Система автоматизации парового котла ДКВР-4/13 ГМ

Содержание

Введение

1. Описание и анализ объекта автоматизации

1.1 Техническая характеристика котла ДКВР - 4/13 ГМ

1.2 Описание технологического процесса и основного оборудования

1.3 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

1.4 Тепловой баланс котла ДКВР - 4/13 ГМ

1.5 Характеристика КТС существующей системы автоматического управления «КОНТУР - 1»

2. Технико-экономическое обоснование предлагаемой системы управления

2.1 Анализ существующей системы управления «КОНТУР - 1»

2.2 Выбор и обоснование предлагаемой системы управления

2.3 Экономическая оценка предлагаемой системы управления

3. Исследование системы управления параметром

3.1 Математическое описание объекта управления

3.2 Анализ возмущающих воздействий

3.3 Синтез системы управления давлением пара на выходе котла

3.4 Расчет и анализ системы управления давлением пара на выходе котла

4. Разработка системы управления объектом и выбор КТС

4.1 Разработка функциональной схемы автоматического управления

4.2 Выбор КТС системы управления

5. Технологические защиты системы управления

6. Безопасность жизнедеятельности

7. Расчет экономической эффективности

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

В данном дипломном проекте рассмотрена автоматизация парового котла ДКВР-4/13 ГМ, установленного в котельной ФГУП «ЦНИИ ТС» - ведущего технологического центра судостроения России.

На сегодняшний день ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения» представляет собой многопрофильный научно-производственный комплекс. В его состав входят: научно-исследовательские лаборатории, конструкторские и проектные подразделения по созданию и модернизации судостроительных верфей, гидротехнических сооружений и машиностроительных производств.

Для различных технологических нужд и теплоснабжения (отопление и горячее водоснабжение) производственных помещений на данном предприятии имеется котельная установка, которая состоит из трех котельных агрегатов марок ДКВР-4/13 ГМ и ДЕ-6,5/13 ГМ, а также вспомогательного оборудования, размещаемого в пределах котельного цеха. Система контроля и управления данным комплексом реализована на базе промышленных регуляторов «КОНТУР-1» производства ОАО «Московский Завод Тепловой Автоматики». На сегодняшний день данная автоматика, ввиду активно развивающихся и применяемых за последнее десятилетие информационных технологий, морально и физически устарела, вследствие чего эксплуатация котлов становится небезопасной. В данном дипломном проекте предложена система автоматизации парового котла ДКВР-4/13 ГМ на базе современных технических средств.

Современные средства автоматизации на базе программно-технических комплексов (ПТК) обеспечивают управление технологическим процессом в паровом котле на основе централизованно обработанной в микропроцессоре информации по заданным технологическим и экономическим критериям, определяющим качественные и количественные результаты выработки пара. Современная АСУТП включает в себя технические средства, программное обеспечение и оператора (человек), роль которого в автоматизированном процессе производства сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием.

Таким образом, автоматизация дает значительные преимущества:

1. обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала;

2. приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала;

3. увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара;

4. повышает безопасность труда и надежность работы оборудования;

5. увеличивает экономичность работы парового котла.

1. ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1 Техническая характеристика котла ДКВР-4/13 ГМ

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

Объектом автоматизации является паровой котел ДКВР-4/13 ГМ (двухбарабанный котел водотрубный реконструированный паропроизводительностью 4 т/ч, рабочим давлением пара 13 кгс/см?, газомазутный), установленный в котельной ФГУП «ЦНИИ ТС». Он разработан ЦКТИ им. И.И.Ползунова и изготовлен на Бийском котельном заводе.

Паровой котел ДКВР-4/13 ГМ (рис. 1.1) предназначен для получения насыщенного пара давлением 1,3 МПа с температурой 194 °С. Котел с естественной циркуляцией. В качестве топлива используется природный газ. Котел имеет П-образную компоновку и представляет собой две вертикальные призматические шахты, соединенные вверху горизонтальным газоходом.

В топочной камере котла по всему периметру и вдоль всей высоты стен располагаются трубные плоские системы - топочные экраны. Они выполнены из свариваемых между собой труб, образующих сплошную (газонепроницаемую) оболочку. Газоплотная экранная система покрыта оболочкой из теплоизоляционного материала, которая уменьшает потери теплоты от наружного охлаждения стен агрегата, обеспечивает нормальные санитарно-гигиенические условия в помещении и исключает возможность ожогов персонала.

Топка котла имеет четыре экрана: два боковых, фронтовой и задний. Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потерь с

уходящими дымовыми газами, разделена перегородкой на две части: топку и камеру догорания.

Котел имеет верхний и нижний барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давление 1,4 МПа, изготовленные из стали 16ГС с толщиной стенки 13 мм, расположенные в продольной оси котла. Верхний барабан длиннее нижнего и в него введены все трубы экранов, нижние части этих труб присоединены к коллекторам сваркой. Верхние и нижние части труб кипятильного пучка собраны в верхнем и нижнем барабанах котла и развальцованы. Меньшая по размерам длина нижнего барабана позволяет иметь свободное пространство в топке для размещения любого топочного устройства. Нижний барабан является шлакоотстойником и оборудован перфориро-ванной трубой для периодической продувки и штуцером для спуска воды.

Внутри кипятильного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы.

Для создания циркуляционного контура в экранах, передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном. Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана - по перепускным.

Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы котла при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции. Экранные трубы котла ДКВР-4/13 ГМ изготовлены из стали 51х2,5 мм.



Рис. 1.1 Котел ДКВР-4/13 ГМ

1 - горелочное устройство, 2 - экранные трубы, 3 - верхний барабан, 4 - манометр,

5 - предохранительные клапаны, 6 - трубы питательной воды, 7 - сепаратор пара,

8 - камера догорания, 9 - кипятильные трубы, 10 - обдувочное устройство,

11 - нижний барабан, 12 - продувочный трубопровод.

Для осмотра барабанов и очистки труб на днищах котла имеются лазы размером 325х400 мм. Для удаления отложений шлама в котле имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов,

Для периодической продувки камер имеются штуцеры диаметром 32х3 мм.

Котел комплектуется питательным экономайзером, газомазутной грелкой, дымососом, дутьевым вентилятором, деаэратором питательной воды. Технические характеристики данного оборудования приведены в пункте 1.2.

