Основными регулируемыми параметрами при работе установки являются - влажность воздуха , подаваемого на производство, температура воздуха на выходе из установки, поток (производительность нагнетающего вентилятора),температура воздуха реактивации осушительного колеса.

Влажность воздуха - поддерживается в заданном диапазоне степенью открытия заслонки, перепускающей поток помимо осушающего ротора. При полностью открытой заслонке весь воздух проходит, минуя осушительную секцию. По мере её закрытия часть потока направляется через ротор и, таким образом, общая влажность воздуха понижается.

Температура воздуха - в зависимости от требований процесса должна меняться в широком диапазоне (5-60 С°). Выполнение данных условий обеспечивается установкой теплообменных панелей на входе в установку и на выходе из нее. На входе устанавливается нагревающий теплообменник, на выходе охлаждающий.Подача пара в теплообменник осуществляется регулирующими клапанами с пневматическим приводом. Для управления проходным сечением клапана (положением штока) применена комплектация клапана в сборе с электропневматическим позиционером, управляющим давлением сжатого воздух, подаваемого на пневмопривод, в зависимости от сигнала, поступающего с контроллера.

Техническая характеристика клапанов (регуляторов):

Производитель - Spirax sarco

Модель - spira trol-k

Пневмопривод - PN 9100

Позиционер - электропневматический - EP 5

Рабочее давление - 6 бар

Управление потоком - производится изменением частоты вращения нагнетающего вентилятора. Частота вращения изменяется с помощью частотного преобразователя (Danfoss ,модель vlt 6000).Аналогичный частотный преобразователь применяется для контроля частоты вращения вытяжного вентилятора.

Техническая характеристика вентиляторов :

Производитель - Twin city fan&blower co.

Тип - RBO-SW class 32 size 919

Частота вращения - 0-2315 об/мин.

Производительность - 330 м3/мин

Электродвигатель - Marathon electric model TFC

Мощность электродвигателя - 50 НР

Техническая характеристика частотного преобразователя:

Сетевой источник питания (L1, L2, L3):

Напряжение питания 380-460 В .......... 3 х 380/400/415/440/460 В ± 10%

Частота источника питания .................................................. 50,60 Гц ± 1%

Макс. асимметрия напряжения источника питания ...................... ±3%

VLT 6002-6011/380-460 B и 550-600 В и VLT 6002-6005/200-240 B ... ±2,0 % от номин. напряж. питания

Коэффициент активной мощности (л) 0,90 при номинальной нагрузке

Коэффициент реактивной мощности (Cos ?) единицы (>0,98)

Число переключений на входах питания L1, L2, L3 прибл. 1 раз в 2 мин

Макс. значение тока короткого замыкания........................... 100.000 А

Выходные характеристики VLT (U, V, W):

Выходное напряжение .............................. 0-100% напряжения питания

Выходная частота ..................................... 0-120 Гц, 0-1000 Гц

Номинальное напряжение двигателя, блоки 380-460 В 380/400/415/440/460/500 В

Номинальное напряжение двигателя, блоки 550-600 В ....... 550/575 В

Номинальная частота двигателя .............................................. 50/60 Гц

Скорость переключений на выходе .......................... Неограниченна

Времена разгона/замедления .................................... 1-3600 с

Характеристики крутящего момента:

Пусковой момент .......................................................... 110% на 1 мин

Высокий пусковой момент (параметр 110) Макс. момент: 160% за 0.5 с

Момент разгона ........................................................................100%

Момент перегрузки ................................................................. 110%

Температура потока реактивации - контролируется изменением подачи пара на теплообменник, установленный перед рабочим колесом в осушительной секции установки. Скорость потока меняется в зависимости от частоты вращения вентилятора реактивации, регулируемой частотным преобразователем. В зависимости от требований процесса изменяется поток воздуха, проходящий через осушительный ротор, при этом в осушительной секции меняется температура потока для обеспечения необходимой степени осушения рабочего колеса . Температура потока реактивации изменяется в диапазоне 20-90С°.

Система автоматизированного управления технологическим процессом построена на базе контроллера SIEMENS SIMATIC S7-300.

