Автоматизация теплотехнического контроля за работой парогенератора и оборудования

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Описание технологического процесса

1.2 Описание конструкции объекта

1.3 Обоснование необходимости контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров.

2. Автоматизация объекта

2.1 Выбор средств автоматизации

2.2 Описание схемы автоматизации объекта

2.3 Описание щита КИПиА

2.4 Описание схемы внешних соединений

2.5 Описание схемы принципиальной

2.6 Описание монтажа и наладки системы автоматического регулирования

2.7 Заказная спецификация на оборудование

2.8 Спецификация на монтажные изделия и материалы

3. Экономическая часть

3.1 Смета стоимости средств автоматизации

3.2 Расчет амортизационных отчислений

3.3 Расчет численности рабочих и

3.4 Расчет годового фондов заработной платы специалистов

3.5 Расчет заработной платы

3.6 Смета эксплуатационных затрат

3.7 Расчет экономической эффективности САР

4. Техника безопасности, охрана труда и окружающей среды

4.1 Описание мероприятий по охране труда и окружающей среды

4.2 Инструкция ПТБ обслуживающего персонала цеха КИП

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем . Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению(нагрузке).Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,

приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

увеличивает экономичность работы парогенератора.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенраторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.),предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.

Эксплуатация котлов должна обеспечивать надежную и эффективную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов”Госгортехнадзора, ”Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей”, ”Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей” и др.

На основе указанных материалов для каждой котельной установки должны быть составлены должностные и технологические инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т.п. Должны быть составлены технические паспорта на оборудование, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов различного назначения. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала. Знания обслуживающего персонала должны систематически проверяться.

Эксплуатация котлов производится по производственным заданиям, составляемым по планам и графикам выработки пара, расхода топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды, обязательно ведется оперативный журнал, в который заносятся распоряжения руководителя и записи дежурного персонала о работе оборудования, а так же ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах и мероприятиях по их устранению.

Должны вестись первичная отчетность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирущих приборов и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котлам за определенный период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в определенный условный цвет, установленный ГОСТом. Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Госгортехнадзора, требованиям техники безопасности, санитарно-техническим нормам, требованиям пожарной безопасности.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Описание технологического процесса

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1)процесс горения топлива,

2)процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

3)процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и пердачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.

Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в данном случае ширмовой и коньюктивный, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.

1.2 Описание конструкции объекта

Паровые котлы типа ДЕ паропроизводительностью 10 т/ч, с абсолютным давлением 1,4 МПа (14 кгс/см2) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технологических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления и горячего водоснабжения.

Котлы двухбарабанные вертикально-водотрубные выполнены по конструктивной схеме “Д”, характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны 1,конвективный пучок и образующие топочную камеру 2 левый топочный экран (газоплотная перегородка),правый топочный экран ,трубы экранирования фронтальной стенки топки и задний экран.

Снизу в топку подается нужный для сгорания топлива воздух посредством дутьевых вентиляторов 3.Процесс горения топлива протекает при высоких температурах, поэтому экранные трубы котла воспринимают значительное количество тепла путем излучения.

Продукты сгорания топлива, называемые иначе газами , поступают в котельные газоходы , при этом обогревается поверхность пароперегревателя 4, омывают трубы экономайзера 6, в котором происходит подогрев питательной воды до температуры, близкой к 200 С, поступающей в барабаны котла 1.Далее дымовые газы проходят в дымоход 5 и поступают в воздухоподогреватель7.Из него газы через дымовую трубу выходят в атмосферу. Вода в котел подается по трубопроводу 9, газ-трубопроводу10.Пар из барабана котла, минуя пароперегреватель 4, поступает на паропровод 11.

Одним из важнейших показателей конструкции котлоагрегата является его циркуляционная способность.Равномерная и интенсивная циркуляция воды и паровой смеси способствует смыванию со стены пузырьков пара и газа,выделяющихся из воды, а так же препятствует отложению на стенках накипи, что в свою очередь обеспечивает невысокую температуру стенок(200-400 С),ненамного превышающую температуру насыщения и еще не опасную для прочности котельной стали. Паровой котел ДЕ -10-14 Г принадлежит к котлам естественной циркуляцией.

1.3 Обоснование необходимости контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды . Параметром, характеризующим баланс , является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления , снижение уровня ниже допустимых пределов , может привести л нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег.

Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель ,что вызовет выход его из строя. В связи с этим , к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера .

Барабанам котла с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня воды в барабане котла определяется состоянием материального баланса , то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являются .изменение расхода питательной воды, изменение паросъема котла при изменении нагрузки потребителя, изменение паропроизводительности при изменении при изменении нагрузки топки, изменение температуры питательной воды.

