Автоматизація котлової системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ВСТУП

Під автоматизацією розуміють комплексу засобів, що дозволяють здійснювати виробничі процеси без особистої участі людини, але під її контролем. Автоматизація виробничих процесів призводить до збільшення випуску, зниження собівартості й поліпшення якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, підвищує надійність і довговічність машин, дає економію матеріалів, поліпшує умови праці й техніки безпеки.

Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього керування механізмами. В автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання, обслуговування засобів автоматизації й спостереження за їхньою дією.

Експлуатація засобів автоматизації вимагає від обслуговуючого персоналу високої технічної кваліфікації.

За рівнем автоматизації теплоенергетика займає одне із провідних місць серед інших галузей промисловості. Теплоенергетичні установки характеризуються безперервністю процесів, що протікають у них. При цьому вироблення теплової й електричної енергії в будь-який момент часу повинна відповідати споживаному навантаженню. Майже всі операції на теплоенергетичних установках механізовані, а перехідні процеси в них розвиваються порівняно швидко. Цим пояснюється високий рівень розвитку автоматизації в тепловій енергетиці.

Автоматизація дає значні переваги:

1) зменшення чисельності робочого персоналу, тобто підвищення

продуктивності його праці;

2) призводить до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

3) збільшує точність підтримки параметрів виробляємої пару;

4) підвищує безпеку праці й надійність роботи устаткування;

5) збільшує економічність роботи парогенератора.

Автоматизація парогенераторів передбачає автоматичне регулювання, дистанційне керування, технологічний захист, теплотехнічний контроль, технологічні блокування й сигналізацію.

Автоматичне регулювання забезпечує без зупинний хід процесів, у парогенераторі (живлення водою, горіння, перегрів пару та інше).

Теплотехнічний контроль за роботою парогенератора й устаткування здійснюється за допомогою показуючих та самопишучих приладів, що працюють автоматично. Прилади теплотехнічного контролю розміщують на панелях, щитах керування, по можливості зручно для спостереження й обслуговування.

Технологічні блокування виконують при пусках і зупинках механізмів парогенераторної установки, а також у випадках спрацьовування технологічного захисту. Пристрої технологічної сигналізації інформують черговий персонал про стан устаткування, попереджають про наближення параметра до небезпечного значення, повідомляють про виникнення аварійного стану парогенератора і його устаткування. Застосовуються звукова й світлова сигналізація.

Експлуатація парових котлів повинна забезпечувати надійне й ефективне вироблення пару, необхідних параметрів і безпечні умови праці персоналу. Для виконання цих вимог експлуатація повинна проводитись в точній відповідності із правилами й нормами, описаних у "Правила безпечної експлуатації парових котлів".

На основі зазначених вище матеріалів для кожної котельної установки повинні бути складені посадові й технологічні інструкції з обслуговування устаткування, ремонту, техніки безпеки, попередження й ліквідації аварій і тому подібне. Повинні бути складені технічні паспорти на устаткування, виконавчі, оперативні й технологічні схеми трубопроводів різного призначення. Знання інструкцій, режимних карт роботи котлів й зазначених матеріалів є обов'язковим для персоналу і повинні систематично перевірятися.

Експлуатація котлів проводиться по виробничих завданнях, що встановлюються за планами й графіками вироблення пару, витрати палива, витрати електроенергії на власні потреби. Обов'язково ведеться оперативний журнал, у який заносяться розпорядження керівника й записи чергового персоналу про роботу устаткування, і так само ведеться ремонтна книга, у яку записують відомості про виявлені дефекти й заходи щодо їхнього усунення.

Повинні вестися первинна звітність, що складається з добових відомостей по роботі агрегатів і записів реєструючих приладів і вторинна звітність, що включає узагальнені дані по котлах за певний період. Кожному котлу привласнюється свій номер, всі комунікації фарбуються в певний умовний колір. Установка котлів у приміщенні повинна відповідати вимогам техніки безпеки, санітарно-технічним нормам, вимогам пожежної безпеки.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТА АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ЙОГО СПЕЦИФІКА

Паровим котлом називається комплекс агрегатів, призначених для одержання водяної пару. Цей комплекс складається з ряду теплообмінних пристроїв, зв'язаних між собою, які призначені для передачі тепла від продуктів згорання палива до води й пару. Під час роботи в котлоагрегатах утворюються два взаємодіючих один з одним потоки: потік робочого тіла й потік теплоносія, що утворюється в топці. Результатом такої взаємодії є пара заданого тиску й температури.

Основними процесами які відбуваються в котельній установці є:

1)процес горіння палива;

2)процес теплообміну між продуктами згорання та водою;

3)процес пароутворення, що складається з нагрівання води, її випаровування й

нагрівання отриманої пару.

Горіння палива є суцільним фізико-хімічним процесом. Хімічна сторона горіння являє собою процес окислення його горючих елементів киснем.

Інтенсивність горіння, а також економічність і стійкість процесу горіння палива залежать від способу підведення й розподілу повітря між частками палива. Процес горіння умовно поділяють на три стадії: запалювання, горіння й догорання.

Розрахунок процесу горіння зводиться до визначення кількості повітря в м3, необхідного для згорання певного обсягу палива.

Процес теплообміну в котлі проходить через водогазонепроникні теплопровідні стінки, що називаються поверхнею нагріву. Поверхні нагріву виконуються у вигляді труб. Всередині труб відбувається безперервна циркуляція води, а зовні вони обмиваються гарячими топочними газами.

Інтенсивність теплопередачі тим вище, чим вище різниця температур теплоносіїв та швидкість їхнього переміщення відносно поверхні нагріву.

Утворення пару в котлоагрегатах протікає з певною послідовністю, і починається воно в екранованих трубах. Цей процес протікає при значній температурі й тиску. Зі збільшенням температури інтенсивність пароутворення зростає.

Паровий котел типу ДКВР 10/23.

Паровий котел типу ДКВР призначений для виробництва технологічнї пару, яка використовується в якості джерела теплозабеспечення та енергетичних котлах промислових електростанцій малої потужності.

