سایت در حال بارگذاری است ...

پایان نامه طراحي سيستم كنترلي ديگ بخار نيروگاه، مهندسي مکانیک

عنوان:  پایان نامه طراحي سيستم كنترلي ديگ بخار نيروگاه، مهندسي مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 125

 

چكيده:
پروژه حاضر حاصل تلاشي است كه پيرامون شناخت وبررسي عملكرد سيستم كنترلي ديگ بخار در نيروگاه هاي حرارتي صورت گرفته است.عليرغم اهميت صنعت توليد برق درجهان امروز واهميت پژوهشهائي كه درمراكز تحقيقاتي ودانشگاهي كشورهاي صنعتي در زمينه طراحي وساخت نيروگاه هاي جديد با توان بيشتر وباهزينه كمتر صورت مي گيرد.وعليرغم فرسودگي بخش عمده اي از نيروگاه هاي موجود كشور ونياز به بهسازي عملكرد اين واحدها از طريق مراكز تحقيقاتي ودانشگاهي دركنار ايجاد نيروگاه هاي جديد،حلقه هاي ارتباط صنعت ودانشگاه دراين بخش نيزبسيار ضعيف وميزان تحقيقاتي كه دراين زمينه درمراكز علمي ودانشگاهي كشور مي شود،بسيار اندك است.
اهداف مقطعي پروژه حاضر را مي توان برسه محور شناسائي سيستم موجود با تكنيك هاي پيشرفته كنترلي(System  Identiffication) ،بررسي عملكرد سيستم كنترلي موجود واصلاح رفتار سيستم از طريق تغيير در مشخصات سيستم كنترلي به منظور بهسازي عملكرد آن،پايه گذاري كرد.
با اين اهداف در اين پروژه ابتدا مشخصات كلي وسيكل عملكرد نيروگاه بخاري درنيروگاه منتظرقائم مورد بررسي قرار گرفته است. سپس سيستم كنترلي اين نيروگاه مورد تجزيه وتحليل قرار گرفته است.ازآنجا كه كنترلرهاي نيروگاه مذكور از نوع نيوماتيكي مي باشد ابتدا اساس عملكرد اين نوع از كنترلرها تشريح شده است وسپس طرح كلي سيستم كنترلي نيروگاه وكليه مدارها واجزاء مربوطه مورد بررسي قرار گرفته اند.
پس ازاين مرحله مجموعه موجود به عنوان يك سيستم كنترلي مدارباز با استفاده از تكنيكهاي كنترلي مورد شناسائي قرار گرفته است.دراين راستا مجموعه دريگ بخار به زير مجموعه هاي كنترلي متعدد كه هركدام يك ورودي وچند خروجي دارند،تقسيم شده است.سپس با انتخاب زير مجموعه كنترل جريان آب تغذيه ديگ بخار سيستم مذكور مورد شناسائي قرارگرفته است.از آنجا كه مركز كنترل نيروگاه مورد بررسي،به سيستم هاي كامپيوتري براي شناسائي همزمان(ON- LINE) مجهز نيستند،به منظور در دست داشتن اطلاعات واقعي(REAL  –  DATA) تست هاي متعددي درنيروگاه انجام گرديده كه مجموعه وسيعي از اطلاعات عددي مورد نياز سيستم واقعي را جمع آوري نمايد.اين اطلاعات مبناي شناسائي سيستم وصحت مدل مناسب انتخاب شده قرار گرفته است.
پس از تعيين مدل مناسب،رفتار مدل با رفتارسيستم واقعي مقايسه گرديده ونتايج حاصله دقت وصحت بسيار بالاي آن را تائيد مي نمايد.تكنيكي كه دراين زمينه در پروژه حاضر انتخاب شده است مي تواند مبناي شناسائي كليه قسمت هاي نيروگاه مذكور ونيز ساير نيروگاههاي بخاري كشور قرار گيرد.
پس از اين مرحله، بهسازي سيستم انجام شده است. به اين منظور ابتدا عملكرد سيستم واقعي مورد ارزيابي قرار گرفته است وبه دنبال آن طراحي سيستم كنترلي با هدف بهينه سازي انجام پذيرفته است.