Регулирование соотношения газ-воздух необходимо как чисто физически , так и экономически. Известно , что одним из важнейших процессов , происходящих в котельной установке , является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с газом посредством дутьевого вентилятора . Соотношение газ-воздух примерно составляет 1.10. При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. Не сгоревший газ будет выбрасываться в атмосферу, что экономически и экологически не допустимо. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки, хотя газ будет сгорать полностью, но в этом случае остатки воздуха будут образовывать двуокись азота , что экологически недопустимо, так как это соединение вредно для человека и окружающей среды.

Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом , то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения(примерно 4мм.вод.ст.). При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься , что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.

В питательной воде растворены соли , допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в котловой воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам - твердое вещество , кристаллизующееся в котловой воде. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях барабана и коллекторов.

Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой, которая в данном случае автоматически не регулируется. Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом , доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде , тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередь зависит от доли добавочной воды , в которую входит , в частности , доля теряемой продувочной воды.

Сигнализация параметров и защиты , действующие на останов котла , физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например при упуске воды из барабана , уровень воды в нем понижается , вследствие этого может быть нарушена циркуляция и вызван пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита , предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора , интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела.

Надежность защиты в значительной мере определяется количеством ,схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются на действующие на останов парогенератора ; снижение нагрузки парогенератора; выполняющие локальные операции.

Таблица 1.1 - Технологические параметры

Параметр	ед.изм.	min	норма	max.
Производительность	т/ч	9,5	10,0	10,5
Температура перегретого пара	С	535	540	545
Давление в барабане котла	МПа	1,33	1,40	1,47
Температура питательной воды после экономайзера	С	190	200	210
Расход природного газа	м/ч	237,5	250,0	262,5
Содержание О в отходящих газах	%	1,33	1,40	1,47
Температура отходящих газов	С	180,5	190,0	199,5
Давление газа перед горелками	МПа	0,0475	0,0500	0,0525
Разрежение в топке	мм.вод.ст.	4,75	5,00	5,25
Уровень в барабане	мм	-100	0	+100
Расход питательной воды	м/ч		17
Давление питательной воды	МПа	1,805	1,900	1,995

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБЪЕКТА

2.1 Выбор средств автоматизации

Комплекс приборов и устройств типа “Контур Г” предназначен для построения локальных систем автоматического регулирования теплотехнических процессов в энергетике, промышленном комплексе, системах теплоснабжения и отопления. Комплекс включает в себя четырнадцать исполнений многофункциональных регулирующих приборов с импульсным выходом типа РС 29 и два исполнения трехпозиционного усилителя типа У29.

Комплекс “Контур 2” построен по модельному принципу на современной микроэлектронной элементной базе. Характеризуется расширенными функциональными возможностями, более широким использованием сигналов постоянного тока, повышенной точностью и надежностью, существенно меньшими габаритами и массой по сравнению с комплексом приборов “Контур “

Регулирующие приборы типа РС29 обеспечивают усиление, демпфирование и индикацию сигнала рассогласования. Совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости регуляторы формируют ПИ или ПИД-законы регулирования и позволяют осуществлять ручное управление исполнительным механизмом. В них предусмотрена индикация положения исполнительного механизма, оснащенного реостатными или индуктивными датчиками положения, а также аналого-релейное преобразование по двум каналам с индексацией срабатывания.

В зависимости от модификации приборы могут выполнять дополнительные функции : дифференцирование сигналов по апериодическому закону, нелинейное преобразование сигналов, цифровую индикацию одного из четырех сигналов по вызову. Конструкция регулирующих приборов отличается унификацией. Функциональная структура большинства исполнений приборов может легко изменятся путем перестановки перемычек на специальном коммутационном поле, доступном потребителю, что дает возможность осуществлять аналого-релейное преобразование с демпфированием,вводить сигналы по производной, осуществлять динамическую связь между регуляторами.

Описание схемы автоматизации

Функциональная схема систем автоматизации технологических процессов является основным техническим документом, определяющим структуру и характер систем автоматизации технологических процессов, а также оснащения их приборами и средствами автоматизации. На функциональной схеме дано упрощенное изображение агрегатов, подлежащих автоматизации, а также приборов, средств автоматизации и управления, изображаемых условными обозначениями по действующим стандартам, а также линии связи между ними.