Контроллеры SIMATIC S7-300 характеризуются: 

· высокой плотностью монтажа сигнальных модулей (до 32 канала на модуль)

· малой глубиной монтажа контроллера в шкафу управления благодаря .утопленным. и закрытым в корпусе контроллера штекерным соединениям и работой без принудительного охлаждения

· возможностью расширения до 32 модулей, располагающихся на 4 носителях модулей

· большим спектром дополнительных функциональных и коммуникационных модулей, расширяющих возможности ЦПУ

· наличием сигнальных модулей, работающих во взрывоопасных зонах

Конструктивные особенности Программируемые контроллеры S7-300 включают в свой состав: 

· Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться различные типы центральных процессоров.

· Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов, в том числе и модули Ex-исполнения.

· Коммуникационные процессоры (CP) для организации сетевого обмена данными через Industrial Ethernet, PROFIBUS, AS-Interface или через PtP интерфейс.

· Функциональные модули (FM) . интеллектуальные модули для решения задач скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и других.

· Интерфейсные модули (IM), позволяющие производить подключение стоек расширения к базовому блоку контроллера.

· Блоки питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного или постоянного тока. 

В качестве операторской станции использован промышленный компьютер фирмы «Xycom», позволяющий вести оперативный контроль за ходом процесса и позволяющий корректировать ряд параметров в режиме реального времени. Местное управление установкой не предусмотрено (за исключением кнопки аварийной остановки).

Требования к системе автоматизации

Трубопровод питания

На котле применена однониточная схема питания. Узел питания (основная арматура питательного блока) выполнен в виде самостоятельного блока, устанавливаемого на отметке пола котельной.

На основном трубопроводе Ду - 175 последовательно установлено 2 регулирующих клапана Ду - 175 и обводами Ду - 100, Ду - 50 и Ду - 20 для того, чтобы облегчить условия работы регулирующих клапанов, особенно при большом перепаде на клапане из-за несоответствия напора насоса и давления в барабане котла и при малых расходах (условия «узкой щели»), если даже перепад давления невелик.

Установка 2-х регулирующих клапанов снижает перепад давления на один клапан и улучшает условия автоматического регулирования, т. к. дифференциальный регулирующий клапан поддерживает постоянный перепад давления на клапане, регулирующем подачу воды в котел.

Работа клапанов в условиях узкой щели при малом расходе исключается благодаря наличию параллельных ниток различного диаметра в узле питания, а именно:

Ду - 20 с дроссельной шайбой -- включается при пониженных давлениях в котле в начале растопки.

Ду - 50 - включается при повышении давления и производительности при растопке котла и прогрева трубопровода,

Ду - 100 - включается при сниженных нагрузках котла.

Ду - 175 - основная питательная линия.

Суммарная пропускная способность ниток Ду - 50 и Ду - 100 обеспечивает полную нагрузку котла (в аварийном случае).

Основные регулируемые величины котла -- расход перегретого пара Dп.п., давление рп.п. и температура tп.п.

При этом расход пара может изменяться в широком диапазоне, а давление и температура поддерживаются в сравнительно узких пределах допустимых отклонений, что обусловливается требованиями заданного режима работы турбины.

Температура перегрева пара поддерживается вблизи заданного значения, посредством изменения расхода охлаждающей воды Dвпр. на пароохладитель 7 (рис.1.2-1). Давление пара отклоняется от заданного значения во всех случаях небаланса между количествами потребляемого пара Dп.п. и генерируемого (вырабатываемого) в экранных трубах Dб. Небаланс устраняется посредством регулирования тепловыделения в топке, главным образом изменением подачи топлива.

Кроме названных, следует поддерживать в пределах допустимых отклонений следующие величины:

- уровень воды в барабане Hб (регулируется изменением подачи питательной воды Dп.в.);

- разрежение в верхней части топки Sт (регулируется изменением производительности дымососов, отсасывающих дымовые газы из топки);

- оптимальный избыток воздуха за пароперегревателем (регулируется изменением производительности дутьевых вентиляторов, нагнетающих воздух в топку); автоматизация воздух адсорбционный осушитель

- солесодержание котловой воды в пересчете на NaCl (регулируется изменением расхода воды Dпр., выпускаемой из барабана в сепаратор непрерывной продувки).

Паровой котел как объект управления представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами (рис. 1.4-1). Однако явно выраженная направленность участков регулирования по основным каналам регулирующих воздействий, таким как расход питательной воды Dп.в. - уровень Hб, расход воды на впрыск Dвпр - перегрев tп.п., расход топлива Вт - давление рп.п. и др. позволяет осуществлять стабилизацию регулируемых величин с помощью независимых одноконтурных систем, связанных лишь через объект управления. При этом регулирующее воздействие того или иного участка (сплошные линии на рис. 1.4-1) служит основным способом стабилизации регулируемой величины, а другие воздействия (пунктирные линии) считаются по отношению к этому участку внутренними или внешними возмущениями.