Таблица 1.1 Техническая характеристика котла ДКВР-4/13 ГМ

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
1	Паропроизводительность	т/ч	4,0
2	Избыточное рабочее давление пара	МПа (кгс/см2)	1,3 (13)
3	Температура насыщенного пара	0С	194
4	Температура газов на выходе из топки	0С	980
5	Температура газов за котлом	0С	240
6	Температура газов перед экономайзером	0С	260
7	Температура газов за экономайзером	0С	115
8	Температура питательной воды до экономайзера	0С	70
9	Температура питательной воды после экономайзера	0С	91
10	Расход топлива Qр=35400 кДж/кг (8500 ккал/кг)	м3/ч	446
11	Разрежение в топке котла	мм рт. ст.	2,5
12	Объем котла: -паровой; - водяной	м3 м3	2,05 5,55
13	Объем воды по водоуказательному стеклу	м3	0,84
14	Время испарения этого объема	мин	11,5
15	Энерговыделение топочного объема	кВт/м3	218
16	Расчетный КПД	%	90,8
17	Внутренний диаметр барабана Толщина стенок	мм мм	1000 13
18	Площадь поверхности нагрева котла: - радиационная; - конвективная; - общая	м2 м2 м2	21,4 116,3 138,3
19	Объем топки с камерой догорания	м3	13,0
20	Диаметр экранных и кипятильных труб	мм	51х2,5
21	Продольный шаг труб кипятильного пучка	мм	100
22	Поперечный шаг труб кипят. пучка	мм	110

1.2 Описание технологического процесса и основного оборудования котла ДКВР-4/13 ГМ

Технологический процесс в паровом котле - это процесс сгорания топлива и выработки пара при нагреве воды.

Природный газ, основную горючую часть которого составляет метан СН₄ (94%), по топливопроводу котла поступает в горелку ГМГ-2М и по мере выхода из нее сгорает в виде факела в топочной камере. Воздух для поддержания процесса горения подается с помощью вентилятора ВД-6. Так как теплота сгорания газа высока и составляет 8500 ккал/м³, то удельная потребность в подаваемом воздухе велика: на 1 м³ газа требуется 9,6 м³ воздуха, а с учетом коэффициента избытка воздуха = 1,05 - 10 м³.

В результате непрерывного горения топлива в топочной камере образуются нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания. Они омывают снаружи топочные экраны, которые состоят из труб с циркулирующей внутри них водой и пароводяной смеси. Затем продукты сгорания, охлажденные в топочной камере до температуры 980^оС, непрерывно двигаясь по газоходам котла, омывают вначале пучок кипятильных труб, затем экономайзер ЭТ2-106, охлаждаются до температуры 115^оС и дымососом ДН-10 удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Питательная вода предварительно проходит через фильтры механической и химической очистки, а затем поступает в деаэратор ДС-75, где происходит удаление кислорода О₂ и двуокиси углерода СО₂ из воды за счет ее подогрева паром до температуры 104^оС, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ? 0,025 МПа. Выделившийся из воды воздух уходит через трубу в верхней части деаэраторной колонки в атмосферу, а очищенная и подогретая вода выливается в бак-аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котла. В верхний барабан котла питательная вода подается по двум питательным линиям после дополнительного подогрева в экономайзере до температуры 91-100^оС. В котле ДКВР-4/13 ГМ имеется три контура естественной циркуляции воды. Первый - контур конвективного пучка: котловая вода из верхнего барабана опускается в нижний барабан по кипятильным трубам конвективного пучка, расположенным во втором газоходе - в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь поднимается в верхний барабан по кипятильным трубам, расположенным в первом газоходе - в области более высоких температур топочных газов. Два других контура составляют левый и правый боковые топочные экраны: котловая вода из верхнего барабана по опускной трубе подводится к нижнему коллектору левого (или правого) бокового экрана; к коллектору также подводится вода из нижнего барабана по перепускным трубам, после чего вода распределяется по коллектору, а образующаяся пароводяная смесь по трубам левого (правого) бокового экрана поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане происходит отделение (сепарация) пара от воды. Насыщенный пар затем через главный запорный вентиль по паропроводу котельного агрегата направляется в главный паропровод котельной. Отделившаяся от пара в барабане котла вода смешивается с питательной водой.

На котле установлены следующие устройства:

1. Вентилятор ВД-6 - это дутьевой центробежный вентилятор. Цифра 6 указывает наружный диаметр рабочего колеса машины - 6 дм (дециметров) или 0,6 м. Предназначен для принудительной подачи воздуха, необходимого для горения топлива, используется при температуре окружающего воздуха не ниже -30 ^оС и не выше +40 ^оС; максимально допустимая температура перемещаемой среды на входе в вентилятор +200 ^оС.

Таблица 1.3 Технические характеристики ВД-6

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
1	Производительность	м3/ч	34000
2	Частота вращения	об/мин	1450
3	Давление	Па	625
4	Потребляемая мощность	кВт	1,05
5	Масса	кг	395
6	КПД	%	62

2. Дымосос ДН-10 - это дымосос с назад загнутыми лопатками и диаметром рабочего колеса 10 дм. Предназначен для создания искусственной тяги для удаления из котла продуктов сгорания. Дымосос установлен за котлом.

Таблица 1.4 Технические характеристики ДН-10

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
1	Производительность	м3/ч	13620
2	Частота вращения	об/мин	1000
3	Давление	Па	990
4	Потребляемая мощность	кВт	4,6
5	Масса	кг	742
6	КПД	%	62

Тягодутьевые устройства котла - вентилятор и дымосос (рис. 1.2) - состоят из электродвигателя, установленного на металлической подмоторной раме, осевого направляющего аппарата и корпуса (улитки). Подачу воздуха и тягу регулируют направляющим аппаратом вентилятора или дымососа. Направляющий аппарат изготовлен из металлического кольца, внутри которого размещены поворотные лопатки. С помощью поворотного механизма лопатки перемещаются на одинаковый угол от открытия до полного закрытия.



Рис. 1.2 Тягодутьевые устройства котла

1 - направляющий аппарат, 2 - корпус,

3 - электродвигатель, 4 - подмоторная рама

3. Горелка газомазутная двухзонная вихревая ГМГ-2М (рис. 1.2). Предназначена для горения топлива, число газовыпускных отверстий - 12 шт. диаметром 10,0 мм.

Таблица 1.5 Технические характеристики ГМГ-2М

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
1	Номинальная тепловая мощность горелки	Гкал/ч	2
2	Коэффициент рабочего регулирования горелки, не менее		5
3	Аэродинамическое сопротивление горелки при номинальной мощности при tв=20 оС	кПа (кгс/м2)	1,2 (120)
4	Номинальное давление газа перед горелкой	кПа (кгс/м2)	3,6 (360)
5	Номинальный расход газа при Q=35,4 МДж/кг (8500 ккал/м3)	м3/ч	235
6	Масса горелки	кг	70
7	Коэффициент избытка воздуха за топкой		1,05
№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
8	Габаритные размеры: - длина - ширина - высота	мм мм мм	950 500 500



Рис. 1.3 Горелка ГМГ-2М

1 - корпус, 2 - форсунка паромеханическая,

3 - завихритель вторичного воздуха, 4 - завихритель первичного воздуха,

5 - плита монтажная, 6 - заглушка

4. Экономайзер ЭТ2-106 - обогреваемое продуктами сгорания топлива устройство, предназначенное для нагрева питательной воды, поступающей в барабан котла. Экономайзер поверхностного типа, чугунный, состоит из ребристых труб, соединенных калачами. Несколько горизонтальных труб образуют группу, группы компонуются в две колонки, разделенные металлической перегородкой. Экономайзер обшит металлическими листами, под которые уложены изоляционные плиты.