Схема автоматизации регулирования и контроля парового котлоагрегата предусматривают следующие системы:

система автоматического регулирования и контроля тепловой нагрузки котла

система автоматического регулирования и контроля питания котла

система автоматического регулирования и контроля соотношения газ--воздух

система автоматического регулирования и контроля разрежения в топке котла

система автоматического контроля давления

система автоматического контроля температуры

система автоматической отсечки газа

2.2.1 Система автоматического регулирования и контроля тепловой нагрузки

Регулятор тепловой нагрузки работает от двух параметров: 1. Перепад давления, пропорциональный расходу пара создается на диафрагме ДКС 10-200-А/Г (поз.1-2), установленной на паропроводе, преобразуется измерительным преобразователем САПФИР-22ДД-2420 (поз.1-3) в унифицированный токовый сигнал 0-5 мА. и подается на блок извлечения корня БИК-1 (поз.1-4), предназначенный для линеаризации статической характеристики преобразователя САПФИР-22ДД, с выхода которого поступает на регулятор РС 29.0.12 (поз.1-7).

И на вторичный прибор ДИСК-250-2121 (поз.1-6). . 2. Сигнал по изменению давления в барабане котла. Давление в барабане котла измеряется при помощи преобразователя САПФИР-22ДИ-2150 (поз.1-1). Унифицированный токовый сигнал 0-5 мА с преобразователя поступает на регулятор РС 29.0.12 (поз.1-7) и на вторичный прибор ДИСК-250-2121 (ПОЗ.1-5).

В регуляторе происходит суммирование сигналов с преобразователей с заданным значением. Если эти величины равны, то регулятор не оказывает воздействия на объект. Если регулируемый параметр отклоняется от заданного значения, то на выходе регулятора вырабатывается импульсный сигнал,который в усилителе У29.3 (поз.7-8) преобразуется в изменение состояния бескантактных ключей. Усилитель У29.3 имеет три бескантактных ключа для управления исполнительным механизмом МЭО 40/25-0,25Р (поз.1-9), вал которого через систему тяг и рычагов сочленен с регулирующим органом КРП 100,изменяющим подачу газа в топку котла.

2.2.2 Система автоматического регулирования и контроля питания котла

Регулятор питания котла работает по трехимпульсной схеме, используется три приема: расход питательной воды; расход пара; уровень в барабане котла.

Расход питательной воды и расход пара измеряются методом переменного перепада. Перепад давления пропорциональный расходу питательной воды, создаваемый на диафрагме ДКС 10-100-А/Г-1 (поз.2-1), и перепад давления пропорциональный расходу пара, создаваемый на диафрагме ДКС 10-200-А/Г-1 (поз.1-2) измеряются и преобразуются преобразователями САПФИР-22ДД-2420 (поз.1-3;2-2) в унифицированные токовые сигналы 0-5 мА., с выхода измерительных преобразователей САПФИР-22ДД-2420 сигналы подаются на блоки извлечения корня БИК-1 (поз.1-4; 2-3), предназначенные для линеаризации статической характеристики преобразователей САПФИР-22ДД

Сигналы 0-5 мА с блоков БИК -1 поступают на вторичные приборы ДИСК -250-2121 (поз.1-6, 2-5) и на выход регулятора РС 29.0.12 (поз.2-7).

Уровень в барабане котла измряется преобразователем САПФИР-22ДИ-2150 (поз.2-4) и преобразуется в унифицированный токовый сигнал 0-5 мА, который подается на вторичный прибор ДИСК -250-2121 (поз.2-6) и на вход регулятора РС 29.0.12 (поз.2-7).

В случае отклонения одного из указанных параметров регулятор РС 29 воздействует с помощью усилителя У 29.3 (поз.2-8) на механизм МЭО 40/25-0,25 (поз.2-9), который приводит в действие регулирующий орган КРП 100 (поз.2-10), установленный на трубопроводе питательной воды.

2.2.3 Система автоматического регулирования и контроля соотношения газ-воздух

Измерение расхода газа и воздуха производится методом переменного перепада. Перепад давления на диафрагме ДКС 0,6-100-А/Г-1 (поз.3-2) и диафрагме ДКС 0,6-400- А/Г-1 (поз.3-1) измеряется преобразователем САПФИР-22ДД -2420 (поз.3-3;3-4).Сигнал 0-5мА с преобразователя поступает на блок извлечения корня БИК -1 (поз.3-5; 3-6) предназначенной для линеаризации статической характеристики преобразователя САПФИР-22ДД. Сигнал 0-5 мА с блока извлечения корня БИК -1 поступает на вторичный прибор ДИСК -250-2121 (поз.3-8;3-9) и на регулятор РС 29.0.12 (поз. 3-7).