Котли типу ДКВР (двохбарабанні водотрубні реконструйовані) з природною циркуляцією потужністю від 2.5 до 20 тон за годину випускаються слідучіх марок: ДКВР-2.5-13; ДКВР-4-13; ДКВР-4-13-250 С; ДКВР-6.5-13; ДКВР-6.5-13-250 С; ДКВР-6.5-23; ДКВР-6.5-23-370 С; ДКВР-10-13; ДКВР-10-13-250 С; ДКВР-10-23;ДКВР-10-23-370 С; ДКВР-10-39-440 С; ДКВР-20-13; ДКВР-20-13-250 С; ДКВР-20-23.

Перша цифра після найменування котла означає продуктивність, друга - тиск пару на виході з котла, третя - температуру перегрітої пару.

Котли ДКВР мають екрановану топочну камеру. Труби бокових екранів в котлі продуктивністю до 10 тон за годину при тиску 10 і 23 ат є екранованими також фронтальна і задня стінки топки.

Поперечно розташовані барабани з'єднані розвальцьованими в них гнутими кип'ятильними трубками, які утворюють кип'ятильний пучок.

Перед кип'ятильним пучком котлів продуктивністю до 10 тон за годину розташована топочна камера, яка ділиться на дві частини: власне топку та камеру догорання, яка утворюється шляхом установки шамотної стінки на задньому порозі між першим і другим рядами трубок кип'ятильного пучка. Таким чином, перший ряд трубок кип'ятильного пучка являється заднім екраном камери догорання. В середині кип'ятильного пучка є чугунна перегородка, яка ділить його на два газоходи. Обидві перегородки виконані таким чином, що димові гази омивають пучки поперечно, здійснюючи оберт в горизонтальній площині. Вивід газів із топки та вихід газу з котла асиметричний.

У котлів з пароперегрівачем між першим та другим рядом котельного пучка монтується шамотна перегородка (в середній частині), яка розділяє гарячі гази на два потоки. На котлах монтується два пароперегрівачи, розташованих з обох боків котла. Проміжні камери з'єднуються з загальним колектором двома пароперепускними трубами. При наявності пароперегрівника частина труб колекторного пучка не монтується.

Схема циркуляції та сепараційні пристрої.

Живильна врда подається у верхній барабан. Для попередження гідравлічних ударів вода подається через профільовані труби під рівень води в барабані.

Опускними трубками кип'ятильного пучка є трубки останніх рядів пучка, що розташовані в другому газоході.

Бокові екрани котлів продуктивністю до 10 тон за годину включно і тиском 13-23 ат живляться одночасно з верхнього та нижнього барабана. Цим забезпечується більш надійна робота котлів при пониженні рівня води в верхньому барабані .

У котлах продуктивністю 10 та 20 тон за годину фронтові екрани живляться з верхнього барабана, а задні екрани - з нижнього.

В котлах ДКВР-10-39-440 С; ДКВР-10-13та ДКВР-10-39,з короткими верхніми барабанами, застосовується в двох ступенях випаровування з монтажем в другій частині виносного циклону, що дозволяє зменшити відсоток продувки та підвищити якість пари при роботі на живильній воді з підвищеним солевмістом.

В другому ступені випаровування виділена частина трубок кожного бокового екрану.

Бокові екрани першої ступені випаровування мають підвід з нижнього барабану малообігрітими трубами, а відвід пару з верхньої камери - в верхній барабан.

Пароповітряна суміш з верхньої камери екранів другої ступені випаровування потрапляє в виносні циклони, де відбувається відокремлення пару від води, після чого вода по опускним трубкам циклонів поступає в нижні камери екранів, а пара рухається в верхній барабан.

Для полегшення роботи низьких циркуляційних контурів, бокові екрани котлів ДКВР з коротким верхнім барабаном мають рецеркулюючі труби розташовані в боковій стінці топки.

Сепараційні пристрої котлів ДКВР малого тиску складаються з жалюзей та дірчатих листів і застосовуються при підвищеному солевмісті котлової води до (3000 мг/л) та відсутністю особливих вимог до підвищенної якості пари

Частина рідини з підйомних труб переливається через щілини, які утворюються за допомогою стінок барабану та щитками, та направляється безпосередньо до опускних труб, а решта води разом з парою поступає на дзеркало випаровування, де і відбувається їх розділення, після чого пар підіймається вгору, проходить через пластинчатий сепаратор та дірчатий лист, наявність якого забезпечує рівномірне навантаження парового об'єму барабану.

Основними частинами парового котла типу ДКВР є: барабан, екрани, пучки і пароперегрівачі.

Барабани котлів ДКВР тиском до 23 ат виготовляються з низьколегованої сталі марки 16ГС по ГОСТ 5520-62.

Товщина стінок барабанів і днищ для котлів з тиском 13 ат дорівнює 13 мм, для котлів з тиском 23ат -20мм.

Барабани котлів ДКВР тиском до 23 ат мають однакові внутрішні діаметри (1000 мм).

Барабани котлів ДКВР з тиском 32 ат виготовляються Барнаулівським котельним заводом зі сталі маркою 20К за ГОСТ 5520-62 з внутрішнім діаметром 960 мм і товщиною стінок 40 мм.

В верхніх барабанах розміщуються сепараційні і живлячі прилади, а нижні барабани являються шлаковідстойниками.

Лазові перегородження у всіх котлах розташовані на задніх днищах барабанів, а у котлів ДКВР-6.5 і ДКВР-10 з тиском 13 і 23 ат додатково і на передніх днищах верхніх барабанів.

Середній рівень води знаходиться на осі барабану.

Частковий підігрів парового простору барабану котлів з тиском 13 і 23 ат не є небезпечним, так як стінки барабанів в цьому місці охолоджуються потоками пароводяної суміші, яка виходить з труб бокових екранів і крайніх труб кип'ятильного пучка.

У всіх котлах ДКВР, крім котлів зі зменшеним верхнім барабаном, установлюються дві контрольні легкоплавкі пробки. Основне призначення пробок полягає в тому, що у випадку упуску води, легкоплавкий сплав розплавляється і шум пароводяної суміші, який виходить через утворений в пробці канал, слугує сигналом для прийняття мір по зупинці котла.