Схема взаимосвязей между выходными и входными величинами в барабанном котле

Система автоматического регулирования барабанного парового котла в целом состоит из отдельных замкнутых систем:

1) давления перегретого пара рп.п. и тепловой нагрузки Dq;

2) избытка воздуха в топке, определяемого содержанием O2 за пароперегревателем, - экономичности процесса горения;

3) разрежения в верхней части топки ST;

4) температуры перегрева пара tп.п;

5) питания котловой водой;

6) качества котловой воды.

Пределы изменения параметров и требования к точности регулирования.

Согласно журналу предупредительной сигнализации [6], основные регулируемые параметры должны находится в пределах до уставки срабатывания сигнализации, которая свидетельствует об отклонении параметра от заданных пределов.

Кроме того, для экономичности процесса горения содержание кислорода O2 в уходящих газах при номинальной нагрузке и сжигании пылевидного топлива должно находиться в пределах 3 - 5 %; при сжигании газа ~ 0,5 1,5 %.

Описание и анализ существующей системы автоматизации

Процессы преобразования и распределения тепловой и электрической энергии на ТЭЦ почти полностью механизированы и в значительной степени автоматизированы.

Механизацией в промышленном производстве обычно называют применение машин и специальных устройств или приспособлений, заменяющих физический труд человека. На ТЭС в этих целях используются передвижные подъемные краны и экскаваторы (разгрузка и перегрузка твердого топлива), механические и гидравлические транспортеры сыпучих материалов (угля и золы), электроприводы запорных и регулирующих органов (клапанов, задвижек), электроприводы вспомогательных механизмов (тягодутьевых машин, насосов, углеразмольных мельниц и др.). Человек в механизированном производстве призван непрерывно управлять машинами, механизмами и установками (включать или отключать их в требуемом порядке) и наблюдать за их действием.

Под управлением в технических системах понимается функция (работа, исполнение командных сигналов), обеспечивающая поддержание заданных режимов эксплуатации технологического оборудования и достижение поставленных целей.

Автоматизацией механизированного производства называют применение технических средств (от простейших измерительных приборов и регуляторов до современных электронных вычислительных машин) и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах выработки, преобразования и передачи энергии (материалов, информации).

Научно-технический прогресс в современном промышленном производстве в значительной мере связан с автоматизацией.

К настоящему времени автоматизация производства выделилась в самостоятельную отрасль науки и техники, в которой разрабатываются вопросы теории автоматического управления и автоматические системы регулирования производственных процессов, создаются и внедряются необходимые технические средства.

Автоматизация тепловой части электрических станций осуществляется с помощью систем управления, которые выполняют:

1) дистанционное управление или управление машинами и механизмами на расстоянии;

2) теплотехнический контроль текущих значений параметров технологического процесса;

3) технологическую сигнализацию о состоянии основного и вспомогательного оборудования;

4) автоматическое регулирование технологических процессов и управление основными и вспомогательными установками;

5) автоматическую защиту основного и вспомогательного оборудования от возможных повреждений в процессе эксплуатации;

6) автоматическую блокировку, обеспечивающую включение или отключение машин и механизмов в заданной последовательности.

Взаимодействие между объектом и оператором в процессе управления осуществляется с помощью комплекса технических средств измерений и сигнализации, дистанционного управления, автоматического регулирования и автоматической защиты теплового оборудования. Перечисленные средства образуют одноименные подсистемы, с помощью которых осуществляется автоматизированное управление отдельными агрегатами и технологическим процессом на ТЭЦ в целом.

Средства отображения информации. Для измерения технологических параметров, необходимых для ведения процесса и оценки текущих значений ТЭП, предназначены средства отображения информации (СОИ). Вся информация поступает от объекта в систему управления с выхода первичных измерительных преобразователей (терморезисторов, дифференциальных манометров и т. п.). Дальнейшее преобразование сигналов в форму, удобную для непосредственного восприятия оператором, осуществляется с помощью СОИ, предназначенных для одноканальных, многоканальных и множественных измерений.