В регуляторе РС 29 происходит суммирование двух поступающих сигналов ,а затем сравнение их с заданным значением. Если регулируемый параметр отклоняется от заданного значения, то на входе электронного блока регулятора появляется сигнал рассогласования. При этом на выходе регулятора вырабатывается импульсный сигнал (24В), который подается на усилитель У29.3. (поз.3-13).Усилитель У29.3 управляет исполнительным механизмом МЭО 40/10-0,25 (поз.3-11), который с помощью регулирующего органа изменяет подачу воздуха. В данной системе ведется коррекция по кислороду (О2) в отходящих газах. Сигнал с индикатора на кислород “Альфа”(поз.3-12) через вторичный прибор ДИСК -250-2121 (поз.3-10) поступает на регулятор РС 29.0.42 (поз.3-14), на его выходе образуется сигнал, который является корректирующим для регулятора РС 29.0.12 (поз.3-7).

2.2.4 Система автоматического регулирования и контроля в топке котла

Давление в топке котла измеряется при помощи преобразователя САПФИР -22 ДИВ -2310 (поз.4-1). Сигнал с преобразователя поступает на вторичный прибор ДИСК -250-2121 (поз.4-3) и на регулятор РС 29.0.12 (поз.4-2). В случае отклонения регулируемого параметра регулятор РС 29,который с помощью усилителя У 29.3 (поз.4-4) запитывает электродвигатель механизма исполнительного МЭО 40/10-0.25Р (поз.4-5), изменяющего положения направляющих аппаратов дымососа.

2.2.5 Система автоматического контроля давления

Давление газа ,воздуха, а также воды измеряется манометрами ОБМ (поз.5-1; 5-2; 5-3).

2.2.6 Система автоматического контроля температуры

Измерение температуры производится с помощью термоэлектрических термометров ТХА -0179 (поз.6-1; 6-2; 6-3). Сигнал с термоэлектрических термометров поступает на вторичный регистрирующий и показывающий прибор КСП -023 (поз.6-4).

2.2.7 Система автоматической отсечки газа

Отсечка газа производится :

1.при повышении давления пара на выходе из парогенератора, а так же при отключении давления газа или воздуха перед горелками, для чего проектом предусмотрены датчики давления типа ДД (поз.7-1; 7-2; 7-3);

2.по наличии пламени в топке котла с помощью прибора контроля пламени Ф.34.2 (поз. 7-4);

3.при снижении температуры пара на выходе из парогенератора с помощью термоэлектрического термометра ТХА-0179 (поз.7-6) и регистрирующего прибора ДИСК-250-2121 (поз.7-7);

4.при перепитке парогенератора водой и упуске воды из барабана с помощью сигнализатора уровня ЭРСУ-3 (поз.7-8;7-9).

Для оповещения используется световая сигнализация АС-220 (поз.HL1-HL9) и звуковая СС1 (поз.HL10). Для опробования и снятия звуковой сигнализации предназначены кнопки КЕ(SB1;SB2).

2.3 Описание компоновки и коммутации щита КИПиА

Описание компоновки панели щита.

Компоновкой называется общий вид щита и размещенные на нем приборы и средства автоматизации.

Компоновка аппаратуры должна обеспечить удобство пользования ими. На рисунке приведен общий вид щитов, разработанный на основе функциональной схемы.

Щиты выполнены в соответствии с типовыми проектами котельных и предназначены для автоматизации котлов серии ДИ, сжигающих природный газ или мазут, производительностью 10 тонн пара в час. Щит и комплект аппаратуры, предназначенный для работы с ним , обеспечивают:

автоматическое регулирование давления пара и уровня воды в барабане котла, расхода воздуха к горелкам, разрежения в топке;

оперативный контроль разрежения в топке, напора воздуха за дутьевым вентилятором, , температуры дымовых газов по тракту и силы тока электродвигателя дымососа, установленными на щите приборами ;

светозвуковую сигнализацию при отклонении давления топлива давления воздуха , давления пара, разрежения в дымоходе, отклонении уровня в барабане котла , погасании факела и аварийная остановка котла.

Щиты устанавливаются в производственных и специальных щитовых помещениях с температурой окружающего воздуха от -35 до +50 С. При компоновке необходимо обращать внимание на эстетику внешнего вида проектируемого щита. Средства автоматизации и аппаратуры управления компонуются функциональными группами в порядке хода технологического процесса.

Аппаратуру на панелях располагают так чтобы дежурному персоналу было удобно наблюдать по показаниям приборов за технологическим процессом. Показывающие приборы и сигнальные средства устанавливают на высоте 800--2100мм, самопишущие приборы на высоте 1000--1600мм, ключи и кнопки на высоте 700--1600мм.

Под каждым прибором помещены рамки с надписями о назначении прибора или измеряемом параметре.

Коммутации единичного щита .