Таблица 1.6 Технические характеристики ЭТ2-106

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
1	Поверхность нагрева	м2	106,2
2	Число колонок	шт.	2
3	Число труб в горизонтальном ряду	шт.	3
4	Число горизонтальных рядов в колонке	шт.	12
5	Температура воды на входе в экономайзер	оС	70
№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
6	Температура воды на выходе из экономайзера	оС	91
7	Вес экономайзера	кг	4580

5. Деаэратор питательной воды ДС-75. Предназначен для удаления из воды коррозионно-активных газов, главным образом, кислорода О₂ и двуокиси углерода СО₂, путем подогрева питательной воды до температуры насыщения. Нагрев воды происходит за счет подачи в деаэратор пара через барботажное устройство. Выделившиеся из воды агрессивные газы через охладительный выпар удаляются в атмосферу.

Таблица 1.7 Технические характеристики ДС-75

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
1	Производительность колонки	т/ч	75
2	Емкость аккумуляторного бака	м3	30
3	Давление в деаэраторе	кгс/см2	0,2

1.3 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

Паровой котел является сложным объектом автоматического регулирования с большим числом регулируемых параметров и регулирующих воздействий. В топку котла подаются топливо и воздух, а отсасываются дымовые газы; в барабан котла подается питательная вода, а отбирается насыщенный пар.

Регулирование процессов, протекающих в паровом котле, можно разбить на следующие контуры:

1. Регулирование давления пара на выходе котла.

В каждый момент времени в топке котла должно сгорать столько топлива, чтобы количество пара, вырабатываемое котельным агрегатом, соответствовало количеству потреб-ляемого пара, т.е. внешней нагрузке котла. Показателем такого соответствия является давление пара на выходе котла. Если при сгорании топлива выделяется больше тепла, чем это необходимо для производства потребляемого количества пара, то излишнее тепло аккумулируется в котле, что приводит к росту давления. Наоборот, если топливо подается в недостаточном количестве, то потребность в паре покрывается частично за счет тепла, аккумулированного в котловой воде, а давление пара при этом падает. Таким образом, подача топлива должна производиться так, чтобы обеспечить постоянное давление пара на выходе котла. Регулирующее воздействие осуществля-ется за счет изменения положения клапана на линии топливоподачи, снабженного электроприводом.

2. Регулирование подачи воздуха по соотношению «топливо-воздух» (1м³:10 м³).

Подача воздуха в топку обеспечивает наиболее экономичный режим горения топлива. При недостатке воздуха происходит неполное сгорание топлива, а не сгоревший газ выбрасывается в атмосферу, что экономически и экологически недопустимо. При избытке воздуха газ сгорает полностью, но в этом случае остатки воздуха образуют двуокись азота - вредное для человека и окружающей среды соединение. Поэтому необходимо поддерживать соответствие между количеством подаваемого топлива, с одной стороны, и количеством воздуха, необходимого для горения, с другой. Регулирующее воздействие осуществляется подачей сигнала на изменение положения направляющего аппарата вентилятора.

3. Регулирование разрежения в верхней части топочной камеры котла.

Разрежение /или отрицательное давление (ниже атмосферного)/ в различных зонах топочного пространства котла неодинаково: вследствие явления самотяги разрежение в верхней части топки обычно на 0,1 кПа больше, чем в нижней. Поэтому поддерживают необходимое минимальное разрежение в верхней части топочной камеры. При отсутствии разрежения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелки и нижней части топки, а дымовые газы при этом пойдут в помещение котельной, что сделает невозможным работу обслужи-вающего персонала. С другой стороны, при значительном разрежении в топке возрастают присосы воздуха, снижающие экономичность работы котла за счет потерь с уходящими газами - q₂ и увеличения расхода электроэнергии на работу дымососа.

Регулирующее воздействие осуществляется на направляющий аппарат дымососа.

4. Регулирование уровня воды в барабане котла.

Параметром, характеризующим баланс между отводом пара и подачей воды в котел, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котла во многом определяется качеством регулирования уровня. При снижении уровня ниже допустимого предела происходит нарушение циркуляции в экранных трубах, в результате чего повышается температура стенок обогреваемых труб и происходит их пережег. Чрезмерное повышение уровня может привести к снижению эффективности внутрибарабанных сепарационных устройств.

Регулирующее воздействие осуществляется на изменение положения регулирующего клапана питательной воды.

1.5 Характеристика КТС существующей системы автоматического управления «КОНТУР - 1»

Существующая система автоматизации выполнена на аппаратуре типа «КОНТУР-1» производства ОАО «Московский Завод Тепловой Автоматики» (МЗТА)

Аппаратура автоматического регулирования «КОНТУР-1» представляет собой комплекс приборов и устройств, с помощью которых реализуются необходимые законы регулирования (пропорциональный, интегральный и пропорционально-интегральный). Комплекс «КОНТУР-1» состоит из многофункциональных компактных регулирующих приборов с импульсным выходом Р25.1 (в дальнейшем приборы), предназначенных для построения локальных систем автоматического регулирования теплотехнических процессов.

Приборы выполняют следующие функции:

1. суммирование входных сигналов;

2. введение задания и усиление сигнала отклонения (рассогласования) регулируемой величины от задания;

3. формирование выходного сигнала для воздействия на управляемый процесс в соответствии с пропорционально-интегральным (ПИ) законом регулирования совместно с ИМ;

4. ручное управление;

5. сигнализацию предельных отклонений сигнала рассогласования;

6. обеспечение питания измерительных преобразователей и внешних задающих устройств;

7. индикацию сигнала рассогласования и положения ИМ.

Входное сопротивление:

1. для сигнала 0-5МА, ОМ, не более 100;

2. для сигнала 0-20МА, ОМ, не более 25;

3. для сигнала 0-10В, кОМ, не более 15;

Выходные сигналы:

1. импульсы напряжения постоянного пульсирующего тока среднего значения 24В;

2. изменения состояния бесконтактных ключей. Выходные бесконтактные ключи приборов коммутируют переменный частотой 50Гц пульсирующий постоянный ток с амплитудным значением до 1А при действующем значении тока от 0,1 до 0,5А и действующим значением напряжения внешнего источника питания выходных цепей не более 250В.