Одноканальные измерения и сигнализация осуществляются с помощью измерительных приборов, вырабатывающих информационные сигналы в форме, доступной для наблюдения по одному из параметров в одной из точек технологического тракта котла. Например, аналоговые, цифровые, показывающие и самопишущие приборы, снабженные шкалой (циферблатом) или устройством световой (звуковой) сигнализации для наблюдения записи или сигнализации текущих значений расхода, температуры, давления и других величин.

Многоканальные измерения осуществляются с помощью многошкальных или многоточечных приборов с одной шкалой с ручным или автоматическим переключением каналов измерения.

Средства отображения информации способствуют повышению надёжности и экономичности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования котла и расширению зоны обслуживания оперативного персонала.

Средства дистанционного управления (ДУ). Назначение дистанционного управления состоит в передаче воздействий оператора на исполнительные механизмы (электрифицированные задвижки, клапаны, заслонки, пусковые устройства электроприводов насосов, вентиляторов, пылепитателей и т. п.).

Прямое дистанционное управление осуществляется по цепочке: оператор -- ключ (кнопка) управления -- пусковое устройство (ПУ) электропривода -- исполнительный механизм.

Наблюдение за положением регулирующего органа в обоих случаях осуществляется с помощью измерительного прибора -- указателя положения (УП).

Средства автоматического непрерывного регулирования. АСР на котле поддерживает заданную производительность теплоэнергетической установки, удерживает технологические параметры около заданных значений или изменяет их по определенному закону (осуществлять программное регулирование), а также осуществляет динамическую оптимизацию отдельных процессов.

Работа АСР осуществляется по цепочке: первичный преобразователь сигнала -- регулирующий прибор (регулятор) -- пусковое устройство -- исполнительный механизм регулирующего органа. Вмешательство оператора в работу АСР осуществляется посредством задатчика ручного управления (ЗРУ), устанавливаемого на пульте или щите оператора.

Средства автоматической тепловой защиты (ТЗ). Эти средства предназначены для предотвращения и развития аварий теплового оборудования при отклонении значений регулируемых величин от допустимых пределов. Устройства ТЗ должны срабатывать при отказе или неправильных действиях систем контроля и регулирования, а также, при ошибочных действиях оператора. Устройства тепловой защиты действуют по цепочке первичный измерительный преобразователь -- промежуточный усилитель (реле) -- пусковое устройство -- исполнительный механизм. Обычно тепловые защиты выполняют независимыми от остальных систем по каналам измерений и связи с внешними источниками энергии. Тепловые защиты на ТЭЦ способствуют повышению надежности эксплуатации основного и вспомогательного теплового оборудования и существенному снижению затрат от возможных простоев оборудования и на ремонтно-восстановительные работы.

В данной работе рассмотрим техническое обеспечение систем автоматического регулирования основных параметров котла.

Эффективность системы автоматизации

Автоматизация производственных процессов повышает производительность агрегатов, обеспечивает надежную и экономичную эксплуатацию энергетических установок большой мощности при малом числе обслуживающего персонала, способствует повышению его квалификации. Автоматизация облегчает труд человека, сближает умственный и физический труд, т. е. решает задачи не только технологические и экономические, но и социальные.

Трудовые резервы, освобождающиеся в результате автоматизации, используются на других участках производства. Получение новой специальности или повышение квалификации обеспечивается широким развитием сети производственного обучения, курсов повышения квалификации, стажировкой на передовых предприятиях и т. д.

Затраты на автоматизацию производства окупаются в 3--4 раза быстрее, чем строительство новых предприятий с производительностью, эквивалентной приросту производства на автоматизированных заводах.

Список использованной литературы

1. «Инструкция по обслуживанию котельного агрегата БКЗ-160-100 Ф», пос. Коряжма, 1970 (пересмотрена 04.03.2002);

2. Г.П. Плетнёв. «Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электростанций», Москва, Энергоатомиздат, 1986;

3. В.Ю. Каганов, Г.М. Глинков, М.Д. Климовицкий, А.К. Климушкин «Основы теории и элементы систем автоматического регулирования», Москва, Металлургия, 1987;

4. Г.П.Плетнёв «Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций», Москва, Энергоиздат, 1981;

5. Г.П. Плетнёв «Автоматическое регулирование и защита теплоэнергетических установок электростанций», Москва, Энергия, 1970.

6. Журнал уставок предупредительной сигнализации к/а 2 ТЭЦ-1.

Размещено на Allbest.ru