Схема коммутации щита представляет собой обратную сторону передней стенки щита с точным расположением на ней аппаратуры с упрощенным изображением проводки. В щиты и пульты разрешается ввод электрического тока напряжением , не превышающем 400В. При вводе в щиты со средствами автоматизации направленными свыше 250В постоянного и переменного тока рекомендуется тока ведущей части закрывать контуром.

Питающие провода, кабели и импульсные трубки рекомендуется подводить непосредственно к вводному выключателю щита.

Индивидуальные цепи питания средств автоматизации схем управления, сигнализации и т.д. рекомендуется подводить от вводного выключателя к соответствующим выключателям и предохранителям.

Разводка индивидуальных цепей питания должна выполняться согласно принятым решениям в принципиальной схеме.

Для пневматической проводки в щитах и пультах должны применять импульсные трубки , изготовленные из пластмассы, полиэтилена или каких либо сплавов, прокладываются открытым способом или в пластмассовых коробках.

Пневматические линии связи должны быть герметизированы , не иметь утечек воздуха в атмосферу.

Компенсационные провода или кабели, поставленные комплексно с отдельными видами приборов и средств автоматизации, присоединяются непосредственно к их зажимам.

Концы проводов, подключенные к приборам , аппаратам и сборкам зажимов, должны иметь маркировку, соответствующую монтажным схемам щита.

2.4 Описание монтажной схемы

В данном проекте представлен монтаж измерительного преобразователя Сапфир 22 ДД-2420, выполненный для удобства чтения в двух видах : спереди и справа

Измерительный прибор предназначается для измерения и преобразования его в электрический сигнал.

2.5 Описание принципиальной электрической схемы

Принципиальные электрические схемы автоматизации являются проектными документами, расшифровывающими принцип действия и работы узлов, устройств и систем автоматизации, работающих от источника электрической энергии.

Принципиальные электрические схемы автоматизации при помощи показанных на схемах условных графических, буквенных и цифровых изображений и обозначений , дают представление о последовательности работы применяемой электрической аппаратуры и элементов для достижения поставленных задач для упомянутых узлов , устройств и систем.

Принципиальные электрические схемы автоматизации разрабатываются для управления агрегатами, для регулирования технологических процессов, блокировок по технологическим параметрам, аварийной защиты производственных и технологических процессов и предупредительной и аварийной сигнализации.

Данные схемы являются основными чертежами для разработки рабочих монтажных чертежей и проведения пусконаладочных работ и квалифицированной эксплуатации этих узлов, устройств и систем электрического принципа действия. Названия принципиальным электрическим схемам присваиваются в соответствии с функциональным принципам действия запроектированной системы.

При выполнении принципиальных электрических схем используются развернутые изображения элементов.

Принципиальные электрические схемы должны содержать:

цепи силовые;

элементные схемы управления, регулирования, измерения, защитно-блокировочных зависимостей и сигнализации;

контакты аппаратов , приборов и ключей данной схемы, занятые в других схемах и такие же контакты из других схем;

линии связи между приборами, аппаратами или устройствами и их частями , включенными в эту схему;

необходимые пояснения и примечания;

перечень элементов;

Расположение графического текстового материала на каждом чертеже должно быть таким , чтобы оно облегчало чтение этого чертежа.

Принципиальные электрические схемы составляются и вычерчиваются с применением условных графических изображений.

2.6 Описание монтажа и наладки системы автоматического регулирования (САР)

Технология наладки одноконтурных САР. Наладка систем автоматического регулирования включает в себя три стадии:

Работы первой стадии включают изучение проекта автоматизации и подготовку наладочных работ, предмонтажную проверку приборов и средств автоматизации;

Работы второй стадии предусматривают проверку выполнения монтажа; опробование и настройка звеньев систем автоматического регулирования;

Работы третьей стадии состоят из включения и наладки САР, испытаний и сдачи САР в эксплуатацию.

2.6.1 Работы первой стадии

Изучение проекта автоматизации и подготовка наладочных работ.

При изучении проектной документации особое внимание следует обратить на:

характеристики параметров и каналов контроля, регулирования, управления, метрологические требования по этим каналам;

предельные значения параметров контроля и регулирования;

соответствие приборов и средств автоматизации условиям работы на объекте и требованиям метрологии;

соответствие условиям техники безопасности при выполнении наладочных работ на объекте автоматизации.

По результатам проверки и изучения документации составляется:

пояснительная записка;

перечень мероприятий по подготовке наладки, с указанием сроков и путей выполнения работ;

рабочие журналы по отдельным элементам технологического объекта (составляется при необходимости).

2.6.2 Пояснительная записка

Система автоматического регулирования, подлежащая наладке показана на рис. 1. При помощи этой системы регулируется тепловая нагрузка котла, что очень важно при технологическом процессе.

