1   2
Ім'я файлу: ПЗ_КП.docx
Розширення: docx
Розмір: 365кб.
Дата: 21.03.2021

Вступ

Автоматизація – це застосування комплексу засобів, що дозволяють здійснювати виробничі процеси без особистої участі людини, але під її контролем. Автоматизація виробничих процесів приводить до збільшення випуску, зниженню собівартості і поліпшенню якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, підвищуєнадійність і довговічність машин, дає економію матеріалів, поліпшує умови праці і техніки безпеки.

Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього керування механізмами. В автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання та обслуговування засобів автоматизації і спостереження за їхньою дією. Автоматизація має мету полегшити не тільки фізичну працю людини, а також її розумову працю. Але експлуатація засобів автоматизації потребує від обслуговуючого персоналу високої техніки кваліфікації.

За рівнем автоматизації теплоенергетика займає одне з ведучих місць серед інших галузей промисловості. Теплоенергетичні установки характеризуються безперервністю процесів, що протікають у них. Прицьому вироблення теплової та електричної енергії в будь-який момент часу повинна відповідати споживання(навантаженню). Майже всі операції на теплоенергетичних установках механізовані, а перехідні процесі в них розвиваються порівняно швидко. Цим зумовлений високий розвиток автоматизації в тепловій енергетиці.

Автоматизація параметрів дає значні переваги:

  1. Забезпечує зменшення чисельності робочого персоналу, тобто підвищення продуктивності його праці;

  2. Призводить до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

  3. Збільшує точність підтримки параметрів вироблюваного середовища;

  4. Підвищує безпеку праці і надійність роботи устаткування;

  5. Збільшує економічність роботи об’єкту.

Автоматизація котлоагрегатів містить у собі автоматичне регулювання, дистанційне керування, технологічний захист, теплотехнічний контроль, технологічний захист і сигналізацію.

Автоматичне регулювання забезпечує хід безупинно протікаючих процесів у котлі (підпитка водою, горіння, підігрівання мережної води та ін.).

Дистанційне керування дозволяє черговому персоналу пускати і зупиняти котельну установку, а так само перемикати режими і регулювати її механізми на

відстані , з пульта, де зосереджені пристрої керування.

Теплотехнічний контроль за роботою котлоагрегату й устаткування здійснюється за допомогою приладів, що показують і самописних приладів, що діють автоматично. Прилади ведуть безупинний контроль процесів, що протікають у котельній установці або ж підключаються до об’єкту виміру обслуговуючим персоналом чи інформаційно-обчислювальною машиною. Прилади теплотехнічного контролю розміщують на панелях, щитах керування по можливості зручно для спостереження й обслуговування.

Технологічні блокування виконують у заданій послідовності ряд операцій при пусках і зупинках механізмів котельної установки, а також у випадках спрацьовування технологічного захисту. Блокування виключають неправильні операції при обслуговуванні котлоагрегату, забезпечують відключення в необхідній послідовності устаткування. Застосовуються звукова і світлова сигналізація.

Експлуатація казанів повинна забезпечувати надійне й ефективне вироблення пари необхідних параметрів і безпечні умови праці персоналу. Для виконання цих вимог експлуатація повинна проводитися в точній відповідності із законоположеннями, правилами, нормами і провідними вказівками, зокрема, відповідно до «Правил технічної експлуатації електричних станцій і мереж», «Правил технічної експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж» та ін.

На основі зазначених матеріалів для кожної котельної установки повинні бути складені посадові і технологічні інструкції з обслуговування устаткування, ремонту, техніці безпеки, попередженню і ліквідації аварій і т.п. Повинні бути складені технічні паспорти на устаткування, виконавчі, оперативні і технологічні схеми трубопроводів різного призначення, знання інструкцій, режимних карт роботи котла і зазначених матеріалів є обов’язковим для персоналу. Знання обслуговуючого персоналу повинні систематично перевірятися.

Експлуатація котлів проводиться по виробничих завданнях, що складається за планами і графіками нагріву води, витрати палива, витрати електроенергії на власні нестатки, обов’язково ведеться оперативний журнал, у який заносяться розпорядження керівника і запису чергового персоналу про роботу устаткування, а так само ремонтну книгу, у яку записують зведення про помічені дефекти і заходи щодо їхнього усунення.

Повинні також вестися первинна звітність, що складаєтсья з добових відомостей по роботі агрегатів і записів реєструючих приладів і вторинна звітність, що включає узагальнені дані по котлах за визначений період. Кожному котлу привласнюється свій номер, усі комунікації офарбовуються у визначений умовний колір. Установка котлів у приміщенні повинна відповідати правилам Держтехнагляду, вимогам техніки безпеки, санітарно-технічним нормам, вимогам пожежної безпеки.

В даному проекті ми будемо розглядати систему автоматичного керування водо-

нагрійного прямоточного баштового котла невеликої потужності, який працює на промисловому підприємстві. Підігріта в цьому котлі мережна вода поступає в магістраль, яка йде до споживача.

Більш детально ми розглянемо систему автоматичного регулювання (САР) температури прямої мережної води. До цієї системи потрібно приділяти особливу увагу, так я саме від неї залежить наскільки повно буде згоряти паливо, а тому й витрати , необхідні для роботи котлоагрегату.

1.Загальна частина

Водонагрійним котлом називається комплекс агрегатів, призначених для підігрівання мережної води. Цей комплекс складається з ряду теплоомінних пристроїв, зв’язаних між собою і призначених для передачі тепла від продуктів згоряння палива до підігріву води. Вихідним носієм енергії, наявність якого необхідно для підігріву мережної води, служить паливо.

Основними елементами робочого процесу, здійснюваного в котельній установці, є:

  • Процес горіння палива;

  • Процес теплообміну між продуктами згоряння палива і води;

  • Процес підігріву води.

Під час роботи в котлоагрегатах утворюється два взаємодіючих між собою потоки: потік робочого тіла і потік теплоносія, що виробляєтьсяв топці.

В результаті цієї взаємодії на виході об’єкта виходить нагріта вода заданого тиску і температури.

Однією із основних задач, що виникає при експлуатації котельного агрегату, є забезпечення рівності між виробленою і споживною енергією. У свою чергу процесі нагріву води і передачі енергії в котлоагрегаті однозначно зв’язані з кількістю речовини в потоках робочого тіла і теплоносія.

Горіння палива є суцільним фізико-хімічним процесом. Хімічна сторона горіння являє собою процес окислювання його пальних елементів киснем, що проходить при визначеній температурі і супроводжується виділенням тепла. Інтенсивність горіння, а так само економічність і стійкість процесу горіння палива залежать від способу підведення і розподілу повітря між частками палива. Умовно прийнято процес спалювання поділяти на 3 стадії: запалювання, горіння і допалювання. Ці стадії в основному протікають послідовно у часі, частково накладаються одна на іншу.

Розрахунок процесу горіння звичайно зводиться до визначення кількості повітря в м3, необхідно для згоряння одиниці чи маси обсягу палива кількості і складу теплового балансу і визначенню температури горіння.

Значення тепловіддачі полягає в теплопередачі теплової енергії, що виділяється при спалюванні палива, воді, яку необхідно підігріти. Процес теплообміну в котлі йде через водогазонепроникні теплопровідні стінки, що називаються поверхнею нагрівання. Поверхні нагрівання виконуються у вигляді труб. Усередині труб відбувається безупинна циркуляція води, а ззовні вони омиваються гарячими топковими газами, сприймаючи теплову енергію випромінюванням. Таким чином, у котлоагрегаті мають місце усі види теплопередачі:теплопровідність, конвекція і випромінювання. Відповідно поверхня нагрівання підрозділяється на конвективну і радіаційну. Кількість тепла, передана через одиницю площі нагрівання в одиницю часу називається тепловою напругою поверхні нагріву. Величина напруги обмежена, по-перше, властивостями матеріалу поверхні нагрівання, по-друге, максимально можливою інтенсивністю теплопередачі від гарячого теплоносія до поверхні, від поверхні нагрівання до холодного теплоносія.

Інтенсивність коефіцієнта теплопередачі тим вище, чим вище чим вище різниці температур теплоносіїв, швидкість їх переміщення щодо поверхні нагрівання і чим вище чистота поверхні.

Нагрів води в котлоагрегатах протік ає з визначеною послідовністю і починається в екранних трубах. Цей процес протікає при великій температурі і тиску . Явище нагріву полягає в тому, що окремі молекули рідини, що знаходяться в її поверхні і володіють високими швидкостями, а отже і більшою в порівнянні з іншими молекулами кінетичною енергією, переборюючи силові впливи сусідніх молекул, що створює поверхневий натяг, вилітають у навколишній простір. Зі збільшенням температури інтенсивність нагріву зростає. Мережна вода, нагріта в котлоагрегаті при температурі t=150 °Cі тиску P=2/3 Мпа йде до споживача.

2. Огляд і аналіз систем управління обємом

На реальному об’єкті можливе використання однієї з трьох САР: одноконтурної САР, САР з двома регуляторами і САР з компенсацією по збуренню.

Одноконтурна САР

Температура води за котлом в заданих межах підтримується регулятором РТ, який змінює подачу палива в топку котла. Датчик температури встановлюється на трубопроводі на виході води з котла. На рис. 2.3.1 представлена структурна схема одноконтурної САР.



Рис 2.3.1. Структурна схема одноконтурної САР

ВМ-виконавчий механізм;

РТ-регулятор температури;

РО-регулюючий орган
Ця схема використовується, якщо водонагрійний котел працює в базовому режимі. Схема має достатньо гарні показники якості регулювання: велике динамічне відхилення регульованої величини, великий час регулювання. Якщо система працює при перемінному режимі, то невідома температура зворотньої води, яка поступає у котел з мережі, тому вона повинна підтримуватися на заданому рівні. Тому вводитьсядруга схема регулювання.

САР з двома регуляторами

Регулятор СР стабілізує теплопродуктивність котла по температурі прямої мережної води. Сигнал від датчика температури розташованого на виході з котла порівнюється з сигналом завдання та при наявності неузгодження регулятор КР робить корекцію, сигнал якої іде на стабілізуючий регулятор і являє собою завдання по витраті палива.

САР з компенсацією по збуренню

Ця система регулювання дозволяє реагувати на збурення, які виникають через температуру зворотньої мережної води до того як вони подіють на об’єкт.

3. Опис структури АСР і Автоматизованих функцій

В даній роботі виконується побудова САР температури прямої мережної води, температури зворотньо мережної води, витрата повітря, вміст O2 у димових газах.

Система управління, яка розробляється, матиме один регулювальний параметр, тобто буде одноконтурною. В даному випадку об’єкт керування має достатньо стабільні характеристики, тому нема необхідності ускладнювати систему шляхом введення додаткових інформаційний каналів.

Функціональна схема АСР приведена на листі 1 «Схема автоматизації функціональна».

Температура прямої мережної води вимірюється термопарою (позиція 8-1), сигнал від якої потрапляє на нормуючий перетворювач (позиція 8-2), після чого подається на регулятор (позиція 8-5), який керує витратою газу, і реєструючий прилад (позиція 8-3). Це допустимо так-як вихідний сигнал від нормуючого перетворювача токовий уніфікований. Задаючий пристрій знаходиться на позиції (8-4). Цей контур виконує регулювання та реєстрацію температури прямої мережної води.

Для регулювання витрати повітря вимірюється різниця тиску на діафрагмі (позиція 4-1) яка встановлена на трубопроводі (5-1). Сигнал з них потрапляє на входи регулятора (4-6), який в свою чергу керує витратою повітря.

Регулювання вмісту O2у димових газах відбувається наступним чином: газоаналізатором кисню (6-1) вимірюється вміст O2в робочому просторі, сигнал з якого потрапляє на регулятор (6-4) і реєструючий пристрій (6-2). Регулятор в свою чергу передаю сигнал на блок управління (4-7), а далі на регулятор (4-6), який в свою чергу керує витратою повітря.

В схемі АСР передбачено регулювання температури води в тепломережі на вході та виході з котла. Температура мережної води вимірюється термопарами (10-1, 15-1), сигнал від яких відповідно потрапляє на вимірювальні перетворювачі (10-2, 15-2), після чого подається на регулятори (10-5, 15-5), і реєструючі прилади (10-3, 15-3). Регулятори керують змішуванням води входу і виходу.

4.Технологічна частина

4.1 Технологічний контроль

Більша частина інформації для оперативного персоналу поступає з систем технологічного контролю.

Для нормальної роботи котла проектом передбачена установка необхідної кількості контрольно-вимірювальних приладів. Відхилення вимірюваних величин від заданих значень, виявлених за показами приладу, свідчать про порушення встановлених параметрів.

Вибір приладів і організація технологічного контролю зроблені у відповідності з наступними принципами:

  • Параметри, спостереження за якими необхідно для правильно ведення технологічних процесів, вимірюються приладами, що показують, розміщеними на щиті керування котла;

  • Параметри, що вимагають періодичного спостереження чи спостереження за якими необхідно під час передпускових операцій, контролюється приладами, встановленими в місцях вимірів;

  • Вимірювання, необхідні для розрахунків чи аналізу роботи устаткування, здійснюється записуючими приладами.

Більшість теплоенергетичних вимірювань здійснюються за допомогою вимірювальних систем з дистанційною передачею інформації, які складаються з первинних вимірювальних перетворювачів (давачів), вторинних показуючих або реєструючих приладів та електричних або трубних ліній зв’язків між ними.

Сучасні системи технологічного контролю створюються на основі використання уніфікованих сигналів зв’язку між первинними перетворювачами і вторинними приладами. Найбільш розповсюдженими з електричних сигналів є сигнали з параметрами: (0-5) мА, (4-20) мА, (0-10) В.

Уніфікація інформаційних сигналів має наступні переваги порівняно з використанням різних і різнорідних сигналів:

  • Взаємозаміна первинних і вторинних пристроїв;

  • Можливість зменшення числа первинних перетворювачів;

  • Збільшення можливостей централізованого контролю.

Технологічний контроль за роботою парогенератора та обладнання здійснюється за допомогою показуючих і самописних приладів, що діють автоматично. Прилади ведуть безперервний контроль процесів, що відбуваються в парогенераторній установці, або ж підключаються до об’єкту вимірювання обслуговуючим персоналом. Прилади технологічного контролю розміщуються на панелях оперативного щита по можливості зручно для спостереження та обслуговування за місцем.

На данному об’єкті (автоматизація водонагрійного котла) у цьому проекті передбачено технологічний контрль наступних параметрів:

  • Витрата, температура і тиск прямої мережної води;

  • Температура і тиск зворотньої мережної води;

  • Вміст O2 у трубопроводі димових газів;

  • Тиск в трубопроводах тиску і повітря;

  • Розрідження у верхній частині котла.

Для контролю температурипрямої і зворотньої мережної води використовуються термоперетворювачі опору типу ТСП-1088 та ТСМ-1088 (поз. 8-1, 10-1, 15-1), сигнали з яких заводяться до реєструючого пристрою типу КСУ2-004 (8-3, 10-3, 15-3). Для контролю тиску прямої і зворотньої мережної води використовуються вимірювальні перетворювачі тиску типу Сафир 22ДИ-2160 та Сафир 22ДИ-2160 (12-1, 13-1_, сигнали з яких заводяться до реєструючого пристрою типуКСУ2-004 (1202, 13-2). Контроль витрати прямої мережної води здійснюється через камерну діафрагму ДКС-0,6-50, перетворювач Сафир 22ДД-2410 та реєструючий пристрій КСУ2-004 (16-1, 16-2, 16-4).

Для контролю вмісту O2 у трубопроводі димових газів використовується газоаналізатор кисню МН5130 (6-1), сигнал з якого заводиться до реєструючого пристрою типу КСП4-001 (6-2).

Для контролю тиску в трубопроводах газу і повітря використовується вимірювальні перетворюванчі тиску типу Сафир 22ДИ-2130 та Сафир 22ДИ-2120 (1-2, 2-2).

Для контролю розрідження у верхній частині котлавикористовується перетворювач вимірюючий розрідження типу Сафир 22ДВ-2210 (9-1), сигнал з якого зводиться до реєструючого пристрою типу КСУ2-004 (9-2).