Легкоплавкий сплав, яким заливаться канал в пробці, повинен плавитись при збільшенні температури стінки барабану до 290-300 °С.

У водному просторі верхнього барабану розміщуються дві всмоктуючи труби (в котлах ДКВР-2,5-одна труба), в нижньому барабані - перфорирована труба для продувки, а в котлах ДКВР від 6.5 до 20 тон за годину - додатково труби прогріву котла паром при розтопці.

Для спостереженням за рівнем води на верхніх барабанах котлів слугують два водо показних прилади, встановлених безпосередньо на трубах виводу водовказника Ф 57?3,5.

Труби виводу водовказника з'єднані сваркою з циліндричною частиною верхнього барабану .

Водопоказні прилади для котлів ДКВР з робочим тиском 13 і 23 ат мають скло "Клінгер" № 6. До водо показних труб приєднуються також манометр.

В парових котлах для виготовлення кип'ятильних труб використовується вуглеводна сталь марок 10 і 20 за ГОСТ 1050-60. Екрани та капілярні пучки виконуються з стальних безшовних труб 51х2.5мм. Боковий екран виконується з кроком 80 мм.

Живильні трубки заднього екрану прикріплюються до нижнього барабана і мають спеціальні насадки для відбору води з верхнього барабану.

В нижніх топках екрану є спеціальні штуцери для зливу води. В котлах з двухступінчатим випаровуваннм штуцери вмонтовані в кожній ступені.

Кип'ятильні трубки усіх котлв мають коридорне розташування. Трубки кип'ятильного пучка всіх котлів ДКВР уніфіковані.

Котли ДКВР виготовляються з виходом димових газів через задню стінку також можливий вихід газів через верхню або Бокову стінку.

Пароперегрівачи виготовляються з труб діаметром 32х3 мм, та монтуються в першому газоході конверторного пучками.

Парові котли також мають ряд допоміжних установок, які необхідні для їхньої роботи: РОУ (редуційноохолоджувальна установка), діаератори та ряд фільтрів, які призначені для очищення живильної води.

Редуційна установка призначена для зниження тиску пару з 13 атм до 7 атм, та для забезпечення парового навантаження бойлерной групи. РОУ забезпечується дистанційним регулятором тиску.Регулятором тиску підтримується тиску пару з точністю 0.2 атм.

Перший рівень зниження тиску пару здійснюється регулюючим клапаном за допомогою золотника, з'єднаного із кривошипом, що закріплений на валику виведеному назовні. На зовнішньому кінці валу закріплений важіль, що за допомогою штанги з'єднаний із КДУ регулятора і золотника. Другий щабель зниження тиску відбувається в змішувальній трубі. Після змішувальної труби пар, через розсширюючий конус потрапляє в трубопровід скороченої пару, на якому розташований аварійно-імпульсний пристрій. Він складається з імпульсного й запобіжного клапанів, що призначені для скидання пари перебільшенні тиску 7 атм.

Аварійно- імпульсний пристрій діє наступним чином. При підвищенні тиску пару в трубопроводе вище 7 атм, відбувається підйом золотника вантажного им-пульсного клапану й відкривається доступ пару із трубопроводу через імпульсний клапан у надпоршневий простір аварійного клапану. Так, як, площа поршня цього клапана більше площі тарілки, то зусилля, що діє на поршень зверху, переборює зусилля від тиску пару, що діє на тарілку цього клапана знизу, і клапан відкривається. Коли тиск пару в трубопроводі понизиться, золотник імпульсного клапану під дією вантажу опуститься й закриє доступ пару в надпоршневий простір аварійного клапану пара, що залишилася в надпоршневому просторі, одержить доступ у вихлопну трубу через імпульсний клапан. Завдяки виходу пари з надпоршневого простору поршень зверху виявиться розвантаженим, і тарілка аварійного клапану під дією пружини й тиску пару з боку трубопроводу закриє вихід пару із трубопроводу в атмосферу.

Коротка характеристика й опис роботи деаератора.

Термічний деаератор атмосферного типу працює під тиском 0.2 0.4 кгс/см2 ( 0.02 - 0.04 МПа ), з температурою води 104 ?С. Ємність бака-72 м3. Згідно ПТЭ -вміст кисню в живильній воді після деаератора не повинне перевищувати 20 мг/кг, показник рН води повинен підтримуватись в межах 9.1-10.1.

Основним призначенням деаератора є повне видалення з води корозійнно - активних газів-головним чином кисню й активної вуглекислоти (вільної), шляхом підігріву живильної води до температури насичення. Нагрівання води до температури насичення відбувається за рахунок подачі в деаератор пару через барботажний пристрій з тиском 0.2-0.4 кгс/см2 (0.02 0.04 МПа). Агресивні гази, що виділились із води видаляються в атмосферу.

Деаератор обладнаний водовказівними скельцями, манометром надлишкового тиску та гідрозатвором.

3 ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ

В сучасних котельних установках теплотехнічний контроль за роботою устаткування здійснюється за допомогою різних контрольно-вимірювальних приладів, вони призначені для автоматичного відновлення заданого режиму роботи всієї котлової установки. По показам цих приладів ведуть оптимальний експлуатаційний режим роботи котлового агрегату, його випробування й налагодження, а також стежать за надійністю й економічністю роботи установки. Тому контрольно вимирювальні прилади мають винятково важливе значення для нормальної роботи котельної установки, тому що вони являются надійним засобом інформації про технологічні, гідравлічні й аеродинамічні процеси, що протікають у котлі.

Регулювання живлення котлових агрегатів і регулювання тиску в барабані котла, головним чином зводиться до підтримки матеріального балансу між відводом пару й подачею води. Параметром, що характеризує баланс, є рівень води в барабані котла. Надійність роботи котлового агрегату багато в чому визначається якістю регулювання рівня. Підвищення тиску, в барабані, зниження рівня води в барабкані котла нижче припустимих меж, може призвести до порушення циркуляції в екранних трубах, в результаті чого відбудеться перегрів стінок .