Регулятор тепловой нагрузки работает от двух параметров: 1. Перепад давления, пропорциональный расходу пара создается на диафрагме ДКС 10-200-А/Г (поз.1-2), установленной на паропроводе, преобразуется измерительным преобразователем САПФИР-22ДД-2420 (поз.1-3) в унифицированный токовый сигнал 0-5 мА. и подается на блок извлечения корня БИК-1 (поз.1-4), предназначенный для линеаризации статической характеристики преобразователя САПФИР-22ДД, с выхода которого поступает на регулятор РС 29.0.12 (поз.1-7). И на вторичный прибор ДИСК -250-2121 (поз.1-6). 2. Сигнал по изменению давления в барабане котла. Давление в барабане котла измеряется при помощи преобразователя САПФИР-22ДИ-2150 (поз.1-1). Унифицированный токовый сигнал 0-5 мА с преобразователя поступает на регулятор РС 29.0.12 (поз.1-7) и на вторичный прибор ДИСК -250 -2121 (ПОЗ.1-5).

В регуляторе происходит суммирование сигналов с преобразователей с заданным значением. Если эти величины равны, то регулятор не оказывает воздействия на объект. Если регулируемый параметр отклоняется от заданного значения, то на выходе регулятора вырабатывается импульсный сигнал,который в усилителе У29.3 (поз.7-8) преобразуется в изменение состояния бескантактных ключей. Усилитель У29.3 имеет три бескантактных ключа для управления исполнительным механизмом МЭО 40/25-0,25Р (поз.1-9), вал которого через систему тяг и рычагов сочленен с регулирующим органом КРП 100,изменяющим подачу газа в топку котла.

2.6.3 Перечень мероприятий по подготовке наладки

В перечень мероприятий по подготовке наладки может быть включено:

изготовление необходимой оснастки;

приобретение образцовых средств измерения, вспомогательных материалов и оборудования;

составление графиков обеспечения работ квалифицированными специалистами;

выпуск организационно-распорядительной документации;

подготовка помещения для производственной базы наладочных работ.

2.6.4 Производственная база наладочных работ

Производственной базой является помещение, оборудованное всеми необходимыми, для наладочных работ, стендами, приборами, оснасткой. Помещения должны быть приспособлены для работы с проектной документацией, временного складирования, комплектацией поступающего оборудования, проведения инструментальной проверки, настройки приборов и средств автоматизации , хранения инструмента и оборудования , необходимого для наладочных работ. Помещения должны соответствовать требованиям техники безопасности и производственной санитарии .

2.6.5 Предмонтажная проверка приборов и средств автоматизации

Цель проверки: установление исправности, поступающих на монтаж , приборов и средств автоматизации .

Предмонтажная проверка приборов и средств автоматизации предусматривает проведение внешнего осмотра, подготовительных работ и проверку основных характеристик аппаратуры.

1)Внешний осмотр включает в себя :

проверка комплектности по сопроводительным документам;

проверка соответствия приборов (тип, исполнение и т .п.) требованиям проекта;

проверка наличия клейм и пломб завода изготовителя;

проверка внешних повреждений.

2)Подготовительные работы:

удаление или ослабление элементов крепления применённых на время транспортировки;

проверка состояния электроконтактных поверхностей;

установка проверяемого прибора в рабочее положение;

подбор аппаратуры для проверки характеристик прибора;

сборка проверочной схемы;

подготовка к работе различных механизмов и приборов;

обеспечение нормальных условий в месте проведения работ;

проверка сопротивления изоляции герметичности и т.д.

3)Проверка основных характеристик аппаратуры , например: для измерительного преобразователя -- установка начального значения выходного сигнала, проверка основной погрешности выходного сигнала; для регулирующего прибора - лабораторная проверка технического состояния и измерение параметров, статическая и динамическая настройка и т.д. и т.п.

Проверке не подлежат основные характеристики термоэлектрических термометров, термометров сопротивления, пирометров, ротаметров, индукционных преобразователей расхода, датчиков состава и свойств среды, пускорегулирующей аппаратуры

Для проверки характеристик приборов и средств автоматизации необходимо иметь, например: источник питания, образцовую измерительную аппаратуру, имитатор значений измеряемого параметра, устройство для проверки дополнительных устройств приборов (позиционно-регулирующих сигнализирующих и т.п.), оснастку для установки крепления приборов

Образцовая измерительная аппаратура должна удовлетворять требованию

--предельный допуск абсолютной погрешности образцового прибора при максимальных знаниях входного сигнала

--диапазон измерения входного сигнала (нормирующее значение)

--предельный допуск абсолютной погрешности поверяемого прибора

- постоянная величина

Для измерительных преобразователей образцовые средства измерения должны отвечать условию

Основную погрешность прибора определяют по наибольшей абсолютной погрешности измеряемой в шести точках, соответствующих 0,20,40,60,80,100% диапазона измерения, одновременно определяют вариацию.

