Засіб контролю концентрації двоокису вуглецю у димових газів котельних установок на основі оптико-абсорбційного методу

Abstract

В дисертаційній роботі розроблено засіб контролю концентрації двоокису ву- глецю у димових газах котельних установок на основі оптико-абсорбційного методу з покращеними метрологічними характеристиками. Дослідження, проведені в дисертаційній роботі, дозволили отримати нові, нау- ково-обгрунтовані теоретичні та практичні результати, які є істотними для підвищення точності при необхідній швидкодії процесу контролю концентрації двоокису вуглецю у димових газах котельних установок на основі оптико-абсорбційного методу з компе- нсацією впливних факторів оптичного перетворювача.

В диссертационной работе разработано средство контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок на основе оптико-абсорбционного метода с улучшенными метрологическими характеристиками. Проведен анализ существующих средств и методов контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок. На основе анализа известных методов и средств контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок установлены их основные недостатки и выбрано направление исследований. Усовершенствованна математическая модель ослабления излучения в среде дымового газа котельных установок, которая, в отличие от существующих учитывает особенности объекта контроля, а именно значение давления в общем случае представляется как атмосферное давление и разрежение, причем в атмосферном давлении учитывается высота средства контроля над уровнем моря, что позволило повысить достоверность контроля. Усовершенствована математическая модель фотоэлектрического измеритель- ного преобразователя интенсивности светового потока, которая учитывает паразитные параметры элементов фотоприемника, получено уравнение преобразования, однозначно связывающие исходную величину - значение выходного напряжения фотоприемника и входную - значение интенсивности светового потока, что позволило повысить достоверность контроля. Разработана структурная и функциональная схемы средства контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок и представлено уравнение преобразования измерительного канала. Разработанно программное средство и промышленный образец для автоматического контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок. Обоснован выбор аппаратного обеспечения - это мощный контроллер VIPA 200V, и программное обеспечение для реализации средства. Программа контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок написано в программном пакете WinPLC7 на языке программирования STL. Разработан алгоритм контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок, который позволил поддерживать оптимальное соотношение топливо-воздух в топке котла в течение всего периода работы КУ. Разработано алгоритмическую организацию адаптации средства контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок установок к реальным условиям эксплотации, которая учитывает не только внешние возбуждения, а и тип котлоагрегата. Проведенные экспериментальные исследования с целью проверки адекватности разработанной математической модели. Результаты эксперимента показали полную соответность теоретических и практических (экспериментальных) результатов. Разработаный способ контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок имеет быстродействие на уровне 0,44 с при максимальной относительной погрешности 0,92%. Оценена адекватность разработанной математической модели и определены достоверности контроля и точность измерений концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок. Была проведена оценка неопределенностей измерения. Результатом оценок было подтверждение адекватности разработанной модели. Исследования, проведенные в диссертационной работе, позволили получить новые, научно обоснованные теоретические и практические результаты, которые являются существенными для повышения точности при необходимой производительности процесса контроля концентрации двуокиси углерода в дымовых газах котельных установок на основе оптико-абсорбционного метода с компенсацией влияющих факторов оптического преобразователя.

The thesis developed a means of controlling the concentration of carbon dioxide in the flue gases from boilers optical absorption method with improved metrological characteristics. Studies conducted in the dissertation, provided a new, science-based theoretical and practical results that are essential to improve the accuracy at the required speed process control the concentration of carbon dioxide in the flue gas boilers based on optical absorption method with compensation impact the factors optical converter.