Підвищення рівня води також веде до аварійних наслідків, тому що зявляється можливість потраплянння води в пароперегрівач, що викличе вихід його з ладу. У зв'язку із цим, до точності підтримки заданого рівня пред'являються дуже високі вимоги. Якість регулювання живлення також визначається стабільністю подачі живильної води. Необхідно забезпечити рівномірне живлення котла водою, тому що часті й глибокі зміни витрати живильної води можуть викликати значні температурні напруги в металі економайзера.

Барабанам котла із природною циркуляцією властива акумулюючи здатність, що проявляється в перехідних режимах. Якщо в стаціонарному режимі положення рівня води в барабані котла визначається станом матеріального балансу, то в перехідних режимах на положення рівня впливає велика кількість збурень. Основними з них є: зміна витрати живильної води, зміна навантаження споживача, зміна паропродуктивності при зміні навантаження горіння, та зміна температури живильної води.

Регулювання співвідношення газ-повітря необхідно, як фізично, так й економічно. Відомо, що одним з найважливіших процесів, що відбуваються в котловій установці, є процес горіння палива. Хімічна сторона горіння палива являє собою реакцію окислення горючих елементів молекулами кисню. Для горіння використається кисень, що знаходиться в атмосфері. Повітря в топку подається з певним співвідношенням з газом за допомогою дуттвого вентилятора . Співвідношення газ-повітря, приблизно, становить 1 до 10. При недотриманні даного співвідношення в топочній камері відбувається неповне згорання палива. Не газ буде викидатися в атмосферу, що економічно й екологічно не припустимо. При надлишку повітря в топковій камері буде відбуватися охолодження топки, хоча газ буде згоряти повністю. Але в цьому випадку залишки повітря будуть утворювати двоокис азоту, що екологічно неприпустимо, оскільке це з'єднання шкідливе для людини й навколишнього середовища.

Система автоматичного регулювання розрідження в топці котла призначена для підтримки горіння, тобто щоб підтримувати стале розрядження (приблизно 4 мм. вод. ст.). Відсутність розрідження в топці призведе до обгорання нижньої частини топки. Димові гази при цьому попадуть у приміщення цеху, що небезпечно для обслуговуючого персоналу. В разі надмірного розрідження виникає небезпечна ситуація, при якій може відбутись відрив факелу. Тому даний контур є необхідним в схемі автоматичного регулювання котла.

Сигналізація параметрів і захисту котла, необхідні, тому що оператор не в силах встежити за всіма параметрами функціонуючого котела. Внаслідок цього може виникнути аварійна ситуація. Сигналізація служить для попередження обслуговуючого персоналу про відхилення параметрів від норми або про аварійний стан устаткування.

Система автоматизації повинна забезпечити надійність й економічність роботи парового котла, звести до мінімуму витрати фізичної праці й значно знизити чисельність обслуговуючого персоналу.

Тому, враховуючі вище зазначені особливості парового котла, необхідно з особливою увагою підходити до питання його автоматизації, а саме вибір засобів автоматизації, з урахуванням економічного ефекту.

4 ОСНОВНІ РІШЕННЯ ПО АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Більшість підприємств харчової промисловості мають котельні установки малої потужності, які призначені для отримання насиченої та перегрітої пару з температурою до 250?С, що використовується на різні технологічні потреби.

Паливо в суміші з повітрям подається через пальник у топку і горить у вигляді факела. Повітря нагнітається за допомогою дуттевого вентилятора. Продукти горіння проходять через димоходи, віддають тепло різним поверхням теплопередачі і викидаються димососом. Живильна вода, підігрівається в економайзері та подається в барабан, який вмонтований у топку котла. Насичена пара збирається в барабані над поверхнею води та подається в пароперегрівач, де випаровуються бризки води, і пара підігрівається до заданої температури.

Основними показниками, які характеризують якість роботи парового котла є тиск, температура та витрата перегрітої пару, витрата пару та живильної води. Відхилення рівня води в барабані в бік зменшення може викликати перегрів барабана та екранних труб, що може призвести до їх руйнування. Підвищення рівня веде до збільшення зволоженості пару.

Нестача палива призводить до зниження паропродуктивності котла, а його надлишок - до недозволеного зростання тиску в барабані. Кількість повітря, яке подається в топку, повинна відповідати кількості палива. Якщо не дотримуватись цієї вимоги, то паливо буде або згорати неповністю, коли буде нестача повітря, або температура топкових газів зменшиться внаслідок надлишку повітря. Недостатнє розрідження в топці погіршує конвективний теплообмін. Високе розрідження погіршує теплообмін через дуже швидке виведення продуктів горіння, що може навіть призвести до відриву факела від пальника. Збільшення солевмісту в котловій воді прискорює утворення накипу, що погіршує теплопередачу. Зниження солевмісту пов'язане зі збільшенням витрати живильної води.

Виходячи з цього, можна сформулювати основні вимоги до системи автоматизації котлоагрегату:

-стабілізація рівня води в барабані котла;

- підтримання заданих параметрів перегрітої пару;

- стабілізація розрідження в топці та димоході;

- підтримання необхідного співвідношення палива та повітря;

- підтримка необхідного солевмісту котлової води.

Крім того, необхідно зазначити, що значне відхилення параметрів котлового агрегату від номінального режиму може призвести до виникнення аварійної ситуації, і навіть до руйнування обладнання. Тому система автоматизації повинна передбачати спеціальні засоби аварійного захисту, які вразі необхідності мусять зупинити процес горіння. До таких аварійних ситуацій відносять:

-збільшення тиску в барабані котла;

- зменшення або збільшення рівня води в барабані котла або температури перегрітої пару;

-погасання факела і зупинка димососа або вентилятора.

Розглянемо схему автоматизації барабанних котлів невеликої потужності типу ДКВР. Схема автоматизації наведена на малюнку 1.

Малюнок 1 - Схема автоматизації котельної установки

Автоматичне регулювання рівня води здійснюється вимірюванням рівня в барабані за допомогою дифманометра 9а, сигнал з якого подається на регулюючій пристрій 9у, який змінює положення регулюючого органу, встановленого на трубопроводі живильної води, за допомогою виконавчого механізму постійної швидкості 9д. Для підвищення запасу стійкості в системі регулювання використовується від'ємний зворотній зв'язок за положенням регулюючого органу.