2.6.6 Предмонтажная проверка измерительного преобразователя САПФИР 22--ДИ

Перед проведением проверки необходимо выполнить подготовительные работы

дифманометр установить в рабочее положение

проверить герметичность системы(состоящей из соединительных линий и образцового прибора ).

При проведении проверки должны выполнятся следующие операции

установка начального значения выходного сигнала измерительного преобразователя

проверка герметичности между плюсовой и минусовой камерами измерительного блока

определение основной погрешности и вариации выходного сигнала.

Предел допускаемой основной погрешности САПФИР-22 , выраженный в % нормирующего значения или диапазона измерения выходного сигнала , численно равен классу точности поверяемого измерительного преобразователя.

Нормирующее значение равно предельному номинальному перепаду давления (для измерительных преобразователей с линейной зависимостью выходного сигнала от измеряемого перепада давления)

Расчетное значение выходных сигналов , в заданном номинальном перепаде давлений для преобразователей с линейной зависимостью выходного сигнала от измеряемого перепада давлений определяют по формуле:

--начальное значение выходного сигнала .

--верхнее значение (предельное номинальное )выходного сигнала

--предельный номинальный перепад давлений.

На рисунке рассмотрена схема предмонтажной проверки измерительного преобразователя САПФИР--22ДИ.

Схема предмонтажной проверки преобразователя САПФИР--22ДИ.

--измерительный преобразователь САПФИР--22ДИ

--источник питания постоянного тока(22БП--36)

--вольтметр цифровой (Щ 1516)или потенциометр(Р--333)

--магазин сопротивлений МТЛ

--образцовая катушка или магазин сопротивлений

Проверка измерительного преобразователя САПФИР--22ДД производится так же ,как и преобразователя САПФИР--22ДИ

2.6.7 Предмонтажная проверка ДИСК--250

Предмонтажная проверка прибора ДИСК--250 включает в себя внешний осмотр, испытание изоляции на электрическую прочность, измерение электрического сопротивления изоляции, проверка индикации о включении прибора в сеть, проверка заходов указателя, определение быстродействия, проверка допустимого числа полуколебания, определение основной погрешности, определение вариации, проверка индикации о выходе параметра за пределы установок регулирующего и сигнализирующего устройств, проверка индикации обрыва датчика, проверка отклонения скорости вращения диаграмного диска от номинальной.

Порядок поверки основной приведенной погрешности плавно изменяя с помощью реостата величину тока, установить указатель прибора на числовых отметках шкалы последовательно от начала к концу , а затем в обратном порядке, записывая при этом в таблицу величины тока.

Действительную величину измеряемого тока определить по падению напряжения на образцовой катушке сопротивления с помощью образцового потенциометра класса не хуже 0,05.

Вариацию показаний прибора определяют на всех числовых отметках шкалы как разность отсчетов при возрастающих и убывающих значениях измеряемой величины . Определение вариации проводят одновременно с определением основной погрешности прибора.

Величину выброса пишущего устройства проверяют путем измерения наибольшего отклонения линии записи при скачкообразном изменении входного сигнала, соответствующего 30,60,90% диапазона измерения как в сторону возрастающих, так и убывающих значений входного сигнала.

Для определения времени прохождения указателем прибора всей шкалы на образцовом приборе скачкообразно изменяют входной сигнал от значения соответствующего начальной отметке шкалы до значения , соответствующего конечной отметке шкалы. Секундомером измеряют время, за которое указатель прибора достигнет начала отметки шкалы. Таким же образом измеряют время прохождения указателем всей шкалы в направлении от конца к началу шкалы. Время прохождения указателем всей шкалы определяют как среднее арифметическое из четырех измерений .

2.6.8 Проверка технического состояния и измерение параметров регулирующего прибора РС29.0.12

Обобщая материал технического описания и справочного пособия ,можно составить схему и методические рекомендации для проверки и измерения параметров регулирующего прибора РС29.0.12, у которого измерительное и регулирующее устройства совмещены в одном модуле ИР029.

Работы по проверке технического состояния и измерению параметров приборов включают следующие операции.

внешний осмотр

проверку сопротивления изоляции

проверку общей работоспособности прибора

проверку предельных значений диапазона изменения задания порогов срабатывания , зоны возврата и выходных сигналов при аналого-релейном преобразовании

проверку выходных напряжений

проверку зоны нечувствительности

проверку коэффициента передачи

проверку постоянной времени интегрирования

проверку длительности импульсов

проверку времени демпфирования

При внешнем осмотре проверяют комплектность регулятора по сопроводительным документам, устанавливают наличие пломб завода-изготовителя, отсутствие внешних повреждений, соответствие приборов (тип, исполнение и т.п.)требованиям проекта.

