В данной курсовой работе была проанализирована система управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока. Была приведена краткая характеристика системы управления и режимов работы (основной режим работы форсунки – автоматический, также предусмотрен ручной режим), тактико-технические данные, исходная принципиальная схема.
В работе были составлены функциональная и структурная схемы, и произведена алгоритмизация функциональной системы. Для этого приведено краткое словесное описание алгоритма, алгоритм функционирования в виде граф-схемы алгоритма (ГСА), логическая схема алгоритмов (ЛСА), граф состояния объекта (ГСО) и записаны переключательные функции.
Разработана таблица характерных неисправностей системы. Приведены основные требования Правил Регистра к системе управления.
Также в работе освещены вопросы технической эксплуатации системы, вопросы техники безопасности при эксплуатации котла и его элементов.
Оглавление
1. Введение
2. Характеристика системы управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока
- Тактико-технические данные
- Принципиальная схема
3. Функциональная схема системы управления и краткое описание
4. Структурная схема системы управления и краткое описание
5. Алгоритмизация функционирования системы
- Описание алгоритма
- Граф-схема алгоритма (ГСА). Логическая схема алгоритма (ЛСА). Граф состояния объекта (ГСО). Переключательные функции
6. Таблица характерных неисправностей системы
7. Требования Правил Регистра к системе управления
8. Техническая эксплуатация системы управления
9. Техника безопасности при эксплуатации системы управления
10. Недостатки системы и предложения по их решению
11. Заключение
12. Список используемой литературы
Введение
В топливную систему котлов входят насосы, фильтры, трубопроводы с арматурой и контрольно-измерительными приборами и форсунка. В данной работе будет рассмотрена и проанализирована система управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока.
Эффективность сгорания топлива определяется качеством его распыления и соответственно качеством работы форсунки. Форсунки являются неотъемлемой составляющей котла. Они предназначены для качественного и экономического сжигания топлива в котлах.
Широкое распространение в системах управления водогрейными котлами получили унифицированные автоматизированные форсунки АФ65С, которые могут питаться от сети переменного и постоянного тока с напряжением 220В. Система управления форсункой имеет два режима работы. Основной режим – автоматический, а также ручной режим.
Современное состояние данного типа систем должно удовлетворять актуальным правилам морского регистра судоходства. Для оценки состояния системы управления форсункой АФ65С-220 используется Российский морской регистр судоходства - НД № 2-020101-052 – 2008.
Автоматика обеспечивает включение форсунки при снижении температуры воды в котле ниже 85°С; выключение форсунки при достижении температуры воды в котле выше 95°С; защиту и сигнализацию при погасании факела в топке, при не воспламенении топлива при запуске и при коротком замыкании фоторезистора.
В данной работе будет проанализирована система и произведена алгоритмизация её функционирования.
Основной целью данной курсовой работы является углублённое изучение системы управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока, изучение Правил Регистра, Правил технической эксплуатации и Правил техники безопасности системы.
Характеристика системы управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока.
Функциональная схема системы управления
Рис. 1. Функциональная схема системы управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока
Описание функциональной схемы системы управления:
В данной системе управления объектом регулирования (ОР) является форсунка (распылитель), в которой происходит преобразование топлива в тепловую энергию в результате распыления и поджигания подаваемого топлива и воздуха.
Регулируемая величина y – температура воды в котле. Автоматика обеспечивает выполнение следующих операций: включение форсунки при снижении температуры воды в котле ниже 85°С; выключение форсунки при достижении температуры воды в котле выше 95°С; защиту и сигнализацию при погасании факела в топке, при не воспламенении топлива при запуске и при коротком замыкании фоторезистора.
Регулируемая величина y (температура воды в котле) под влиянием внешних факторов z изменяется. К внешним факторам в данной системе относятся: попадание воды или посторонних предметов, в результате чего произойдёт короткое замыкание фоторезистора и электродвигатель не запустится; загрязнение фотодатчика или обрыв цепи, что приводит к отключению форсунки.
В качестве чувствительного элемента (ЧЭ) выступает фотодатчик. Т.к. сигнал на выходе ЧЭ y (дат.) электрический, то такой чувствительный элемент является датчиком, в данной системе управления используется фотодатчик.
ЗУ – задающее устройство, которое формирует требуемое значение регулируемой величины y, т.е. температура воды в котле должна быть не ниже 85°С и не выше 95°С. В качестве задающего устройства в системе используется реле температуры (контакты SK1 и SK2). Реле температуры контролирует и регулирует температуру воды в котле. За нижний предел отвечает контакт SK2, за верхний – SK1. Управляющее воздействие u поступает на ЗУ. В результате получается сигнал y (зад.).
