تحسين كفاءة المراجل البخارية باستخدام نظام تحكم PID وتقنية التحسين
Improvement of Steam Boiler Efficiency Using PID Control System with Optimization Technique
- الباحث
- آية شاكر حميد
- المشرف
- رحيق اسماعيل ابراهيم - رشا فهيم ناظم
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Steam boiler;PID controller;Optimization technique;Boiler efficiency
الملخص
غلاية البخار هو وعاء من الصلب الذي يحتوي على أنابيب في الداخل. تتمثل وظيفة الغلاية في إنتاج البخار المستخدمة بكميات هائلة في مصافي البترول ومحطات الطاقة البخارية. تواجه هذه المراجل العديد من المشكلات التي تقلل من كفاءتها. واحدة من أهم هذه المشاكل هي تآكل الأنابيب، والتي تحدث لعدة أسباب. أحد الأسباب التي تسبب تآكل أنابيب الغلاية هي الرقم الهيدروجينيء الذي ينخفض عندما ترتفع درجة الحرارة. وكذلك الأملاح الصلبة الذائبة هي واحدة من أسباب تآكل الأنابيب. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة في إجمالي المواد الصلبة الذائبة ((11(5، وهي أملاح تلتصق بجدار الأنابيب Laie ترتفع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى تشكيل الترسبات على جدار الأنابيب. تؤدي هذه الترسبات الى تأكل الأنابيب ومنع نقل الحرارة وكذلك تقلل من قطر الأنبوب. الهدف الرئيسي من العمل الحالي هو تحسين كفاءة مراجل البخار من خلال إيجاد حل مناسب لمشكلة التآكل في أنابيب غلاية البخار. تم استخدام مادة كيميائية (فوسفات ثلاثي الصوديوم) للتحكم في كل من الحموضة والاملاحالصلبة الذائبة. ترفع هذه المادة الرقم الهيدروجيني من أجل تجنب التآكل المؤدي وكذلك يحول أملاح العالقة على جدار الأنابيب إلى أملاح ذائبة تماما يمكن التخلص منها من خلال عملية النفخ. من أجل حل هذه المشكلة، تم استخدام نظام التحكم PID (المشتقة- االتكاملية - النسبية) لضبط قيم PH و TDS بناء على الحقن الكيميائي. تم استخدام الشاشات عبر الإنترنت للحصول على درجة الحموضة الموصلية الكهربائية. تم توصيل نظام PID بالنظام باستخدام وحدة تحكم “ESP32 والذي يحتوي على ميزة Wi-Fi, مراقبة نظام المراجل البخاري ونظام التحكم PID عن بعد عن بعد من خلال تصميم مراقبة واجهة الجهاز البشرية ( HMI) على شاشة الكمبيوتر. تم التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني المرغوبة عن طريق تحديد نقطة تعيين المراد الوصول إليها. تم العثور على القيم المثلى لكل من الرقم الهيدروجيني و TDS باستخدام برنامج Statistica و .10051/الاوقد وجد أن dad الرقم الهيدروجيني الأمثل 10.26 والقيمة المثلى ل TDS هي 152.66 جزء في المليون. تم توضيح أهمية نظام التحكم PID ونظام المراقبة HMI في حماية الأنابيب من التآكل. تم تمكين قدرة نظام التحكم على التحكم في الأس الهيدروجيني عند 10.26 وكذلك التحكم في كمية المادة الكيميائية المحقونة في غلاية البخار وضبط تصريف المياه من غلاية البخار. يوفر نظام PID حوالي 218.823 من تصريف المياه ، كما يوفر 20366943566 دولارًا سنويًا من تكلفة الوقود.
Abstract
The function of the boiler is to produce steam which is used in huge quantities in petroleum refineries and steam power stations. These boilers face many problems that reduce their efficiency. One of the most important of these problems is pipe corrosion, which occurs for several reasons. One of the reasons that cause corrosion of boiler tubes is the pH, which decreases when the temperature rises. Also, dissolved solid salts are one of the causes of corrosion of the tubes. An increase in temperature leads to an increase in total dissolved solids (TDS), which are salts that stick to the pipe wall when the temperature rises, causing deposits to form on the pipe wall. These deposits corrode the tubes and prevent heat transfer, damaging the boiler tubes. The main objective of the present work is to improve the efficiency of steam boilers by finding an appropriate solution to the problem of corrosion in steam boiler tubes. A chemical (tri-sodium phosphate) has been used to control both pH and TDS. This substance raises the pH in order to avoid pitting corrosion as well as converts the TDS salts stuck on the pipe wall into completely dissolved salts that can be disposed of by the blow down process. In order to solve this problem, the (Proportional – Integral – Derivative) PID control system has been used to adjust the pH and TDS values based on the chemical injection. Online monitors have been used for pH and electrical conductivity. The PID system was connected to the system using the Esp32 controller, which has the Wi-Fi feature. The steam boiler system and PID control system were monitored remotely by designing the Human Machine Interface (HMI) monitoring on a computer screen. The desired pH value was controlled by selecting the set point to be reached. The optimum values for both pH and TDS were found by using Statistica and WinQSB software. It was found that the optimum pH value is 10.26 and the optimum value for TDS is 152.66 ppm. The importance of the PID control system and the HMI monitoring system in protecting the pipes from corrosion has been demonstrated. The (Proportional – Integral – Derivative) PID system saves about 18.823% of the discharge water, as well as 2036694356 dollars in the cost of fuel annually.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.