котлы с естественной циркуляцией являются самыми распространенными, особенно на морских судах. Некоторые из них выполняются с развитыми поверхностями нагрева, т. е. кроме парообразующих имеются и иные поверхности нагрева, другие ПК имеют только парообразующую поверхность нагрева.

Автоматизация судовых паротурбинных установок (стр. 1 из 7)

Курсовая работа на тему: