Дипломная работа: Автоматизация котельной установки

Отключение котла от общего газохода осуществляется шиберной заслонкой с электроприводом.

5. Обоснование выбора каналов внесения регулирующих

воздействий

Из многих параметров характеризующих процесс, необходимо выбрать те, которые подлежат регулированию и изменением которых целесообразно вносить регулирующее воздействие. Для этого необходимы результаты анализа целевого назначения процесса. Исходя из результатов анализа, выбирают критерий управления, его заданное значение и параметры, изменением которых наиболее целесообразно на него воздействовать. Последнее осуществляется на основе статических и динамических характеристик процесса, дающих представление о взаимозависимости параметров.

Показателем эффективности работы водогрейного котла является температура прямой воды. На нее действуют следующие возмущения:

·расход воды через котел;

·расход топлива;

·расход воздуха;

·разряжение;

·температура обратной воды.

Стабилизировать, т.е. устранить все возмущения нельзя, т.к. расход топлива, расход воздуха и разряжение взаимосвязаны. Устранить можно только одно возмущение – расход воды через котел. Расход воды стабилизируется при помощи подпитки обратной воды химически-очищенной водой. Кроме того, температура прямой воды должна изменяться в зависимости от температуры наружного воздуха. Анализируя эти возмущения, можно прийти к выводу, что экономически целесообразным будет использование в качестве регулирующего воздействия изменение подачи топлива. Целесообразно использовать каскадно-связанное регулирование с главным регулятором. Он воспринимает изменение температуры наружного воздуха и температуры прямой воды, т.е. в общем коллекторе. Кроме того на регулятор топлива подается сигнал от датчика температуры воды за котлом и от датчика температуры обратной воды. Таким образом, подача топлива изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры в общем коллекторе, температуры воды за котлом и температуры обратной воды. Воздух должен подаваться в таком количестве, чтобы обеспечить полное сжигание топлива. Если воздуха недостаточно, то кроме неполноты сжигания, т.е. экономических потерь будет загрязнение атмосферы. Если воздуха будет избыток, то будет унос тепла в трубу. Таким образом, необходимо регулировать соотношение "топливо-воздух". Топливо может идти разного качества, и расчетный коэффициент соотношения может оказаться не оптимальным. Для повышения качества необходимо контролировать полноту сжигания топлива по содержанию кислорода в дымовых газах. Таким образом, регулятор воздуха будет изменять подачу воздуха в зависимости от расхода топлива, расхода воздуха, с коррекцией по содержанию кислорода в дымовых газах. В данном проекте изменение расхода воздуха затруднительно, так как сечение воздуховода прямоугольное. Тогда регулирование ведется по косвенному параметру – давлению воздуха.

Для процесса горения в топке должно быть создано разряжение, если оно будет недостаточным, то возможно погасание пламени. Если слишком велико, то отрыв пламени от горелок. Разряжение в проекте регулируется в зависимости от расхода воздуха, изменением производительности дымососа.

Итак, в проекте используются следующие САР:

1. САР расхода топливного газа;

2. САР расхода и давления воздуха в топку;

3. САР температуры в топке;

4. САР уровня в барабане котла.

6. Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых

величин

При выборе контролируемых величия необходимо руководствоваться тем, что при минимальном их числе обеспечивалось наиболее полное представление о процессе. Контролю подлежат те параметры, по значениям которых осуществляется оперативное управление технологическим процессом, а также его пуск и остановка. К таким параметрам относятся все режимные и выходные параметры, а также входные параметры, при изменении которых в объект будут поступать возмущения. Обязательному контролю подлежат параметры, значения которых регламентируются технологической картой.

Контролю подлежат все регулируемые параметры :

·   расход обратной воды;

·   температура обратной воды;

·   температура прямой воды;

·   давление воздуха;

·   концентрация O2 в дымовых газах;

·   разряжение в топке котла;

·   температура воды в коллекторе.

Кроме регулируемых параметров контролю подлежат следующие:

·   давление воды на входе и выходе из котла;

·   расход воды в коллекторе и расход прямой воды;

·   температура дымовых газов за котлом;

·   давление воздуха после дутьевого вентилятора;

·   давление газа;

·   разряжение перед дымососом;

·   содержание CH4 в помещении;

·   наличие пламени.

Контроль расхода газа и расхода воды необходим для расчета технико-экономических показателей.

Контроль давления воды необходим для того, чтобы определить, есть ли расход воды через котел. При уменьшении расхода давление понижается. Температуру дымовых газов контролируют для определения энтальпии дымовых газов.

Контроль давления воздуха после дутьевого вентилятора необходим для определения работы вентилятора. Понижение давления воздуха происходит в случае отключения вентилятора или закрытия его направляющего аппарата при неисправности регулятора воздуха. При понижении давления воздуха может произойти отрыв факела или его погасание. Так как в момент отключения вентилятора воздух в топку не поступает, разряжение увеличивается, происходит отрыв факела.

Понижение давления газа ниже допустимого приводит к погасанию факела. Поэтому давление топлива необходимо контролировать.

При повышенных разряжениях в газоходе будет велик присос наружного воздуха через всякого рода неплотностях в обнуровке, это ухудшит условия теплопередачи, снизится производительность за счет повышенной потери с отходящими газами. Поэтому необходим контроль разряжения перед дымососом.

Метан в смеси с воздухом создают взрывоопасную газовоздушную смесь, взрывающуюся от источника открытого огня. Она действует на человека удушающе и отравляюще, поэтому необходимо контролировать содержание метана CH4 в помещении.

При погасании факела, топка котла и помещение заполняются газом, и может произойти взрыв.

Для предотвращения этого предусмотрен контроль по наличию пламени в топке котла.

Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых могут привести к аварии, несчастным случаям или серьезному нарушению технологического режима. К ним относятся:

·   повышение температуры воды за котлом;

·   понижение и повышение давления газа;

·   понижение давления воды в обратном трубопроводе;

·   наличие пламени;

·   понижение давления воздуха;

·   повышение разряжения дымовых газов;

·   понижение расхода газа;

·   повышение O2 в дымовых газах.

Оперативный технологический персонал при оповещении его устройствами сигнализации о нежелательных событиях должен принять соответствующие меры по их ликвидации. Если эти меры окажутся не эффективными и параметр, характеризующий состояние ТОУ достигнет аварийного значения, должны сработать системы противоаварийной защиты, которые автоматически по заданной программе перераспределяют материальные и энергетические потоки, включают и отключают аппараты объекта с целью предотвращения взрыва, аварии, несчастного случая, выпуска большого количества брака.

Котел подлежит защите при отклонении следующих параметров:

·повышение температуры воды за котлом;

·повышение или понижение давления воды за котлом;

·понижение давления воздуха;

·повышение или понижение давления газа;

·уменьшение разряжения в топке котла;

·повышение давления обратной воды;

·погасание факела в топке котла.

Защита заключается в автоматическом прекращении подачи топлива при отклонении любого из вышеперечисленных параметров.

7. Обоснование выбора средств автоматизации

Автоматические устройства должны выбираться в рамках Государственной Системы Приборов. Средства автоматизации должны быть выбраны технически грамотно и экономически обосновано. Конкретный тип автоматического устройства выбирают с учетом особенностей объекта управления и принятой системы управления. При этом предпочтение следует отдавать однотипным, централизованным и серийно выпускаемым устройствам. Это значительно упростит поставку и эксплуатации. В связи с тем, что процесс нагрева воды не относится к числу пожаро- и взрывоопасных, автоматизация осуществляется на основе использования электрических средств. Электрические приборы более точны и отличаются быстродействием по сравнению с пневматическими. Источник энергии у электрических средств автоматизации более прост и надежен. Также отсутствуют ограничения по расстоянию между усилителем и исполнительным механизмом. Электрические регуляторы позволяют легко суммировать различные импульсы.

В проекте использованы приборы системы "Контур-2", так как они выпускаются НЗТА специально для тепловых процессов. Система построена по блочно-модульному принципу. Связь между блоками и модулями осуществляется с помощью сигналов постоянного тока, а точный сигнал легче преобразовать, суммировать и можно использовать многократно.

Для регулирования используются регуляторы РС29. Они обладают высокой точностью и выполняют следующие функции: масштабирование сигнала от датчика, алгебраическое суммирование, введение сигнала задания, формируют и усиливают сигнал расслаивания, световую индикацию выхода.

Функциональные возможности:

-          Регулирование по ПИ, П и трехпозиционному; двухпозиционному законам регулирования, а при использовании динамического преобразователя по ПИД закону.

-          Переключение вида управления с автоматического на ручное и обратно; ручное управление исполнительным механизмом.

-          Сигнализация предельных отклонений регулируемой величины от заданного значения.