В качестве измерительных приборов использованы:

1. манометр дифференциальный мембранный ДМ-3583М, верхний предел измерений 6,3 кПа, предельное рабочее давление 4,0МПа. Изготовитель Ивано-Фраковское ПО «Геофизприбор».

2. манометр показывающий электроконтактный ЭКМ-1Ух25, пределы измерений 0?25 кгс/см².

Изготовитель Томский манометрический завод.

3. термометр стеклянный технический угловой ТТУ11 5 240-441 ГОСТ 2823-73, пределы измерений 0?500 ^оС. Длина верхней части:240 мм, нижней - 441 мм. Изготовитель Термометровый завод г. Клин.

4. датчики-реле напора, тяги и перепада напора. Краткие характеристики датчиков приведены в таблице 1.8. Изготовитель - завод «Теплоприбор» г. Улан-Уде.

Таблица 1.8 Технические характеристики датчиков-реле

Тип	Пределы уставок кПа	Давление перегрузки, кПа	Габариты DxH мм	Масса кг
Датчики напора:
ДН-2.5	0.04-2.5	10	235 x 180	1.9
ДН-40	0.4-40	80	55 х 160	0.6
Датчик тяги ДТ-2.5	0.04-2.5	10	235 х 180	1.9
Датчики перепада напора ДПН-2.5	0.1-2.5	10	235 х 165	1.9
Датчик напора и тяги ДНТ-1	0.1-0-1.0	10	235 х 180	1.9

В качестве ИМ использованы механизмы исполнительные электрические однооборотные с соединительной тягой МЭО-100/25-0,25-Р, номинальный крутящийся момент на выходном валу 250 нм, время полного хода вала 63с, полный ход выходного вала 0,25 об, номинальное время полного хода 25 сек., датчик токовый с унифицированным сигналом 4..20 мА. Изготовитель Чебоксарский ПО «Промприбор».

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Анализ существующей системы управления «КОНТУР-1»

Существующая система автоматизации котла ДКВР-4/13 ГМ создана на базе комплекса локальных приборов и устройств «КОНТУР-1». Котел оснащен всеми необходимыми приборами автоматического регулирования, безопасности и сигнализации. Для котла запроектирован щит автоматики ЩК-2, выпущенный ОАО «МЗТА», позволяющий контролировать следующие параметры:

1. давление газа и воздуха перед горелкой;

2. давление пара;

3. уровень воды в барабане;

4. температуру питательной воды и дымовых газов;

5. разрежение в топке;

6. расход газа;

7. расход воздуха.

Недостатки существующей системы локального регулирования:

1. она позволяет реализовать только простые алгоритмы управления;

2. позволяет реализовать только щитовые системы управления;

3. имеет низкий уровень автоматизации и большое количество контрольно-измерительных и преобразовательных приборов, что экономически и технически нецелесообразно;

4. система физически и морально устарела вследствие износа ее составляющих. В связи с этим уменьшаются экономические параметры и производительность котла, приходится снижать его нагрузку, уменьшается надежность системы.

Таким образом, поскольку котел ДКВР-4/13 ГМ является объектом повышенной опасности с точки зрения безопасности работы производственного оборудования, для обеспечения его надежной, безопасной и экономичной работы необходимо внедрение новой АСУ ТП котлоагрегата, т.к. старая система автоматизации уже не удовлетворяет повышенным требованиям, предъявляемым к безопасности эксплуатации и обслуживания котлоагрегата.

2.2 Выбор и обоснование предлагаемой системы управления

Цель внедрения автоматизированной системы управления на базе программно-технического комплекса - оптимизировать работу котла путем соответствующего выбора управляющих воздействий на основе обработанной в контроллере информации о состоянии объекта.

Требования к проектируемой АСУ ТП:

1. обеспечить безопасность технологического оборудования;

2. обеспечить надежность функционирования технологического оборудования;

3. обеспечить экономичность работы парового котла.

Перечень функций проектируемой АСУ ТП:

1. Внутренние, подразделяются на:

а) информационно-вычислительные функции;

б) дискретное управление;

в) автоматическое регулирование;

г) технологические защиты.

Задачи, решаемые при выполнении функций системы:

1. Информационно-вычислительные функции системы управления:

- оперативный контроль технологического процесса и состояния оборудования;

- сбор и обработка показаний аналоговых и дискретных датчиков;

- отображение информации оператору;

- регистрация аварийных ситуаций;

- технологическая и аварийная сигнализация;

- расчет экономических показателей системы;

- учет количества часов наработки оборудования;

- формирование сменных, суточных отчетов о работе котла;

- обеспечение передачи данных верхнему уровню АСУ ТП.

2. Управляющие функции:

а) функции дискретного управления:

- управление розжигом горелки (дистанционное);

б) функции автоматического регулирования:

- регулирование уровня воды в барабане котла;

- регулирование давления пара на выходе котла;

- регулирование соотношения «топливо-воздух»;

- регулирование разрежения в топке котла.

в) функции технологических защит:

- защиты, действующие на «останов» котла.

Выбор системы автоматизации будем производить из двух возможных вариантов:

- ПТК «СПЕКОН» производства ЗАО НПФ «Теплоком»;

- ПТК «КОНТАР» производства ОАО «МЗТА».

Оценка сопоставляемых вариантов приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Сравнительные характеристики ПТК «СПЕКОН» и ПТК «КОНТАР»

№ п/п	Параметр	ПТК «СПЕКОН»	ПТК «КОНТАР»
1	Назначение	Предназначен для построения децентрализованных распределенных СУ, высокая живучесть, малое время реакции на нештатные (аварийные) ситуации. Можно разместить непосредственно вблизи ОУ. Проектно-компонуемый состав. Жестко-программируемый контроллер. Контроллер может работать с различными типами оборудования.	Предназначен для построения децентрализованной СУ, размещается вблизи ОУ. Имеет внутреннюю самодиагностику и проектно-компонуемый состав. Высокий уровень надежности и живучести, возможности резервирования. Свободно-программируемый контроллер.
2	Информация о вх./вых. сигналах	Обеспечивает подключение 32 двухпозиционных беспотенциальных входных сигналов (типа «сухой ключ»); 8 токовых входов (0-5, 0-20, 4-20 мА), 4 температурных входа (ТСМ, ТСП, ТСН), 2 частотных входа. 24 двухпозиционных выходных сигнала.	Ведущий контроллер ПТК «КОНТАР» МС8 обеспечивает подключение: 8 аналоговых датчиков с унифиц. токовым сигналом (0-5, 0-20, 4-20 мА) или термопреобразователей, термисторов, датчиков дискретного сигнала типа «сухой ключ», термопар. 2 аналоговых и 8 дискретных выходов.

