基于WinCC的煤层气输送系统监控画面的设计(5)

2019-03-29 11:17

太原理工大学现代科技学院毕业设计(论文)

冷却后,经中冷器出气进入左、右进气管。

(3)冷却系统采用高、低温双循环—开式冷却循环方式,该系统的主要设备有法兰碟阀、压力表、电磁阀、水泵、冷却池、机油冷却器、中冷器、循环泵及冷却管等,这部分的输入输出量有自来水,软水及机油。“高温循环”冷却系统主要由高温冷却装置、高温水泵及机体进水管、气缸盖回水管等组成。“低温循环”冷却系统主要由低温冷却装置、低温水泵、中冷器及机油冷却器等组成。循环过程为由低温水泵将冷却装置内的冷却水压送中冷器内,经水管送至机油冷却器,然后流回低温冷却装置内。该部分的工艺流程图如图2.3所示。

储水 冷却软水 回水 冷却塔 冷却机油 沉淀池 软水制备 图2.3 发电组冷却的工艺图

该工艺图说明了发电机组冷却的过程,即储水之后利用自来水冷却软水,在进行回水,水进入冷却塔里冷却后,经过沉淀池软水设备对谁进行处理后,冷却机油被加热的内部冷却液(油)与外部热力系统(软水)介质换热,软水再用自来水来冷却,形成对发电机组的冷却。

(4)总的工艺流程图如图2.4:

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电磁阀控 煤层气抽放站 制排空量 过滤 测浓度 测流量 调压 测温度 煤层气气进 入发电机 电磁阀 控制燃 气流量 冷却 增压 将两气 体混合 空气 12组 气缸 图2.4 总的工艺流程图

从总的工艺流程图我们可以看出整个发电的流程,即从煤层气抽放站获取煤层气之后通过控制电动阀调节排空量的大小,控制煤层气压力在400Pa左右,过滤掉煤层气中的杂质后,通过增压房调节压力的大小,使其在7-9KPa范围内,用流量计、浓度传感器、温度传感器测量煤层气的流量、浓度、温度,并将数据送入PLC控制器。煤层气进入发电机组,通过电磁阀对转速等的控制,在紧急情况下使发动机停止运行,再经过燃气控制阀控制燃气的流量进而控制空燃比。之后将其与空气混合,经过增压器和中冷器来提高发动机的充气效率。再用执行器控制两个蝶阀来控制混合气的进气量。

2.2 控制系统的参数及要求

控制系统的主要参数包括:转速控制,空燃比调节及管道压力控制。

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2.2.1 转速控制

PLC通过测量发动机的实际速度,结合在PLC中已设定好的速度和空燃比的影响因素,产生一个信号给执行器,执行器借助连杆机构调节蝶阀的开度,控制混合气的进气量最终实现速度控制。

2.2.2 空燃比

每台发动机都有自己在各种工况下空燃比和发动机充气效率的对照表(煤层气的浓度与其密度,热值,空燃比之间的关系对照)。将这些数据存储在控制器里,PLC通过各种传感器测量发动机的速度,压力,温度,功率等参数,通过算法将原先存储的数据和现在采集到的参数综合起来,计算出需要的燃气流量,然后通过通讯口把燃气流量命令传送到燃气控制阀,使燃气流量在一定的水平之上。本课题中空燃比例为9%,进入汽缸的混合燃气要达到这个比例才能使混合燃气在汽缸里充分燃烧,提高内燃机的效率。

提高电控汽油机的空燃比控制精度,是改善发动机经济性、动力性和降低尾气排放的关键环节。通过对发动机稳态和过渡工况下出现空燃比控制偏差的机理进行分析,实现了一种较为精确的空燃比控制方法。该方法根据所建立的发动机物理模型,利用宽域空燃比传感技术,通过调整喷油脉宽来反馈控制发动机的空燃比。

在发动机处于稳态工况时,空燃比偏差可以分为系统偏差和随机偏差两种类型。系统偏差的产生主要与发动机的产品公差、所用的燃油品质及使用保养情况有关。由于发动机的喷油脉宽只是与标定试验时所用的发动机结构参数和燃油品质相对应,因此当由于产品公差或使用保养情况不同(如因为保养不当,发动机进气管内有杂物沉积而使进气管的实际容积减小)造成发动机的实际结构参数发生改变,或者所用燃油品质发生变化时,若发动机仍按照原标定脉宽进行喷油,必然会使空燃比出现偏差。

系统偏差的特点是其值相对于目标空燃比的偏离方向是不变的。空燃比随机偏差与发动机的工作情况密切相关,例如当发动机的传感器信号由于受到电磁干扰而失真时,根据该信号计算得到的喷油量必然会偏离目标值,造成空燃比偏差。

随机空燃比偏差的特点是它的出现和相对于目标值的偏离方向都是不确定的。在发动机实际使用时,上述两种空燃比偏差常常同时存在,因此任何一种行之有效的空燃比控制方法都必须能同时消除这两种偏差。目前,产品发动机在稳态工况时,大多采用氧传感器空燃比反馈控制方法。

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2.2.3 管道压力

压力管道的组成件一般都是标准件,因此压力管道组成件的设计主要是其标准件的选用,管道压力等级的确定也就是其标准件等级的确定。管道的压力等级包括两部分:以公称压力表示的标准管件的公称压力等级;以壁厚等级表示的的标准管件的壁厚等级。管道的压力等级:通常把管道中由标准管件的公称压力等级和壁厚等级共同确定的能反映管道承压特性的参数叫做管道的压力等级。而习惯上为简化描述,常把管道中管件的公称压力等级叫做管道的压力等级。

压力等级的确定是压力管道设计的基础,也是设计的核心。它是压力管道布置、压力管道应力校核的设计前提条件,也是影响压力管道基建投资和管道可靠性的重要因素。

工程上,工艺操作参数不宜直接作为压力管道的设计条件,要考虑工艺操作的波动、相连设备的影响、环境的影响等因素,而在工艺操作参数的基础上给出一定的安全裕量作为设计条件。这里所说的设计条件主要是指设计压力和设计温度。管道的设计压力应不低于正常操作时,由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的压力。最苛刻条件是指导致管子及管道组成件最大壁厚或最高公称压力等级的条件。考虑介质的静液柱压力等因素的影响,设计压力一般应略高于由外压与温度构成的最苛刻条件下的最高工作压力[9]。

2.2.4 热工参数报警界限

在PLC中通过传感器对发动机的参数进行监测,与预存在PLC模块中的预警参数对比,当某些参数过限时,发出声光报警信号,或者切断燃气停机。PLC模块输出到执行器的命令信号是PWM型。

本设计设定的各种参数报警、停机界限如表2.1所示。报警的参数设定为:如果继续恶化到某一个数值,使机组停机。这种情况一般让机组控制屏上的模块去判断,监控只做事故记载,否则时间上就要耽搁(指通讯需要的时间),电的速度和能量很快很大,耽搁几毫秒损害程度都不一样。还有就是燃气压力可以设置一个报警值,一般主管道上的压力为7-9Kpa。

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表2.1 参数报警界限

热工参数报警界限 发动机出水温度 机油温度高 机油温度低 燃气温度高 燃气温度低 超速报警 超速停机 高于90℃报警 高于85℃报警 低于0℃报警 高于45℃报警 低于0℃报警 高于112%报警 高于115%报警 低于0.30MPa报警 滤后油压 低于0.20MPa停机 机油滤压差 高于0.20MPa报警 低于0.25 M Pa报警 增压器油压 低于0.20 M Pa停机 燃气浓度 低于25%报警 1#缸排温 2#缸排温 3#缸排温 4#缸排温 5#缸排温 6#缸排温 7#缸排温 8#缸排温 9#缸排温 10#缸排温 11#缸排温 12#缸排温 高于700℃报警 电气参数报警界限 欠电压 欠频率 短路设定 控制电池设定 低于82%(180v)报警 低于85%(42.5HZ)报警 高于400%停机 低于18v报警 过电压 过频率 过载设定 高于120%(264v)报警 高于115%(57.5 HZ)报警 高于150%报警

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