Сигналы y (дат.) от ЧЭ и y (зад.) от ЗУ поступают на сравнивающее устройство СУ, где сравниваются и в виде разницы (где - сигнал рассогласования) сигнал поступает на регулируемый орган (РО), который изменяет подвод или отвод топлива и воздуха на объекте регулирования (ОР). В качестве РО выступает изменение тока возбуждения электродвигателя.
Структурная схема системы управления
Рис. 2. Структурная схема системы управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока
Описание структурной схемы системы управления:
W1 – передаточная функция задающего устройства ЗУ (реле температуры).
W2 – передаточная функция регулируемого органа РО (увеличение/ уменьшение тока возбуждения электродвигателя).
W3 – передаточная функция объекта регулирования ОР (форсунка).
W4 – передаточная функция чувствительного элемента ЧЭ, т.е. фотодатчика, в который входят фоторезистор BL, резистор R3, реле K3.
Алгоритмизация функционирования системы
Описание алгоритма
Начало алгоритма сопровождается включением переключателя на автоматическую работу, схема получает питание. Если температура воды в котле ниже 85°С, то в результате последовательного срабатывания всех реле, замыкания и размыкания контактов в цепи приведёт к появлению электрической дуги трансформатора. Если температура воды в котле выше 85°С, то алгоритм переходит к ещё одному условию:
- если температура воды в котле выше 85°С, но не равна 95°С, то происходит нагрев воды до 95°С;
- если температура воды в котле равна 95°С, то двигатель останавливается, факел гаснет.
После того как появилась электрическая дуга, должно воспламениться топливо. Если топливо воспламенится в течение 10 секунд, то вода будет нагреваться до нужной температуры и при достижении 95°С двигатель остановится, факел погаснет. Если топливо не воспламенится в течение 10 секунд, то двигатель остановится.
Также есть ещё одно условие: если происходит обрыв факела во время работы котла, фотодатчик загрязнен или его цепь оборвана, если произошло короткое замыкание фоторезистора вследствие попадания воды или посторонних предметов, то двигатель остановится.
Граф-схема алгоритма (ГСА)
Рис. 3. Граф-схема алгоритма системы управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока
Описание граф-схемы алгоритма
Начало и конец последовательности операторов отметим начальным Sо и конечным Sк операторами.
Описание функциональных и логических операторов:
А1 – переключатель SA в положение А — автоматическая работа. Схема управления получает питание.
Р1 – если температура воды в котле ниже 85°С (контакты реле температуры SK1 и SK2 замкнуты), то выполняется оператор А2. Иначе, выполняется логический оператор Р2.
Р2 - если температура воды в котле больше 85°С, но не +95°С, то выполняется оператор А13. Иначе, (если температура воды в котле +95°С), то выполняется оператор А14.
А2 - выпрямитель UZ под напряжением и конденсатор С2 начинает заряжаться по цепи: плюс UZ, конденсатор С2, резистор R3, обмотка реле КЗ, минус UZ.
А3 – в результате зарядного тока реле КЗ сработает и замкнет свои контакты КЗ в цепи реле K2; последнее, оказавшись под током, размыкает контакты K2.1, K2.2 в цепи сигнальной лампы HL и трансформатора TV и замыкает контакты K2.3 в цепи реле времени.
А4 – начинает заряжаться конденсатор СЗ по цепи: плюс UZ, контакты K2.3, диод VD, конденсатор СЗ, минус UZ; и одновременно срабатывает реле КТ, которое замыкает свои контакты KТ1 в цепи реле К1 и разомкнет КТ2 в цепи лампы HL.
А5 – как только конденсатор С2 зарядится, ток в цепи реле КЗ прекращается, разрываются контакты КЗ в цепи реле K2, оно в свою очередь замыкает контакты К2.1, К2.2 и размыкает К2.3. Однако реле КТ не обесточится, а будет находиться под током в течение 10 с в результате разряда конденсатора СЗ. При замыкании контактов K2.1 реле K1 получает питание по цепи: фаза В, предохранитель FU1, переключатель SA, контакты реле температуры SK1, SK2, контакты K2.1, КТ1, обмотка реле K1, предохранитель FU1, фаза С.
А6 - реле K1, сработав, замыкает контакты K1.1 в цепи магнитного пускателя КМ, K1.2, K1.3 в своей цепи и K1.4 в цепи трансформатора TV. Магнитный пускатель замыкает свои контакты КМ в цепи электродвигателя М, который обеспечивает подачу топлива и воздуха в топку, одновременно на электродах FV появляется электрическая дуга.
Р3 – если топливо воспламенится в течение 10 с, то выполняется оператор А7. Иначе, (если топливо не воспламенится в течение 10 с) выполняется оператор А8.