فهرست

عنوان
چكيده
مقدمه
فصل اول: صنعت توليد برق
1-1 – توليد برق در ايران وجهان
1-2- تاريخچه
1-2-1- توليد برق در ايران
1-4- قدرت اسمي وعملي نيروگاه ها
2-4- راندمان نيروگاه ها
3-4- سوخت مصرفي نيروگاه ها
1-2-2- توليد برق در جهان
4-4- مشخصات فني نيروگاه
5-4-كنترل نيروگاه هاي بخاري
فصل دوم: مسائل كنترلي ديگ بخار در نيروگاه هاي بخاري
2-1- معرفي اجزاء يك نيروگاه بخاري
2-2- مسائل كنترل ديگ بخار
2-3-كنترل احتراق
2-3-1- كنترل دماي بخار
2-3-2- مقدمه
2-3-3- دي سوپرهيترازنوع مبدل حرارتي
2-3-3-1- دي سوپرهيترازنوع پاششي
2-3-3-2- دوران مشعلها
2-3-3-3- گذرگاه فرعي عبور گا
2-3-3-4- بازچرخش گاز درون كوره
2-3-4-كنترل آب تغذيه
2-3-4-1- مقتضيات اساسي
2-3-4-2- سيستم كنترل آب تغذيه
2-3-5- كنترل هاي محلي
فصل سوم: سيستم كنترل ديگ بخار نيروگاه منتظرقائم
3-1- مقدمه
3-2-مشخصات عمومي نيروگاه
3-2-1- سوخت مصرفي نيروگاه
3-2-2- آب مصرفي نيروگاه
3-2-3- تجهيزات نيروگاه
3-2-3-1-ديگ بخار
3-2-3-2- توربين
3-2-3-3- بازياب ها
3-2-3-4- واحدهاي گازي وديزلي
3-3- مشخصات ديگ بخار
3-4- اساس كار كنترل هاي نيوماتيك
3-4-1- مقدمه
3-4-2- اساس عمل كنترل نيوماتيك
3-4-3- چگونگي عملكرد كنترل هاي نيوماتيك
3-4-3-1- كنترل مناسب
3-4-3-2- كنترلرمتناسب به علاوه انتگرالگير
3-4-3-3- كنترل متناسب به علاوه مشتق گير
3-5- اجزاء سيستم كنترل ديگ بخار
3-5-1- مقدمه
3-5-2- كنترل ها
3-5-2-1- كنترلر AD
3-5-2-2- كنترلرAF
3-5-2-3- كنترلرAN
3-5-3-ايستگاه هاي انتخاب وضعيت كنترل
3-5-3-1- ايستگاه نوعA
3-5-3-2-ايستگاه نوعB
3-5-3-3- ايستگاه نوعC
3-5-4- ساير اجزاء
3-6- طرح سيستم كنترل.
3-6-1- مقدمه
3-6-2- طرح كلي
3-6-2-1- مدار كنترل جريان آب تغذيه
3-6-2-2- مدار كنترل جريان سوخت
3-6-2-3- مدار كنترل هواي اصلي
3-6-2-4- مدار كنترل فشار كوره
3-6-2-5- مدار كنترل جريان هواي سوخت
3-6-2-6- مدار كنترل جريان بخار پيش گرم كن هوا
3-6-2-7- مدار كنترل دماي بخار سوپر هيت
3-6-2-8- مداركنترل دماي بخار ري هيت
3-6-2-9- مدارهماهنگ كننده سيستم كنترل
منابع ومراجع

مقدمه:
درآغازاين نوشتار،بي مناسبت نيست كه با آمار واطلاعات موجود از صنعت توليد برق آشنا گرديم.با عنايت به اين ارقام در مي يابيم كه نيروگاههاي بخاري،جايگاه ويژه اي درتوليد برق كشورها دارند.ابعاد اين نيروگه هها ازحدودسال 65 كه دچار دگرگوني بنيادين گشته است،تابا هزينه اوليه ونيز مستمركمتر،برق بيشتري توليد شود.اين امردركنار مسئله خطيرايمني ونيز لزوم عملكرد منطبق برطراحي بعمل آمده،بر اهميت مسئله كنترل دراين نيروگاهها بيش از پيش افزوده است.اميد است بررسي اين مطالب درفصل آغازين رساله حاضر،بتواند به خوبي از عهده ترسيم جايگاه موضوع آن درصنعت توليد برق كه بي ترديد از پايه اي ترين صنايع به شمار              مي رود،برآيد.
قبل از پرداختن به مسائل كنترلي ديگ بخار در نيروگاه هاي بخاري ،آشنايي با اجزاء اين نيروگاه ها ضروري است. بدين لحاظ پس از اين مقدمه به معرفي اجزاء يك نيروگاه بخاري خواهيم پرداخت.بديهي است كه اين معرفي به صورت اجمالي صورت مي گيرد وتنها ارائه ترتيب وچگونگي عملكرد هريك از بخشها درمدنظر خواهد بود.آشنايي با سطح مقادير كميته هاي مختلف رانيز به فصل آينده واگذار مي كنيم كه براساس اين معرفي اجمالي ،مشخصات نيروگاه مورد بررسي را عرضه خواهيم كرد.
پس از معرفي اجزاء نيروگاه بخاري،به دسته بندي مسائل كنترلي ديگ بخار وبا جمع بندي به عمل آمده،به جزئيات هريك از اركان اين مسئله مي پردازيم.