Цифровая индикация одного из четырех параметров по выбору (для исполнений с цифровой индикацией):

-          заданного значения регулируемой величины;

-          отклонения регулируемой величины от заданного значения;

-          положения исполнительного механизма;

-          дополнительного параметра.

С регуляторами РС29 работают электрические позиционеры Siemens либо исполнительные механизмы МЭО. Механизмы исполнительные электрические однооборотные постоянной скорости МЭО предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств.

Сигнал с регулятора на исполнительный механизм поступает через трехпозиционный усилитель У29.3М с электромагнитным тормозом.

Тиристорные усилители применяются для управления мощностью электрической нагрузки в одно- и трехфазных цепях переменного тока в схемах автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами.

Блок управления преобразует входные дискретные, импульсные или аналоговые сигналы и обеспечивает гальваническую развязку входных низковольтных цепей и мощного выходного каскада.

Источниками дискретных, импульсных или аналоговых сигналов управления для тиристорных усилителей могут быть как ручные задатчики и блоки управления, так и разнообразные контроллеры (ПЛК) и регуляторы. Мощность нагрузки регулируется за счет широтно-импульсной либо фазоимпульсной модуляции. В зависимости от исполнения тиристорные усилители способны обеспечить оба метода управления, преобразуя импульсные или аналоговые сигналы от контроллеров и регуляторов.

Усилители мощности также используются в качестве бесконтактных устройств управления одно- и трехфазными синхронными и асинхронными электродвигателями, электромагнитными пусковыми устройствами. В этом случае они выполняют следующие функции:

-          усиливают дискретные и импульсные сигналы,

-          обеспечивают пуск и торможение электродвигателя,

-          выполняют защиту от мгновенного реверса,

-          сигнализируют о перегрузке.

Наиболее часто тиристорные усилители применяются для управления электродвигателями электрических исполнительных механизмов постоянной скорости, используемых практически для любой запорной и запорно-регулирующей арматуры неполноповоротного принципа действия: шаровых и пробковых кранов, клапанов, шиберов, поворотных дисковых затворов, заслонок.

В качестве датчиков расхода и давления используются измерительные преобразователи типа "Метран-100", которые предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS485 следующих входных величин:

-          избыточного давления (Метран-100-ДИ);

-          абсолютного давления (Метран-100-ДА);

-          разрежения (Метран-100-ДВ);

-          давления-разрежения (Метран-100-ДИВ);

-          разности давлений (Метран-100-ДД);

-          гидростатического давления (Метран-100-ДГ).

Для питания датчиков стабилизированным напряжением постоянного тока 36В используется блок питания типа БПС-90П/К.

Блоки БПС-90П обеспечивают получение линейной зависимости между формируемым выходным унифицированным токовым сигналом и измеряемым параметром (давление, уровень, разность давлений).

Блоки БПС-90К предназначены для линеаризации статической характеристики преобразователей (датчиков) при измерении расхода по методу перепада давлений на сужающем устройстве.

Функциональные возможности блоков:

-          обеспечивают питание взрывозащищенных преобразователей и датчиков по двухпроводной линии связи, несущей одновременно информацию об измеряемом параметре в виде сигнала постоянного тока;

-          ограничивают электрическую мощность искробезопасной цепи;

-          повышают мощность выходного сигнала датчиков до уровня, обеспечивающего возможность подключения заданной внешней нагрузки (до 2,5 кОм для выходного сигнала 0-5 мА и до 1 кОм для сигналов 0-20 и 4-20 мА);

-          преобразуют электрический токовый сигнал 4-20 мА искробезопасной цепи (двухпроводной линии связи дистанционной передачи) в соответствующий выходной сигнал (0-5; 0-20 или 4-20 мА);

-          обеспечивают визуальную индикацию значения выходного сигнала на 4-х разрядном цифровом табло;

-          обеспечивают сигнализацию ухода значения выходного сигнала за минимальный и максимальный уровни, устанавливаемые предварительно

В качестве вторичных приборов лучше использовать регистрирующие приборы типа РМТ-69. Он работает с любыми датчиками и может измерять любые величины. Одновременно он может выполнять функции показания, регистрации, сигнализации, регулирования и преобразования.

Для регулирования температуры прямой воды изменением расхода газа в зависимости от температуры в общем коллекторе в качестве чувствительного элемента используется термопреобразователь сопротивления платиновый типа ТСП-1088гр100П (поз. 1-1, 1-9). Используется платиновый, а не медный, потому что нужна точность и измеряется высокая температура, так как температура прямой воды является показателем эффективности.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10