4.2 Автоматичне регулювання

Автоматична система регулювання розроблена в даному проекті, побудована на базі комплексу засобів регулювання «Контур». Цей комплекс базується на регулюючому приладі Р.25.2 (4-6, 8-5, 10-5, 15-5) з імпульсним вихідним сигналом. Разом з цим регулюючим приладом використовується блок керування БУ-21 (4-8, 8-6, 10-6, 15-6), пускач безконтактний реверсивний ПБР-2 (4-9, 8-5, 10-7, 15-7), показчик положення виконавчого механізму М42201(3-1, 7-1, 11-1, 14-1).

Перевагою електричних регуляторів, до яких належить використаний в даному проекті Р.25.2, а також всі інші засоби комплексу «Контур», є наступне:

  • Живлення від централізованих електричних мереж без спеціальних джерел;

  • Незалежність робочих характеристик від температури та тиску навколишнього середовища;

  • Легкість монтажу;

  • Можливість розробки систем регулювання без рухомих частин.


4.3 Технологічна сигналізація

В проекті передбачено сигналізацію двох типів:

  • Попереджувальна, яка подає сигнал, якщо параметри, що контролюються, відрізняються від номінально допустимих значень;

  • Аварійна, яка спрацьовує, якщо параметри, що контролюються, досягають аварійних значень. Вона спрацьовує одночасно з технологічнимзахистом.

В проекті реалізовано сигналізацію по перевищенню допустимих значень усіма важливими параметрами, що контролюються. Такими параметрами є: температура і тиск прямої і зворотньої мережної води, тиск природного газу і повітря, розрідження у верхній частині котла. При відхиленні параметру за допустимі межі на відповідних клемах приладів або контактах вихідного модулю ПЛК виробляєтсья сигнал про перевищення допустимого значення. Цей сигнал поступає на загальну шину світлової сигналізації. Світлова сигналізація призначена для вказування, який параметр відхилився і як.

Технологічна сигналізація застосовується для оповіщення оперативного персоналу про:

  • Вихід фізичної величини за межі, які визначають надійність роботи обладнання;

  • Вихід фізичної величини за межі, які визначають безпечність роботи обладнання (аварійна сигналізація);

  • Випередження спрацьовування технологічного захисту;

  • Відмову окремих елементів обладнання;

  • Зникнення напруги в мережі живлення.

Оскільки аварійні ситуації на нашому об’єкті відбуваються дуже рідко то технологічний захист не передбачено.

Системою блокування передбачена неможливість мимовільного включення засобів управління температурою чи тиском (розрідженням).


4.4 Живлення засобів вимірювання і автоматизації

Живлення електричною енергією засобів вимірювання та автоматизації здійснюється від мережі змінного струму 220 В, 50 Гц від розподільчого щита, до якого не підключається різко змінне навантаження (електродвигуни). У живильних лініях встановлюють автоматичний вимикач або рубильник-запобіжник. Їх встановлюють у місцях підключення до яких вимірювальних приладів, а також на виводи до щитів та зборок, у яких змонтовані засоби вимірювання та автоматизації. У колах електричних двигунів виконавчих механізмів встановлюють автоматичний вимикач чи запобіжники та рубильник.

Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних приладів при перевантаженнях та коротких замиканнях у колах змінного та постійного струму, а також для незапланованих оперативних включень та відключень електричних кіл. Автоматичні вимикачі обираються за струмом споживання та за струмом розчіплювача, котрий буває електромагнітний і тепловий. Живлення від автоматичного вимикача подається до клем і звідти на засоби вимірювання та автоматизації. При необхідності на прилади може бути подана стабілізована або постійна напруга від спеціальних джерел.

Питання надійності живлення засобів контролю та автоматизації вирішується в залежності від категорії відповідальності електроприймачів. В даному випадку – 1-ша категорія відповідальності – електроприймачі, порушення яких веде до виникнення небезпеки для життя людей, а також до розлагодження складного технологічного процесу. Для електроприймачів 1-ої категорії відповідальності повинно бути реалізовано 2 джерела живлення, з автоматичним включенням резервного при відключенні основного.


5. Розрахункова частина

  1   2

скачати

© Усі права захищені
написати до нас