Температура перегрітої пару вимірюється за допомогою термопар 1 а та 16а. Диференційний пристрій 1у вводить сигнал, пропорційний швидкості зміни температури перегрітої пару після першого ступеня.

Автоматичне регулювання температури перегрітої пару після іншого ступеня паропідігрівника здійснюється шляхом впливу на витрату води, яка випаровується. Враховуючи властивості об'єкта регулювання та високі вимоги до точності регулювання в системі, використовується багатоконтурна АСР, у якій застосовується принцип регулювання як за збуренням, так і за відхиленням.

Автоматичне регулювання розрідження у верхній частині топочної камери здійснюється зміною положення жалюзів на димососі. Розрідження вимірюється тягоміром 6а, сигнал з якого поступає на регулювальний пристрій 6м, який впливає на виконавчий механізм постійної швидкості 6е.

Витрату повітря регулюють шляхом впливу на продуктивність дуттевого вентилятора. Про витрату палива та повітря можна судити за положенням регулювальних органів - заслонки на трубопроводі палива 4м та напрямного апарата дуттевого вентилятори 7е. Регулюючій пристрій, сприймаючи сигнали від датчиків переміщення регулюючих органів 4м та 7е, змінює положення виконавчого механізму 7д, підтримуючи тим самим завдане співвідношення палива та повітря. Для збільшення запасу стійкості в АСР введено від'ємний зворотний зв'язок за тиском повітря після дуттевого вентилятора, який вимірюється тягоміром 7а.

АСР солевмісту котлової води побудована на принципі регулювання за збуренням. Це пояснюється тим, що при постійному солевмісті живильної води кількість солей у барабані котла, які утворюють накип, знаходиться в прямій залежності від витрати пару, що відбирається з барабана. Сигнал, пропорційний витраті пару з камерної діафрагми 11а, конденсаційної посудини та дифманометра 11б, поступає на вхід регулюючого блоку 11м, який впливає на положення заслонки, встановленої на трубопроводі безперервного продування барабана. У системі також використовується зворотний зв'язок за положенням регулюючого органу.

Тиск пару вимірюється манометром з уніфікованим виходом 4а, сигнал з якого подається на регулятор 4б, регулювальна дія якого змінює положення регулюючого органу, оснащеного виконавчим механізмом постійної швидкості 4р. Сигнал від'ємної зворотної дії за положенням регулюючого органу подається, для збільшення запасу стійкості, на вхід регулятора.

За вимогами котлонагляду основні технологічні параметри котлоагрегату треба не тільки контролювати та регулювати, а й реєструвати. Витрату перегрітої пару та живильної води вимірюють камерними діафрагмами 11а та 12а в комплекті з дифманометрами 11бта12б. Вторинні прилади 11г та 12у записують поточні значення витрат і підраховують сумарну кількість речовин. Витрату палива вимірюють витратоміром у складі звужувального пристрою 10а і з'єднаного з ним через розподільні посудини дифманометра 10 б з вбудованим інтегруючим пристроєм.

Температуру перегрітої пару перед колектором ТЕЦ вимірюють термопарою 2а і записують на діаграмі вторинного приладу 2б з сигнальним пристроєм. Системи сигналізації та блокування забезпечують безпеку роботи котлоагрегату.

Системи сигналізації включають світлові та звукові сигнали.

Одна з головних вимог безпечної роботи - безперебійна подача повітря. Сигнал про зупинку дуттевого вентилятора призводить до спрацювання системи блокування, яка припиня подачу палива та відбір перегрітої пару. Сигнал про зниження тиску повітря виробляється реле напору 76, встановленим на місці. Для підвищення надійності захисту сигнал про падіння тиску повітря дублюється вторинним приладом 7у, який працює з датчиком тиску 7а.

Припинення подачі палива здійснюється швидкодіючим електромагнітним клапаном 14о. Відбір перегрітої пару припиняється для захисту парової турбіни від попадання в неї пару з недостатньо високим потенціалом шляхом закриття головної парової заслонки виконавчим механізмом 156. Таке ж блокування здійснюється у випадку падіння тиску в трубопроводі подачі палива до пальників. Сигнал про падіння тиску виробляється вторинним приладом 56, який працює в комплекті з датчиком тиску 5а.

Існує ряд вимог, невиконання яких до виникнення різного роду аварійних ситуацій. Це - погасання факела в топці, зупинка димососа та відсутність розрідження у верхній частині топки, зниження або збільшення тиску пару в барабані, або зниження температури перегрітої пару до гранично допустимих значень.

Сигнал про погасання факела виробляється захисно-запальним пристроєм 13а, чутливі елементи якого реагують на зміну яскравості факела. Сигнал про зниження розрідження в топці виробляє реле напору тяги 6б. Сигнали про зниження або збільшення рівня в барабані котла виробляються вторинними пристроями 8б та 9б, які працюють у комплекті з дифманометрами 8а та 9а. Дублювання приладів виправдовується важливістю сигналу, який контролюється. Тиск у барабані вимірюється манометром 3а, сигнал якого подається на вторинний прилад 3б з вбудованим пристроєм сигналізації. Сигнал про зниження температури перегрітої пару виробляється потенціометром 2б, який працює в комплекті з термопарою 2а.

5. МАТЕРІАЛЬНО - ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ

В даному курсовому проекті реалізовано наступні контури автоматизації:

1) трьох імпульсна схема регулювання рівня в барабані парового котла;

1) регулювання співвідношення паливо повітря;

3) регулювання розрідження в топці.

Контур регулювання рівня виконаний наступним чином . В барабан парового котла вварена зрівноважу вальна посудина СУМ-36(позиція 1а).Вхідний сигнал пропорційний рівню поступа на перетворювач тиску Сапфір 22 ДД (позиція 1а).

Перетворювачі комплексу "Сафір-22" призначені для безупинного перетворення значення вимірюваного параметра - надлишкового тиску, розрідження, гідростатичного і різниці тисків нейтральних і агресивних середовищ, а також перетворення рівня в уніфікований струмовий вихідний сигнал. Перетворювачі призначені для роботи в системах автоматичного контролю, регулювання і керування технологічними процесами в різних галузях промисловості, у тому числі для застосування у вибухонебезпечних виробництвах нафтової, газової і хімічної промисловості, на об'єктах атомної енергетики.

Який має стандартний уніфікований вихідний струмовий сигнал 4..20мА. далі сигнал поступає на вторинний ізодромний регулюючій пристрій РС 29-03-43(позиція 1б).Ці регулятори призначені для побудови локальних систем автоматичного регулювання

Цей регулятор використовується в комплекті з трьохпозиційним підсилювачем У29.3(позиція 1в), т. я. його вихідний сигнал не достатній для комутації кіл живлення виконавчих механізмів. Регулюючій сигнал який поступа від регулятора, підсилюється за допомогою підсилювача і йде на електричний однообертовий виконавчій механізм МЭО-100(позиція 1г).МЭО-100/25-10-79 це електричний виконавчій механізм однообертовий, з номінальним моментом 100Н/м, час оберту25, кут повного оберту складає 10, рік випуску-79.

Виконавчій механізм здійснює керуючій вплив на регулюючій орган, який встановлено на трубопроводі живильної води. Також на регулятор заходить ще два коректуючи сигнали, про витрату пару та живильної води. На трубопроводі пару і води встановлено витратомір змінного перепаду тиску, діафрагма камерна ДКС-6(позиція 2а,3а). Вхідних сигнал пропорційний витраті поступа на

перетворювачі тиску Сапфір 22ДД(позиція 2б,3б). Оскільки вихідний сигнал витратомірів має квадратичну залежність то його заводять на прилад добування кореня квадратного БИК-36М(позиція 2в,3в). Також встановлені прилади множення на постійний коефіцент К1(позиція 2г,3г). Для відображення параметрів встановлено двухканальний вторинний показуючий прилад ІТМ-22(позиція 2д).

Регулювання співвідношення паливо повітря відбувається в відношенні один до десяти. Реалізовано даний контур наступним чином. Від трубопроводу та повітря йде імпульсна лінія до перетворювача тиску Сапфір 22ДИ(позиція 4а,4б), який має стандартний уніфікований вихідний струмовий сигнал 4..20мА. далі сигнал від перетворювачів поступа на мікропроцесорний регулятор МІК-21-05(позиція 4в). Це універсальний одноканальний регулятор. Призначені для автономного і комплексного використання в АСУТП в енергетику, металургії, хімічній, харчовій і іншій галузях промисловості і народному господарстві

- Регулятори дозволяють забезпечити високу точність підтримки значення вимірюваного параметра

- Вимір, контроль і автоматичне регулювання одного технологічного параметра (температура, тиск, витрата, рівень і т.п.)

- Контури автоматичного регулювання з керуванням від ЕОМ. Командний сигнал від регулятора йде до виконавчого механізму МЭО-100(позиція4г), який здійснює керуючій вплив на жалюзі вентилятора.

Регулювання розрідження в топці відбувається наступним чином. Імпульсна лінія з топки йде на перетворювач тиску Сапфір 22ДИВ(позиція 5а), і на мікропроцесорний регулятор МІК-21-05(позиція 5б). Командний сигнал від регулятора йде на виконавчій механізм МЭО-100(позиція 5в), який здійснює керуючій вплив на жалюзі димососа.

6. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Розрахунок діафрагми для вимірювання витрати рідини

Необхідно розрахувати діафрагму для вимірювання витрати води по наступним даним:

- найбільша вимірюєма витрата Qо.max = 5.5510 -3 м3/с;

- середня вимірюєма витрата Qо.ср = 510 -3 м3/с;

- надлишковий тиск води перед звужуючим пристроєм Рн = 58.86104 Па;

- температура води перед звужуючим пристроєм t = 80 ?С;

- внутрішній діаметр трубопроводу D20 = 0.1 м;

- матеріал трубопроводу - сталь 20;

- матеріал діафрагми - сталь Х17;

- густину води - 974.46 кг/м3;

- динамічну в'язкість води - 0.3710 -3 нс/м2;

- коефіцієнт витрати: - 0.6238;

- дифманометр типу "Сапфір" 22ДД.

Розрахунок.

Розраховують за формулою 4.2 абсолютний тиск води перед діафрагмою Р,Па(формула 5.1):

(5.1)

Розраховують за формулою 5.2 діаметр трубопроводу D, м, при робочій температурі (формула 5.2):

(5.2)

Верхня межа вимірювання дифманометра "Сафір" 22ДД Qм.о= 6.9510 -3 м3/с.

Тепер знаходять допоміжну величину С (формула 5.3):

(5.3)

Тепер знаходять номінальний перепад тиску дифманометра ?Рн. (формула 5.4):

Р'п.т = 0.2 кгс/см2 = 19620 Па, m = 0.2 (5.4):

Визначають число Рейнольдса Re (формула 5.5):

(5.5)

Розраховують найбільший перепад тиску ?Рн.д., Па, в діафрагмі (формула 5.6):

(5.6)

Далі знаходять допоміжну величину m? (формула 5.6):

(5.6)

Тепер розраховують значення модуля діафрагми m (формула 5.7):

 (5.7)

Визначають діаметр отвору діафрагми d20, м, при температурі 20 ?С (формула 5.8):

(5.8)

Тепер проводять перевірку розрахунків.

Визначають діаметр отвору діафрагми d, м, при робочій температурі (формула 5.9):

(5.9)

Далі визначають витрату Qo, Па, що відповідає найбільшому перепаду тиску ?Р (формула 5.10):

(5.10)

Розраховане значення Qo співпадає з табличним значенням верхньої межі вимірювання дифманометра "Сапфір" 22ДД. Отже розрахунок проведено правильно. Визначають поправку на показання дифманометра ?Q, м3/с, (формула 5.11):

(5.11)

Далі визначають співвідношення (формула 5.12):

(5.12)

Так, як ?Q менше 0.3%, то поправку на число Рейнольдс не вводять.

Після перевірки розрахунків розраховуємо основні геометричні розміри диску діафрагми.

Визначають довжину отвору l, м. Вона повинна знаходитись в межах від 0.0005 м до 0.002 м.