Измерение электрического сопротивления изоляции производится мегаметром с напряжением постоянного тока 100--200В. при отключенных от прибора всех внешних проводок.

При проверке соединяют между собой по группам входные и выходные контакты, а за тем определяют сопротивление изоляции между каждой из групп контактов и корпусом прибора. Измеренное сопротивление должно составлять не менее 100 Ом .

Для проверки прибора РС 29.0.12 собирают схему согласно рисунку

Обозначения элементов схемы:

PV1,PV2,PV3--вольтметры постоянного тока класса точности не ниже 0,1(диапазоны измерения 0.1,0.10,0.100 В)

G1--регулируемый источник напряжения (ИН) постоянного тока, диапазон выходного сигнала от 0 до 13 В

R1,R2--резисторы (360 Ом)

R3,R4--резисторы (180 Ом)

R5,R6--резисторы (300 Ом)

R7--резистор (100 Ом)

R8--резистор (20 Ом)

С1,С2--конденсаторы (4 мкФ)

Р1,Р2--электросекундомеры (0.1,0.30 с)

S1.S6--переключатели

В1--переключатель дифтрансформаторный(ДТП)

Рис.

Исходное положение органов настройки регулятора перед проверкой :

переключатель рода работы -- (автоматическое )

оперативный задатчик - среднее

потенциометры , --100%

коэффициент передачи широкодиапазонного задатчика К -- крайнее левое

потенциометры , , -- крайнее левое

потенциометры , , -- крайнее правое

потенциометр -- среднее

переключатель режима работы -

замыкатель множителя --

замыкатель знака корректора-- (плюс )

Исходное состояние элементов схемы:

сигнал источника напряжения ИН равен 0

положение плунжера дифтрансформаторного преобразователя ДТП - среднее

положение переключателей, как показано на рис.

Перед проверкой работоспособности всего прибора целесообразно проверить баланс регулирующего устройства (РУ) модуля ИР 029.

Переводят переключатель 2 в положение 0 . Остальные элементы схемы и органы настроек должны быть в исходном положении.

Подают напряжение питания 220 В на клеммы 1,2 прибора. Если индикаторы и не включаются , то начинают проверку общей работоспособности . Если же оба , или один включен, то следует произвести балансировку регулирующего устройства , воспользовавшись для этой цели рекомендациями справочного пособия.

Возвращают ключ 2 в положение 1. Выключают питание. Проверяют работу измерительной схемы прибора. Контроль сигнала рассогласования осуществляют по индикатору и вольтметру 1, подключенному к гнездам и .

Проверку целесообразно проводить по тем входам прибора, которые предполагается использовать.

Для прибора РС 29.0.12 замыкатель знака корректора устанавливают в положение + , корректор К --100%, орган

в крайнее правое положение. Изменяя сигнал от ДТП устанавливают сигнал равным -10В. При этом индикатор должен отклонятся влево на всю шкалу и включаться индикаторы и . При исходных положениях органов настройки органам К и оперативным задатчиком балансирует регулятор ,моменту баланса соответствует выключение индикаторов, при этом индикатор должен остановиться на отметке 0 шкалы.

Оперативный задатчик поворачивают вправо на 0,5% относительно положения баланса, при этом должен включиться индикатор .

Оперативным задатчиком балансируют регулятор .

Орган поворачивают в крайнее правое положение . В этом случае индикаторы и должны включиться при повороте оперативного задатчика вправо и влево приблизительно на 2,5 % относительно положения баланса.

Орган поворачивают в крайнее левое положение . Балансируют регулятором оперативным задатчиком. Орган -- на отметку 0,8 шкалы. Переключатель режима - ПИ.

Оперативный задатчик резко поворачивают в крайнее правое положение . Индикатор должен включиться на 1--3с, затем выключиться и в дальнейшем включаться периодически , и длительностью примерно 0,1с, время между импульсами должно быть примерно 1,5--4с. При этом ,если замыкатель множителя . установить в положение 10 , то время между импульсами должно увеличиться примерно в 10 раз, если же установить на отметку 3 шкалы и повернуть вправо орган , то длительность импульсов должна увеличиваться и при крайнем правом положении . длительность включения индикатора должна быть примерно 0,7--1,5с.

Переключатель рода управления -- (ручное) . Измеряют напряжение на клеммах 7,13 и 9,13 при нажатии органа ручного управления нагрузкой в сторону и соответственно.