3	Совместимость с ПК	Связь с ПК по интерфейсу RS232, RS485. Требования к ПК - процессор Pentium III с оперативной памятью 512 Mb.	Связь с ПК по интерфейсу RS232, RS485. Требования к ПК - процессор Pentium III, при подключении модуля WebLinker есть возможность включения в сеть Ethernet и непосредственный выход в Интернет.
4	Пульт упр-я	Встроенный пульт - наличие дисплея и кнопок управления	Встроенный пульт - наличие дисплея и кнопок управления
5	SCADA-пакет	ПО «СПЕКОН-регистратор» на базе MasterSCADA, предоставленной компанием ИнСАТ (г. Москва)	ПО «КОНТАР АРМ» и «КОНТАР SCADA» от ОАО «МЗТА» или различные современные SCADA-системы, поддерживающие ОРС-протокол.

Вывод: на базе обоих рассмотренных ПТК возможно построение требуемой системы управления. ПТК «СПЕКОН» является более дешевым вариантом автоматизации, тк это объектноориентированный контроллер для управления паровыми и водогрейными котлами.

Стоимость ПТК «КОНТАР» в несколько раз выше, при этом по соотношению «цена-качество» ПТК «СПЕКОН» не уступает ПТК «КОНТАР».

Таким образом, для автоматизации типового котла ДКВР-4/13 ГМ выгоднее использовать ПТК «СПЕКОН».

2.3 Экономическая оценка предлагаемой системы управления

Экономичность работы парового котла ДКВР-4/13 ГМ в значительной мере определяется уровнем его автоматизации ввиду сложности протекающих в нем процессов, надежное управление которыми невозможно без применения средств информационной измерительной техники.

Существующая система автоматизации котла выполнена по принципу локального регулирования. Замена этой системы на современный управляющий комплекс позволит более точно регулировать технологические параметры, повысит надежность работы оборудования. Также позволит снизить удельные затраты сырья и энергии на единицу производимого пара.

Капитальные вложения на стадии эксплуатации системы управления определяются затратами на приобретение предварительно разработанного комплекса технических средств с последующими монтажными и наладочными работами. Эти затраты компенсируются в течение срока окупаемости проекта. Расчет экономической эффективности предлагаемой системы на базе контроллера «СПЕКОН» представлен в пункте 7.

3. Исследование системы управления параметром

3.1 Математическое описание объекта управления

В данном дипломном проекте рассмотрена автоматизация котла ДКВР-4/13 ГМ с разработкой

САУ давлением пара на выходе котла. Для построения математической модели объекта управления были сняты разгонные кривые по давлению пара по каналам: управления (подача топлива в топку) и возмущения (расход пара). Приведенные ниже разгонные характеристики говорят о том, что изменение давления пара начинается с некоторым запаздыванием ?, характеризующим влияние инерционности топки на динамические свойства котла.

Динамические характеристики объекта управления:

1. по каналу управления: расход топлива (природный газ) в топку котла Fт (%) - давление пара на выходе котла Рп (кгс/см²).

Таблица 3.1

Данные для построения разгонной характеристики

№ п/п	t, сек	Рп (кгс/см2)
1	0	6,10
2	2	6,10
3	4	6,10
4	6	6,11
5	8	6,12
6	10	6,14
7	12	6,18
8	14	6,22
9	16	6,25
10	18	6,28
11	20	6,29
12	22	6,32
13	24	6,35
14	26	6,40
15	28	6,44
16	30	6,45
17	32	6,47
18	34	6,48
19	36	6,50
20	38	6,50
21	40	6,50

Входным сигналом для объекта управления в данном случае является ступенчатое изменение расхода топлива, поступающего на горение. Характер данного процесса изображен на рис. 3.1. Разгонная характеристики представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.1 График расхода топлива (степень открытия клапана топливоподачи)

Рис. 3.2 Разгонная характеристика по каналу расход топлива - давление пара на выходе котла

2. по каналу возмущения: расход пара Fп (%) - давление пара на выходе котла Рп (кгс/см²).

Таблица 3.2

Данные для построения разгонной характеристики

№ п/п	t, сек	Рп (кгс/см2)
1	0	6,50
2	2	6,50
3	4	6,49
4	6	6,47
5	8	6,42
6	10	6,35
7	12	6,30
8	14	6,27
9	16	6,20
10	18	6,16
11	20	6,10
12	22	6,07
13	24	6,05
14	26	5,98
15	28	5,96
16	30	5,98
17	32	5,98
18	34	5,96
19	36	5,96
20	38	5,96
21	40	5,96

Входным сигналом для объекта управления в данном случае является ступенчатое изменение расхода пара. Характер данного процесса изображен на рис. 3.3. Разгонная характеристика представлена на рис. 3.4



Рис. 3.3 График расхода пара (степень открытия главной паровой задвижки)

Рис. 3.4 Разгонная характеристика по каналу расход пара - давление пара на выходе котла

Построение математической модели объекта на основании снятых разгонных характеристик производилось при помощи автоматизированной системы имитационного моделирования автоматических систем управления, разработанной доцентом кафедры АСУ ТП СПГТУРП Селяниновой Л. Н:

1. Вводим в программу параметры по каналу управления:

- значение входного воздействия до эксперимента - 30%;

- значение входного воздействия после эксперимента - 60%;

- среднее значение выходного сигнала до опыта - 6,1 кгс/ см²;

- установившееся среднее значение выходного сигнала после опыта - 6,5 кгс/ см²;

- шаг дискретности по времени - 2 сек.

- число точек кривой разгона - 21;

- вводим значения кривой разгона в соответствии с таблицей 3.1.

После ввода параметров, запустив алгоритм их обработки, получаем кривую разгона. По данной кривой программа рассчитывает моменты переходной функции объекта:

- М₀ = 17,99;

- М₁ = 229,01;

- М₂ = 3928,52.

По этим моментам программа выбирает оптимальную передаточную функцию объекта с наименьшей дисперсией адекватности:

(3.1)

Это модель второго порядка с запаздыванием и разными постоянными времени.

Параметры объекта для данной модели составляют:

- коэффициент передачи К=0,013 кгс/см²/%

- постоянная времени Т1=10,240 сек.

- постоянная времени Т2=1,846 сек.

- запаздывание ?=6,396 сек.