Так, як товщина діафрагми більше 0.002 м, то циліндрична частина діафрагми повинна переходити у конічну. Кут ? між циліндричною і конічною поверхнями отвору з боку виходу потоку повинний бути 30? - 45?. Кромка вхідного отвору діафрагми повинна бути гострою. Допуск на діаметр циліндричного отвору ± 0.447210 -4 м.

Якщо для відбору тиску використовують камери, то кільцевої щілини С не повинна перевищувати значення 0.003 м. Внутрішній діаметр кільцевої камери повинний бути рівним 0.1 м. Отвори, що з'єднують кільцеву камеру з трубопроводом, повинні знаходитися на відстані 0.003 м від торця звужуючого пристрою. Діаметр отворів не більше 0.003 м і не менше 0.0003 м, число отворів - не менше чотирьох.

При відборі перепаду тиску через окремі отвори без кільцевих камер діаметр отворів 0.003 м.

Отже, після всіх розрахунків отримали такі данні:

- діаметр внутрішнього отвору діафрагми 0.04472 м, допуск на діаметр отвору ± 0.447210 -4 м;

- верхня межа вимірювання тиску дифманометра 0.2 кгс/см2 (19.6 кПа);

- поправка до показання дифманометра 4.87310 -6 м3/с.

7. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ І ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

автоматизація технологічний паровий котел

Охороною праці називають систему законодавчих актів , соціально-економічних ,організаційних, технічних, гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я працездатності людини в процесі праці.

Одне з основних завдань охорони праці полягає в забезпеченні безпеки праці людини, тобто створення таких умов праці, при яких виключається вплив на працюючих небезпечних шкідливих виробничих факторів.

Заходу щодо охорони навколишнього середовища.

При спалюванні палива утвориться велика кількість окису азоту. Утворення окису азоту збільшується з ростом температури й надлишку повітря в топленні. окис, Що Утворився, азоту в конвективніх газах частково окисляється до двоокису азоту (1-2%). В атмосфері розпадається на окис азоту й атмосферний кисень. Потім у результаті реагування з вуглеводнями (вихлопним газом) знову утвориться двоокис азоту. Це з'єднання є не тільки токсичним, але й впливає на дихальні шляхи людини.

Кількість оксидів азоту, що утворяться при горінні залежить від рівня й розподілу температур, тобто від співвідношення швидкості горіння й швидкості відводу теплоти від смолоскипа.

Найбільший вихід оксидів азоту утвориться при горінні висококалорійного палива у форсованих топленнях. У воді окис азоту практично не розчиняється. Очищення продуктів харчування від нього технічно складна й у більшості випадків економічно не рентабельна.

Утворення оксидів азоту в процесі горіння палива значно зменшується при зниженні температури горіння, при скороченні часу перебування азоту й кисню високотемпературної частини смолоскипа, а так само при зменшенні вільного кисню в смолоскипі. Радикальною якістю зниження утворення оксидів азоту є організація двоступінчастого спалювання палива.

По цьому методі в первинну зону горіння подається 50-70% необхідного для горіння повітря, 50-30% надходить у другу зону, де відбувається дожигание палива. Відвід тепла з первинної зони горіння робиться досить більшим, щоб заключна стадія процесу горіння відбувалася при більше низьких температурах.

Одним з основних засобів зменшення забруднення атмосфери шкідливими домішками, що викидають через димарі , є зменшення розсіюван ня димових газів за допомогою збільшення кількості труб й їхньої висоти.

При великій висоті труб димові гази, винесені у високі шари атмосфери продовжують поширяться в них, у наслідок чого різко знижується концентрація шкідливих домішок у приземному повітрі. При цьому в несприятливих атмосферних умовах димовий смолоскип може прорватися у верхні шари інверсійної зони атмосфери й, у такий же спосіб, виявиться ізольованим від контакту з нижніми шарами атмосфери.

Інструкція з техніки безпеки для обслуговуючого персоналу .

Загальні положення :

На посаду слюсаря, зайнятого на експлуатації приладів , допускаються особи минуле відповідне навчання, що здали іспит і мають посвідчення на право виконання робіт з експлуатації, а також минулий інструктаж на робочому місці по безпечних методах роботи.

Періодична перевірка знань робітників правил технз техніки безпеки -щорічно. Проведення екзаменів з перевірки знань оформляється протоколом й іншою документацією, здійснюється в строгій відповідності із правилами технічною експлуатацією на виробництві.

На самостійну роботу слюсар зайнятий на експлуатації приладів може бути допущений тільки після двох тижневої роботи як дублер слюсарі.

Перед початком роботи:

-Перевірити справність засобів індивідуального захисту, комплектність і справність інструмента, пристосувань і приладів. При роботі застосовувати їх тільки в справному стані.

-Заступаючи на зміну , необхідно ознайомитися із записами начальника зміни за минулу добу.

-Для перенесення інструмента до місця роботи використати спеціальну сумку.

-Перевірити, щоб висвітлення робочого місця було достатнім і світло не зліпив ока. Користуватися місцевим висвітленням напругою понад 36У забороняється.

-Якщо необхідно користуватися переносною лампою у звичайних умовах, її напруга повинне бути не більше 36У. При виконанні газонебезпечних робіт застосовувати переносні світильники у взрівозащищенном виконанні або акумуляторні лампи.

-Уважно оглянути місце роботи, привести його в порядок, забрати всі сторонні предмети, що заважають роботі. Містити в чистоті й порядку робоче місце й закріплене за тобою встаткування.

-Перед початком ремонтних робіт безпосередньо у виробничому цеху, де встановлені прилади, погоджувати із що допускає ( зам.нач.цеху, енергетиком або начальником зміни ) дозвіл робіт у даному цеху.

-Відключення й підключення приладів й устаткування від харчування електрострумом первинної мережі (від розподільного пункту , щита й ін.) дозволяється робити тільки електромонтером цього цеху.

-Для попередження випадкового включення приладів в електромережу зажадати від електромонтера цеху видалення запобіжника мережі електроживлення приладів й устаткування, а при капітальному ремонті від'єднання й ізоляції кінців проводів, що харчують дане встаткування. На місці , де зроблене відключення вивісити попереджувальний плакат " НЕ ВКЛЮЧАТИ - ПРАЦЮЮТЬ ЛЮДИ! "

-Перед початком роботи поблизу працюючого агрегату й устаткування (котела) переконайся в безпеці й попередь майстра про своє місцезнаходження й зміст роботи.