6-2-4 . مدار کنترل فشار کوره :
شکل (3-26) این مدار را نشان می دهد . همانطور که در شکل می بینیم ، اختلاف فشار کوره و کانال هوای تغذیه1 با مقدار مطلوب خود مقایسه جبری می گردد . مقدار مطلوب مذکور توسط سیگنال ارسالی از مدار هماهنگ کننده سیستم کنترل و با استفاده از دو شیر فشار شکن تعیین می گردد . بعبارت دیگر اگر بار دیگ بخار کمتر از 30 درصد باشد، مقدار مطلوب مورد بحث برابر خروجی یکی از این شیرها یعنی 5/1 اینچ آب خواهد بود . در حالیکه اگر بار دیگ بیش از 30 درصد باشد مقدار مزبور برابر خروجی شیر دیگر یعنی 4 اینچ آب خواهد گشت . در هر حال سیگنال حاصل از مقایسه جبری مورد بحث ، وارد یک کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر می شود . سیگنال خروجی از این کنترلر به محرکهای دمپرهای هوای کمکی که در چهار طبقه و در چهار گوشه کوره ، بین فضای مشعلها در امتداد قائم قرار داده شده اند و هوای تغذیه به کوره را جهت می دهند ، ارسال می گردد . این دمپرها ، وظیفه تنظیم فشار کوره نسبت به کانال باد را بر عهده دارند .
لازم به تذکر است که سیگنال عامل ، قبل از ورود به عمل کننده های فوق الذکر طبق نظر اپراتور می تواند تقویت شود .

3-6-2-5 . مدار کنترل جریان هوای سوخت :
شکل (3-27) این مدار ساده را نشان می دهد ، سیگنال فشار سوخت ، پس از عبور از یک کنترلر متناسب و تقویت سیگنال خروجی از کنترلر مزبور ، طبق  نظر اپراتور ،به محرکهای دمپرهای هواي سوخت1 که میزان هوای ارسالی به اطراف هر مشعل را تنظیم می کنند فرمان می راند .
دمپرهای مذکور از نوع air to close    type می باشند یعنی اگر سیگنال عامل برابر Psi 3 ( که ضعیف ترین سیگنال ممکن در سیستم کنترلی مورد بررسی است ) باشد، این دمپرها کاملا باز و اگر سیگنال مزبور Psi 27 ( که قوی ترین سیگنال در این سیستم است ) بوده باشد ، این دمپرها کاملا بسته خواهند بود . لذا در مدار کنترلی نیز می بینیم که چون ضریب تقویت کنترلر منفی است ، افزایش فشار سوخت ، که با توجه به توضیحات قبلی (در شکل 3-24) معرف افزایش جریان سوخت به کوره است ، موجب کاهش سیگنال خروجی از کنترلر و در نتیجه باز شدن دمپرهای مذکور می گردد .