Нормированные переходные функции модели и объекта для оптимальной модели отображены в таблице 3.3

Таблица 3.3 Данные для нормированных переходных функций по оптимальной модели канала управления

№ п/п	Время эксперимента, сек	Объект	Модель
1	0	0,000	0,000
2	2	0,000	0,000
3	4	0,025	0,000
4	6	0,500	0,000
5	8	0,100	0,049
6	10	0,200	0,173
7	12	0,300	0,305
8	14	0,375	0,423
9	16	0,450	0,524
10	18	0,475	0,608
11	20	0,550	0,677
12	22	0,625	0,734
13	24	0,750	0,781
14	26	0,850	0,820
15	28	0,875	0,852
16	30	0,925	0,878
17	32	0,950	0,900
18	34	1,000	0,918
19	36	1,000	0,932
20	38	1,000	0,944
21	40	1,000	0,954

Рис. 3.5 Кривые разгона объекта и оптимальной модели по каналу управления

Дисперсия адекватности в данном случае = 0,0041753

2. Вводим в программу параметры по каналу возмущения:

- значение входного воздействия до эксперимента - 30%;

- значение входного воздействия после эксперимента - 60%;

- среднее значение выходного сигнала до опыта - 6,5 кгс/ см²;

- установившееся среднее значение выходного сигнала после опыта - 5,9 кгс/ см²;

- шаг дискретности по времени - 2 сек.

- число точек кривой разгона - 21;

- вводим значения кривой разгона в соответствии с таблицей 3.2.

После ввода параметров, запустив алгоритм их обработки, получаем кривую разгона. По данной кривой программа рассчитывает моменты переходной функции объекта:

- М₀ = 15,52;

- М₁ = 174,64;

- М₂ = 2650,19.

По этим моментам программа выбирает оптимальную передаточную функцию объекта с наименьшей дисперсией адекватности:

(3.2)

Это модель первого порядка с запаздыванием и постоянной времени:

- коэффициент передачи К=-0,018 кгс/см²/%

- постоянная времени Т=7,810 сек.

- запаздывание ?=7,708 сек.

Нормированные переходные функции модели и объекта для оптимальной модели отображены в таблице 3.4

Таблица 3.4 Данные для нормированных переходных функций по оптимальной модели канала управления

№ п/п	Время эксперимента, сек	Объект	Модель
1	0	- 0,000	0,000
2	2	- 0,000	0,000
3	4	0,019	0,000
4	6	0,056	0,000
5	8	0,148	0,037
6	10	0,278	0,254
7	12	0,370	0,423
8	14	0,426	0,553
9	16	0,556	0,654
10	18	0,630	0,732
11	20	0,741	0,793
12	22	0,796	0,840
13	24	0,833	0,876
14	26	0,963	0,904
15	28	1,000	0,926
16	30	0,963	0,942
17	32	0,963	0,955
18	34	1,000	0,965
19	36	1,000	0,973
20	38	1,000	0,979
21	40	1,000	0,984

Рис. 3.6 Кривые разгона объекта и оптимальной модели по каналу возмущения

Дисперсия адекватности в данном случае = 0,0037033

3.2 Анализ возмущающих воздействий

Управляющим воздействием для корректировки давления пара на выходе котла является расход топлива. Также влияние на изменение давления оказывают расход отбираемого к потребителю пара и расход питательной воды, поступающей в котел, хотя эти показатели технологического процесса вносят незначительные коррективы в работу САУ.

Структурная схема математической модели системы управления давлением пара на выходе котла представлена на рис 3.7.

Алгоритмическая структура одноконтурной САУ давлением пара на выходе котла, с корректировкой по расходу пара и расходу питательной воды, представлена на рис.3.8. На рис. 3.8 рассмотрена цифровая система автоматического управления по каналу: расход топлива - давление пара на выходе котла.

Fт (Р)

Fп (Р) Рп (Р)

Fпв (Р)

Рис. 3.7 Структурная схема математической модели САУ давлением пара на выходе котла

На данном рисунке даны следующие обозначения:

Fт (Р) - расход топлива;

Fп (Р) - расход пара;

Fпв (Р) - расход питательной воды;

Рп (Р) - давление пара на выходе котла;

Wоб1 (Р) - передаточная функция объекта по каналу: расход топлива - давление пара на выходе котла.

Wоб2 (Р) - передаточная функция объекта по каналу: расход пара - давление пара на выходе котла.

Wоб3 (Р) - передаточная функция объекта по каналу: расход питательной воды - давление пара на выходе котла.

Fпв(Р)

Fп (Р)

m(P) Fт(Р) Рп(Р)

U (P) Pп(Р)

Тд

Рп(Z)

U (Z) E(Z) Рп зд(Z) Рп зд(Р)

Рис. 3.8 Алгоритмическая структурная схема одноконтурной цифровой САУ давлением пара на выходе котла

На данном рисунке даны следующие обозначения:

Wоб(P) - передаточная функция объекта управления;

W_Д(Р) - передаточная функция датчика;

D_РЕГ(Z) - передаточная функция регулятора;

W_Ф(Р) - передаточная функция фиксатора;

W_ИМ(Р) - передаточная функция исполнительного механизма;

W_РО(Р) - передаточная функция регулирующего органа;

Wf1(P) - передаточная функция по каналу возмущения 1 (расход пит. воды);

Wf2(P) - передаточная функция по каналу возмущения 2 (расход пара);

E(Z) - сигнал рассогласования;

U(Z), U(Р) - управляющее воздействие регулятора;

m (P) - степень открытия клапана на линии топливоподачи;

Fт(Р), Fп(Р), Fпв(Р) - расход топлива, расход пара, расход питательной воды;

Рп(Р), Рп зд(Р) - значение давления пара действительное и заданное;

Рп (Z), Рп зд(Z) - значение давления пара действительное и заданное после АЦП.

3.3 Синтез системы управления

Синтез системы управления производился при помощи автоматизированной системы имитационного моделирования автоматических систем управления разработанной доцентом кафедры АСУ ТП СПГТУРП Селяниновой Л.Н.

Рассматривается линейная одноконтурная система с амплитудно-импульсной модуляцией.

1. в пункте 3.1 были получены передаточные функции для рассматриваемого объекта по каналам: расход топлива - давление пара на выходе котла (формула 3.1) и расход пара - давление пара на выходе котла (формула 3.2). Вследствие преобразований формула 3.1 приобретает вид:



(3.3)

где B₁ = T₁ + T₂ = 12,086 сек. B₂ = T₁ ? T₂ = 18,903 сек.

К = 0,013 кгс/см²/%

? = 6,396 сек.

2. передаточные функции звеньев САУ:

- передаточная функция измерительного преобразователя (датчика) давления пара. В качестве датчика использован манометр ЭКМ-160М с пределами измерения от 0 до 16 кгс/см². выходной сигнал: 0-5 мА.

W_д(р) = К_д = (16-0)/(5-0) = 3,2 кгс/см²/мА (3.4)

- для исполнительного механизма и регулирующего органа объединим передаточные функции W_им (р )и W_ро(р) в одну передаточную функцию W_им+ро:

Регулятор совместно с ИУ реализует ПИ-закон регулирования, поэтому Киу=1

W_им+ро(р) = К_иу = 1 град. угла/% (3.5)

3. для синтеза системы выбираем ПИ-регулятор. ПИ-закон регулирования позволяет увеличить точность регулирования, уменьшить время отработки задающего воздействия, свести статическую ошибку к нулю.