А7 - при нормальном запуске (если топливо воспламеняется в течение 10 с) возникающий факел в топке засвечивает фоторезистор, сопротивление его падает и в цепи появляется ток, достаточный для срабатывания реле КЗ.
А8 – реле КТ обесточится и разомкнет свои контакты КТ1 в цепи реле K1.
А9 – реле K1 размыкает контакты K1.1, К1.2, K1.3.
Р4 – если происходит обрыв факела во время работы котла, если фотодатчик загрязнен или его цепь оборвана, если произошло короткое замыкание фоторезистора вследствие попадания воды или посторонних предметов, то выполняется оператор А10. Иначе, (если работа факела или фоторезистора не нарушена) выполняется оператор А11.
А10 – срабатывает реле КЗ, включается лампа HL.
А11 – реле КЗ замыкает свои контакты в цепи реле К2, последний размыкает контакты K2.1 в цепи сигнальной лампы HL и K2.2 в цепи трансформатора, замкнет К2.3 в цепи реле времени КТ, реле продолжает находиться под током, его контакты КТ1 остаются замкнутыми, а KТ2 разомкнутыми.
А12 - лампа HL не горит, сигнализируя о запуске в работе котла. Начался процесс нагрева воды.
А13 - в случае повышения температуры воды выше +85°С контакты SK2 размыкаются, но цепь магнитного пускателя не обрывается, так как они зашунтированы контактами K1.2 реле K1.
А14 - при достижении температуры воды +95°С контакты SK1 размыкаются и магнитный пускатель останавливает двигатель (магнитный пускатель КМ обесточится), факел гаснет, схема возвращается в первоначальное состояние.
Логическая схема алгоритма (ЛСА)
Граф состояния объекта (ГСО)
Граф представляет собой множество рёбер и вершин. Возле каждой вершины (узла) графа, представляемого на плоскости кружком или точкой, ставят изображение по Лапласу соответствующей координаты (переменной). А возле каждого ребра (ветви), представляемого отрезком направленной прямой или кривой, соединяющей две вершины, пишут соответствующую передаточную функцию. Направление прохождения сигналов указывают стрелкой.
Требования Правил Регистра к системе управления
Техническая эксплуатация системы управления
Недостатки системы и предложения по их решению
Существенных недостатков в системе управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока не было выявлено. В системе предусмотрены все виды защит, которые установлены Правилами Регистра.
Форсунка АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока удовлетворяет Правилам Регистра.
В данной форсунке обеспечена возможность регулирования подачи воздуха, необходимого для поддержания горения, с помощью заслонки воздушных каналов.
Предусмотрены конструктивные меры, исключающие возможность поворота и снятия форсунки из рабочего положения до прекращения подачи к ней топлива.
Предусмотрены конструктивные меры, исключающие попадание воздуха или пара в топливо и наоборот.
Автоматика обеспечивает выполнение следующих операций:
- включение форсунки при снижении температуры воды в котле ниже 85°С;
- выключение форсунки при достижении температуры воды в котле выше 95°С;
- защиту и сигнализацию при погасании факела в топке, при не воспламенении топлива при запуске и при коротком замыкании фоторезистора.
Заключение
В данной курсовой работе рассмотрена и проанализирована система управления форсункой АФ65С-220 с питанием от сети переменного тока.
Приведена краткая характеристика системы управления и режимов работы, тактико-технические данные, исходная принципиальная схема.
В работе были составлены функциональная и структурная схемы, и произведена алгоритмизация функциональной системы. Для этого приведено краткое словесное описание алгоритма, алгоритм функционирования в виде граф-схемы алгоритма (ГСА), логическая схема алгоритмов (ЛСА), граф состояния объекта (ГСО) и записаны переключательные функции.
Разработана таблица характерных неисправностей системы. Приведены основные требования Правил Регистра к системе управления.
Также в работе освещены вопросы технической эксплуатации системы, вопросы техники безопасности при эксплуатации котла и его элементов.
По итогам вышеперечисленной работы в курсовом проекте можно сделать вывод, что система управления форсункой АФ65С-220 удовлетворяет последним требованиям Правил Регистра и может применяться в современных котлах.
Список используемой литературы
1.Российский морской регистр судоходства - НД № 2-020101-052. – 2008.
2.ЦНИИМФ - Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций. – 1997.
3.Баранов П.А. Предупреждение аварий паровых котлов. –1990.
4.Сенков Г.И. Судовые энергетические установки. – 1986.
5.Власенко А.А. Стражмейстер В.А. Судовая электроавтоматика. – 1983.
6.Морской Регистр. Правила постройки и классификации морских судов. – 1985.
7.Правила технической эксплуатации судовых технических средств. – 1984.
8.Правила техники безопасности на судах морского флота. – 1985.