3-6-2-6 . مدار کنترل جریان بخار پیش گرم کن هوا :
به منظور بهبود راندمان احتراق ، هوای تغذیه قبل از ورود به پیش گرم کن دوار ، توسط کویلهای بخار گرم می شود . بدین لحاظ ، بمنظور کنترل دمای هوای ورودی ، کافیست که جریان بخار گرم کننده این کویلها تحت کنترل قرار گیرد . ( شکل 3-28 ) مدار کنترل مورد نظر را نشان می دهد . در این مدار که عملکرد مستقل آن از سایر مدارها منحصر به فرد است ، ابتدا میانگین دمای هوای ورودی به پیش گرم کن دوار و گاز خروجی از آن که به نام میانگین طرف سردشناخته می شود ، اخذ می گردد . سیگنال حاصله به یک کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر وارد می شود و در خروج از آن به شیر تنظیم جریان بخار فرمان می راند .
با این توضیحات ، بخشهای مختلف سیستم کنترل احتراق بررسی شده است و در قسمت بعد به کنترل دمای بخار خواهیم پرداخت .
3-6-2-7 . مدار کنترل دمای بخار سوپرهیت :
دمای بخار خروجی از دیگ بخار که آن را به نام بخار سوپر هیت می شناسیم ، توسط پا شش آب در 2 واحد دی سوپرهیتر که بین سوپرهیترهای اولیه و ثانویه قرار دارند ، کنترل می شود . شکل (3-29) مدار کنترل مزبور را نشان می دهد .
همانطور که در شکل دیده می شود ، سیگنال دمای بخار سوپرهیت از عنصر حس کننده برای یک کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر ارسال می شود . سیگنال خروجی از این کنترلر با سیگنالی که از مدار کنترل جریان هوا آمده است و پیش بینی شرایط را برای مدار کنترل دمای بخار سوپرهیت آسان می کند ، جمع جبری می شود و حاصل این جمع وارد یک کنترلر متناسب می گردد .
لازم به تذکر است که هوای منبع کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر فوق الذکر نیز از سیگنال ارسالی از مدار کنترل جریان هوا تغذیه می شود و بدین ترتیب سیگنال خروجی از این کنترلر هیچگاه از سیگنال مزبور بزرگتر نخواهد بود
از طرف دیگر سیگنال دمای بخار خروجی از دی سوپرهیترها ی بخار اصلی ، پس از ورود به کنترلرهای متناسب با سیگنال حاصله از روند فوق جمع گشته و سپس به شیرهای پاشش آب دی سوپرهیتر فرمان می راند . همانطور که در شکل دیده می شود ، سیگنال نهائی ، قبل از ورود به یکی از شیرها به دلخواه اپراتور مقداری تقویت اضافی     می گردد .

در اینجا تذکر این نکته را لازم می دانم که هر چند در نقشه های کنترلی پیش بینی سیگنال نقطه مطلوب در این مدار بعمل نیامده است ، ولی منطق کار حکم می کند که وجود چنین سیگنالی در این مدار الزامی باشد . در تبادل نظر با کارشناسان نیروگاه ، معلوم شد که تنظیم سیگنال نقطه مطلوب در پوشش ثبات مربوطه پیش بینی شده است، که از آوردن آن در نقشه فوق با این توضیح چشم پوشی نموده ایم .
3-6-2-8 . مدار کنترل دمای بخار ری هیت :
دمای بخار خروجی از بازتاب که آن را به نام بخار ری هیت می شناسیم توسط دوران مشعل ها و نیز بازچرخش گازهای داغ به داخل کوره صورت می گیرد . البته در طراحی اولیه پیش بینی دی سوپرهیتر پاششی نیز به عمل آمده است ولی چون در عمل ، به آن نیازی نبوده است آن را از مدار خارج نموده اند . شکل (3-30) مدار کنترل دماي بخار ری هیت را بطور کامل نشان می دهد .

همانطور که در شکل دیده می شود ، سیگنال دمای بخار خروجی از بازتاب به یک کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر ارسال می گردد . سیگنال خروجی از این کنترلر پس از جمع جبری با سیگنال ارسالی از مدار کنترل جریان هوا ، به یک کنترلر متناسب وارد می شود .خاصیت سیگنال اخیر در قسمت قبل توضیح داده شد . سیگنال خروجی از کنترلر اخیر ، به کنترلرهای متناسب بخشهای موازی مشعل ها ، بازچرخش گاز وپاشش آب داخل دی سوپرهیتر بازتاب ارسال می گردد . پس از دخالت ضریب تقویت این کنترلرها ، سیگنال مزبور به عمل کننده های مربوطه فرستاده می شود . همانطور که در شکل دیده می شود ، سیگنال ورودی به دمپر بازچرخشش گاز و شیرپاشش آب ، طبق نظر اپراتور اندکی تقویت اضافی می گردد . توجه داریم که در عمل به پاشش آب دی سوپ ری هیت نیازی نیست .
لازم به تذکر است که توضیحی که در قسمت قبل در مورد هوای منبع تغذیه کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر و نیز تنظیم نقطه مطلوب دمای بخار سوپرهیت آمده است در اینجا نیز عینا در هر دو مورد باید ادعا گردد .

3-6-2-9 .مدار هماهنگ کننده سیستم کنترل1 :
مسئولیت ایجاد هماهنگی بین احتراق و کنترل آب تغذیه خصوصا و نیز بین این دو و کنترل دمای بخار با حساسیت کمتر که می تواند غیر مستقیم صورت پذیرد ، بر عهده چنین مداری است که در واقع مغز حاکم سیستم کنترل است . شکل (3-31) عهده دار ترسیم این مدار می باشد . همانطور که در شکل می بینیم سیگنالهای اصلی عبارتند از : دمای بخار خروجی از دیگ بخار ، فشار بخار خروجی از دیگ و فشار بخار طبقه اول توربین . شاخه ای از سیگنال اخیر که معرف شرایط کاری است جهت هماهنگی جریان هوای تغذیه کوره به مدار کنترل آن ارسال می شود تا درتعیین مقدار مطلوب درصد اکسیژن اضافی مشارکت نماید . همچنین سیگنال مزبور با توجه به دمای بخار خروجی از دیگ بخار تصحیح می گردد تا به منزله جریان بخار ورودی به توربین در مدار کنترل آب تغذیه عمل نماید .
سیگنال فشار بخار خروجی از دیگ پس از مقایسه با مقدار مطلوب ، وارد یک کنترلر متناسب بعلاوه انتگرالگیر می گردد ، این سیگنال پس از خروج از کنترلر مزبور و عبور از یک کنترلر متناسب با سیگنال فشار بخار طبقه اول – توربین جمع می شود . شاخه ای از سیگنال حاصل که به عنوان سیگنال نافذ کنترل دیگ بخار قلمداد می شود ، روانه مدار کنترل فشار کوره می گردد تا به منزله سیگنال مقدار مطلوب در آن مدار مشارکت نماید . غیر از این شاخه ، سیگنال مورد نظر وارد دو رله انتخاب سیگنال ضعیف تر و قوی تر می گردد . در یکی از این رله ها ، در مقایسه با تقاضای هوای تغذیه ، سیگنال ضعیف تر به منزله سیگنال مقدار مطلوب جریان سوخت انتخاب و ارسال می گردد .

منابع ومراجع:
1) كارنامه شركت برق منطقه اي ترهان،61-1358
2)صنعت برق ايران،1367
3)آمار تفصيلي صنعت برق ايران،1367
4)آمار تفصيلي صنعت برق ايران،1385
5)ترازنامه انرژي سال1385
6)Modern power station practice, vol 1,pergamon press,1971.
7) Electric power industry in japan,1977.
8) Electric power  asia and the pacific,1983 & 1984.
9)power and process engineering,proceedings of the institution of mechanical engineers,part a vol197,jan.1983.p 1-27.
10)optimal control of thermal power pla, journal of dynamic systems, meadurement and control, asme,sept.1989,p 511-520
11)جزوه مشخصات نيروگاه منتظرقائم،دفتر بهره برداري نيروگاه.
12)آمار تفصيلي صنعت برق ايران،1367
13)Combustion  Engineering.
14)Power and process engineering. Proceedings  of the institution  of mechanical  engineers  ,part a,vol 197 jan.1983,p   1-27.
15)Modern power station  practice,vol6,pergamon  press,1971.
16)Bailey  product  instru ctions,  section p 92-1-1. .controller   type ad.
17) Bailey  product  instru ctions,  section  p 92-7.controller   type af.
18) Bailey  product  instru ctions,  section  p 92-2. controller   type  an.
19) Bailey  product  instru ctions,  section  p 91-3, Hand/automatic  station  with  adjustable   set point.
20) Bailey  product  instru ctions,  section  p 91-4,Hand/ automatic  station  with  adjustable   set point.
21) Bailey  product  instru ctions,  section  p 91-5,Hand/ automatic  station  with  adjustable   bias.
22) Bailey  product  instru ctions,  section  p 91-6,Hand/ automatic  station  with  adjustable   tie-back.

 

 

مطلب مفیدی برای شما بود ؟ پس به اشتراک بگذارید برای دوستانتان
درباره این مطلب نظر دهید !

محصولات مرتبط ...

محصولات زیرا حتما ببینید ...