(3.6)

где К1 и К2 - коэффициенты настройки регулятора.

Для ПИ-закона регулирования в операторной форме:

U(P)=КрЕ(Р)+Кр/Ти*(Е(Р)/Р)

К1 соответствует Кр, а К2 - Кр/Ти.

После внесения численных значений передаточных функций в систему, получаем область устойчивости в плоскости К1 и К2, которая определяется следующим образом:

- апериодическая граница задаётся в виде неравенства К1 > К2;

- колебательная граница задаётся в виде таблицы значений К1 и К2 - таблица 3.5;

- линия равного запаса устойчивости задаётся в виде таблицы значений К1 и К2 - таблица 3.6.

Таблица 3.5

Колебательная граница

К1	К2
12,96676	-13,82664
34,50062	3,73305
56,92455	22,42400
79,95027	42,10562
103,27628	62,62807
126,59058	83,83301
149,57350	105,55431
171,90066	127,61888
193,24591	149,84749
213,28445	172,05568
231,69593	194,05463
248,16749	215,65211
262,39696	236,65344
274,09580	256,86251
282,99219	276,08274
288,83390	294,11810

Степень колебательности М=0,90

Рис. 3.9 Колебательная граница

Таблица 3.6

Линия равного запаса устойчивости

К1	К2
12,80073	5,93890
26,80466	18,35594
38,79017	28,91843
48,79507	37,73668
56,87557	44,92441
63,10389	50,59722
67,56597	54,87135
70,35926	57,86253
71,59071	59,68502
71,37477	60,45077
69,83161	60,26871
67,08542	59,24414
63,26284	57,47826
58,49156	55,06776
52,89896	52,10453



Рис. 3.10 Линия равного запаса устойчивости

3.4 Расчёт и анализ системы управления

С помощью программы АSIM LIN строим переходные процессы по задающему и возмущающему воздействиям. Рекомендуемые параметры настройки регулятора при ПИ-законе управления: К1 = 71,6727, К2 = 60,0961. Данные настройки обеспечивают минимальное перерегулирование 14% и минимальное время обработки сигнала.

Переходный процесс по задающему воздействию отражён в Приложении 1. График процесса представлен на рисунке 3.11.

Рис. 3.11 График переходного процесса по задающему воздействию

Для настроек К1 и К2 строим переходный процесс по возмущающему воздействию. Он отражён в Приложении 2. График процесса представлен на рисунке 3.12.

Рис. 3.12 График переходного процесса по возмущающему воздействию

Вывод: При расчете одноконтурной системы автоматического регулирования были получены следующие настройки регулятора: К1 = 71,6727, К2 = 60,0961. Предлагаемая система автоматического регулирования имеет величину перерегулирования меньше 20%, статическая ошибка равна 0.

4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ И ВЫБОР КТС

4.1 Разработка функциональной схемы автоматического управления

Функциональная схема системы автоматизации технологического процесса является основным техническим документом, в котором дано упрощенное изображение парового котла, подлежащего автоматизации, а также приборов, средств автоматизации и управления, изображаемых условными обозначениями по действующим стандартам, а также линий связи между ними.

Функциональная схема системы управления котлом ДКВР-4/13 ГМ на базе ПТК «СПЕКОН» представлена в графической части проекта - лист 220301 - 012-319 АК.9. Спецификация на КТС представлена в Приложении 3.

Разработанная система управления решает следующие основные задачи:

- управление питанием котла;

- управление процессом горения;

- управление автоматическим пуском и остановом котла;

- автоматическая защита и сигнализация.

Для решения этих задач производится регулирование, контроль и регистрация следующих параметров:

1. автоматическое регулирование:

- уровня воды в барабане котла;

- давления пара на выходе котла;

- разрежения в топке котла;

- соотношения «топливо-воздух».

2. контроль и регистрация:

- температуры питательной воды до экономайзера;

- температуры питательной воды после экономайзера;

- температуры уходящих газов;

- давления пара;

- разрежение в топке;

- давление воздуха перед горелками;

- давление газа перед горелками;

- расход питательной воды;

- расход пара;

- расход газа на котел;

- уровень в барабане котла.

3. управление регулирующими органами:

- управление направляющими аппаратами дутьевого вентилятора и дымососа;

- управление клапаном на линии подачи топлива в котел;

- управление клапаном на линии подачи питательной воды.

Датчики снимают показания с объекта управления и передают их в виде унифицированного сигнала на контроллер «СПЕКОН» через модуль аналоговых и дискретных входных сигналов SP CPU. В контроллере данные программно обрабатываются в соответствии с алгоритмом и заданием, в результате микроконтроллер вырабатывает управляющие сигналы, которые через модули выходов SP POW 1 и 2 поступают на исполнительные устройства (исполнительные механизмы и регулирующие органы) для регулирование следующих параметров: уровня воды, давления пара на выходе котла, разрежения в топке, соотношения «топливо-воздух».

4.2 Выбор КТС системы управления

Проектируемая АСУ ТП реализована на базе программно-технического комплекса «СПЕКОН». В графической части проекта представлена структурная схема системы управления - лист 220301 - 012-319 АК.10. На низшем уровне системы находятся датчики и исполнительные устройства. Второй уровень составляет промышленный контроллер «СПЕКОН» - он обрабатывает поступившие сигналы от датчиков и выдает управляющие сигналы на исполнительные устройства. Информация о ходе технологического процесса передается от микроконтроллера до операторной станции по протоколу связи RS485. Для вывода информации на экран применяют ПЭВМ со специальным программным обеспечением «СПЕКОН-регистратор». Промышленный компьютер предназначен для сбора и компьютерной обработки данных, а также их накопления, решения задач визуализации технологического процесса. Оператор с помощью функциональной клавиатуры может вмешиваться в ход процесса со своего рабочего места, получая при этом информацию на экран дисплея.

Промышленный контроллер «СПЕКОН СК2-24» (рис. 4.1) производства ЗАО «НПФ Теплоком» предназначен для управления паровыми и водогрейными котлами, он включен в Государственный реестр средств измерений под №20962-06 (Сертификат RU.C.34.022.A№25194 от 26.09.2006 г.), соответствует ГОСТ Р 51350-99, ГОСТ Р 50839-2000, имеет Разрешение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на применение №РРС-00-25929 от 22.08.2007 г.