Під час роботи:

-Перед установкою або зняттям приладів й устаткування необхідно перекрити імпульсні лінії за допомогою крана або вентиля. Відкриті кінці металевих трубок повинні бути заглушені пробкою, а гумові - спеціальними затисками.

-Перед оглядом, чищенням і ремонтом приладів, що перебувають в експлуатації, вживати заходів, що виключають можливість влучення під напругу.

-При виконанні роботи потрібно бути уважним, не відволікатися на сторонні справи й розмови, не відволікати інших.

-Працюючи в бригаді, погоджувати свої дії з діями інших членів бригади.

-Розбирання приладів й устаткування робити послідовно. Відкріплюючи вузол, деталь, стежити за тим , щоб не впали сполучають узлі, що, і деталі.

-При роботі й ремонті вставати на випадкові предмети забороняється .

-При ремонті на висоті користуватися тільки справними сходами й драбинами.

-Після кожного ремонту, ревізії , пов'язаних з газовим устаткуванням , необхідно повірити всі з'єднання на щільність (на витік газу) за допомогою мильного розчину. Застосовувати для цього 5.2.20. Робити чищення , ремонт приладів й устаткування під напругою забороняється.

-Щити й шафи закривати на замок.

-Систематично стежити за справністю манометрів і напоромеров; не допускати випадків їхньої експлуатації в несправному стані або із простроченим строком огляду .

-Робити які або роботи під тиском газу, пару , стисненого повітря й ін. (зняття манометрів, роз'єднання імпульсів, набивання сальників й ін.) забороняються.

-При продувці газових імпульсних ліній з'єднану з імпульсом гумову трубку вивести із приміщення. Продувка імпульсів з викидом газу в приміщення забороняється.

-При перевірці витратомірів необхідно спочатку відкрити зрівняльний вентиль, а потім закрити плюсової й мінусової вентилі, щоб запобігти вибиванню ртуті або порив мембрани в датчику.

-Робити обхід або які або роботи в приміщенні ГРУ тільки з дозволу майстра газової ділянки й за участю виділеного їм слюсарі. Перебувати й працювати одному в приміщенні ГРУ забороняється.

-З метою виявлення й усунення несправності, що викликають витік газу, робити не рідше разу в зміну, перевірку на щільність приладів й устаткування робити за допомогою мильного розчину.

-Щодня в першу зміну спільно зі слюсарем газової ділянки робити перевірку автоматики безпеки на спрацьовування по всіх параметрах. Результати перевірки заносити у вахтовий журнал.

-Один раз в 15 днів згідно графіка, затвердженого головним інженером заводу, у присутності начальника зміни або енергетика цеху робити перевірку й настроювання автоматики безпеки й блокування. Результати перевірки заносити в журнал цеху, що перевіряє.

-При роботі в загазованому середовищі повинні застосовуватися молотки й кувалди з кольорового металу, а робоча частина інструмента й пристосувань із чорного металу повинна рясно змазуватися тавотом , солідолом або іншим змащенням. Застосування електродриля й інших інструментів , що роблять іскріння , забороняється.

- Промивання деталей гасом , бензином робити на спеціально обладнаному для цієї мети місці з дотриманням правил пожежної безпеки.

-У плині зміни необхідно робити запис у вахтовому журналі про всі неполадки й виконані роботи з розписом чергового.

-Під час зміни виконувати тільки ту роботу, що доручена адміністрацією, і за умови . що безпечні методи її виконання добре відомі. У сумнівних випадках потрібно звертатися до майстра за роз'ясненням .

По закінченні роботи :

-Зробити збирання робочого місця, забрати деталі , інструмент і матеріали на відведене для цього місце.

-В аварійній ситуації ремонтний персонал Кипиа йде після закінчення зміни тільки після усунення несправностей, що викликали дану ситуацію.

8. ВИСНОВОК

Автоматизація виробництва завжди була однією з основних складових прискорення науково-технічного прогресу в агропромисловому комплексі. У сучасний період вона набула нових рис, що пов'язано з розвитком технічних засобів мікропроцесорної техніки, функціональні можливості якої дають змогу впроваджувати найдосконаліші методи в рамках сучасних складних систем.

В курсовому проекті наведена повна характеристика парового котла, на її основі сформульовано основні рішення по автоматизації, та запропонований один із варіантів автоматизації парового котла.

Також проведено розрахунок звужуючого пристрою для визначення витрати живильної води.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

1. Д.Я. Борщов “ Устройство и эксплуатация отопительнІх котельнІх малой мощности “.

2. В.С. Вергазов “ Спутник машиниста отопительнІх котельнІх “.

3. М.А. Волков В.А. Волков В 67 „Эксплуатация газифицІруваннІх котельнІх”. -4-е узд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1990.-256с.

4. В.И. Панин П 16 Котельне установки малойи средней мощности. Изд. 4-е, перераб. И доп. М.: Стройиздат, 1975.- 381с.

5. Файерштейн Л. М. Ф 17 Справочник по автоматизации котельнІх/ Л. М. Файерштейн, Л. С. Этинген, Г. Г. Гохбойм; Под ред. Л. М. Файерштейна. -- 3-е изд., перераб. --* М.: Энергоатомиздат, 1985. -- 296 с.

6. А18 Автоматизація технологічних процесів і виробництв харчової промисловості: Підручник / Ладанюк А.П.,Трегуб В.Г., Ельперін І.В., Цюцюра В.Д.--К.: Аграрна освіта, 2001. -- 224 с.

7. Проектирование систем автоматизации технологических процессов П79: Справочное пособие/А. С. Клюев,Б. В. Глазов, А. X. Дубровский, А. А. Клюев; Подред. А. С. Клюева.--2-е изд., перераб. и доп.--М.:Энергоатомиздат, 1990.-- 464 с.

8. Купчик М.П., Гандзюк М.П., Степанець І.Ф., Вендичанський В.Н., Литвиненко А.М., Іваненко.О.В. Основи охорони праці.- К.: Основа, 2000.- 416 с.

Размещено на Allbest.ru