Таблица 4.1 Технические характеристики «СПЕКОН СК2-24»

№ п/п	Показатель	Ед. изм-я	Значение
1	Габариты: - высота - длина - ширина	мм мм мм	240 400 110
2	Входные сигналы:
	- двухпозиционные входы типа «сухой контакт»		32
	- токовые входы (0-5, 0-20, 4-20 мА)		8
	- сопротивления от термопреобразователей сопротивления ТСМ, ТСП по ГОСТ 6651-94), пропорциональными температуре		4
	- частотные входы в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц		2
№ п/п	Показатель	Ед. изм-я	Значение
3	Выходные сигналы (двухпозиционные)		24
4	Погрешность измерений:
	- пределы допускаемой основной приведенной погрешности преобразования токовых сигналов	%	+-0,5
	- пределы доп. осн. абсолютной погрешности преобразования термопреобразователей сопротивления	оС	+-0,5
	- пределы доп. относительной погрешности преобразования импульсных сигналов	%	+-0,5
	- пределы доп. дополнительной погрешности преобразования сигналов тока и сопротивления на каждые 10 оС в диапазоне температур от -10 до 50 оС	%	0,2 от предела доп. осн. погрешн.
5	Электрическое питание от сети переменного тока напряжением от 187 В до 242 В, частотой от 49 Гц до 51 Гц
6	Средняя наработка контроллера на отказ при температуре окружающего воздуха (20 ±10) оС	час	75000
7	Полный средний срок службы контроллера не менее	лет	10
8	Масса контроллера	кг	6

Контроллер рассчитан на эксплуатацию при:

- температуре окружающего воздуха от минус 10 до 50 ^оС;

- относительной влажности окружающего воздуха до 95 % при температуре 25 ^оС;

- вибрации частотой (10?55) Гц, амплитудой не более 0,15 мм.

Рис. 4.1 Внешний вид контроллера «СПЕКОН СК2-24»

Устройство контроллера (рис. 4.2): на системной плате SP CPU расположена микроЭВМ, являющаяся центральной частью контроллера и управляющая работой АЦП, клавиатуры, табло. Кроме того, микроЭВМ обеспечивает преобразование входных и формирование выходных двухпозиционных сигналов, а также обмен с внешними устройствами.

На системной плате SP CPU расположены разъемы для подключения внешних цепей:

Х1.11 - для подключения интерфейса RS485;

Х1.1 - Х1.7 - для подключения линий связи с датчиками, а именно:

Х1.1 - Х1.4 - двухпозиционные входы;

Х1.5 - частотные входы;

Х1.6 - Х1.7 - аналоговые токовые и температурные входы.

На силовых платах SP POW 1 и 2 (верхняя и нижняя) расположены элементы, формирующие выходные двухпозиционные сигналы контроллера (по 12 штук на каждой): Х2.1 - нижняя плата, Х3.1 - верхняя плата.

На плате блока питания БП расположен разъем Х4.2 для подключения сети электропитания переменного тока напряжением 24 В.

Рис. 4.2 Вид контроллера «СПЕКОН СК2-24» со снятой передней дверцей (размещение плат и разъемов для подключения внешних соединений)

Таблица 4.2 Перечень сигналов системы

Позиция	Количество
Аналоговые входные сигналы:
Токовые входные сигналы	Давление газа	1
	Уровень в барабане котла	1
	Давление пара	1
Позиция	Количество
Аналоговые входные сигналы:
Токовые входные сигналы	Давление воздуха	1
	Газоанализатор (О2, СО2)	2
	Разрежение	1
Частотные входные сигналы	Расход питательной воды	1
	Расход топлива	1
Входные сигналы сопротивления от термопреоб. сопротивления	Термометр эл. сопротивления	4
Дискретные входные сигналы	Защита (на уровень)	2
	Проверка сигнализации (световой, звуковой), отключение сигнализации	4
	Подтверждение включения дымососа и вентилятора	2
	Отключение защиты	1
	Давление газа	1
	Давление пара	1
	Разряжение	1
	Давление воздуха	1
	Клапан топливоподачи	1
	Клапан питательной воды	1
	Главная паровая задвижка	1
	Факел запальника	1
	Факел горелки

Подобные документы

• Система автоматизации парового котла ДКВР 10/13

  Водоснабжение котельной, принцип работы. Режимная карта парового котла ДКВр-10, процесс сжигания топлива. Характеристика двухбарабанных водотрубных реконструированных котлов. Приборы, входящие в состав системы автоматизации. Описание существующих защит.
  
  курсовая работа [442,0 K], добавлен 18.12.2012
  

• Поверочный тепловой расчет парового котла

  Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.
  
  курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019
  

• Расчет параметров котла

  Характеристика рабочих тел котельного агрегата. Описание конструкции котла и принимаемой компоновки, техническая характеристика и ее обоснование. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, определение расхода топлива.
  
  курсовая работа [173,6 K], добавлен 18.12.2015
  

• Тепловой расчет парового котла ДКВР-4

  Краткое описание котла ДКВР-10. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Тепловой расчет топки, определение температуры газов на выходе. Расчет ограждающей поверхности стен топочной камеры. Геометрические характеристики пароперегревателя.
  
  курсовая работа [381,0 K], добавлен 23.11.2014
  

• Тепловой расчет парового котла марки Е-75-40-ФБ

  Расчетно-технологическая схема трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Топливо и продукты горения. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива. Выбор схемы топливосжигания. Проверочно-конструкторский расчет.
  
  курсовая работа [436,4 K], добавлен 23.05.2013
  

• Модернизация системы автоматизации парового котла ТП-38 "Обуховоэнерго" с разработкой САУ давлением пара за котлом на базе ПТК

  Техническая характеристика котлоагрегата ТП-38. Синтез системы управления. Разработка функциональной схемы автоматизации. Производстенная безопасность объекта. Расчет экономической эффективности модернизации системы управления котлоагрегатом ТП-38.
  
  дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.09.2012
  

• Расчет параметров парового котла

  Назначение, конструкция и рабочий процесс котла парового типа КЕ 4. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс котла и расход топлива. Тепловой расчет топочной камеры, конвективного пучка, теплогенератора, экономайзера.
  
  курсовая работа [182,6 K], добавлен 28.08.2014
  

• Поверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39 ФБ

  Расчетно-технологическая схема трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива. Расход топлива, подаваемого в топку. Поверочный тепловой расчет топочной камеры и фестона.
  
  курсовая работа [3,4 M], добавлен 13.12.2011
  

• Тепловой расчет парового котла

  Описание конструкции котла и топочного устройства. Расчет объемов продуктов сгорания топлива, энтальпий воздуха. Тепловой баланс котла и расчет топочной камеры. Вычисление конвективного пучка. Определение параметров и размеров водяного экономайзера.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.01.2014
  

• Система автоматизированного регулирования режима теплового парового котла

  Элементы рабочего процесса в котельной установке. Обоснование необходимости автоматизации технологических параметров. Система автоматического регулирования и контроля питания котла, ее монтаж и наладка. Спецификация на монтажные изделия и материалы.
  
  дипломная работа [1,3 M], добавлен 01.06.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам