Проектирование производственной котельной установки

Применение преобразователей частоты позволяет получить комплексное решение по автоматизации и оптимизации процесса горения на любых установках (котлы, печи), где имеет место сжигание топлива (газа, мазута, угля) и существуют тягодутьевые устройства на базе электродвигателей переменного тока для управления производительностью.

При установке преобразователей частоты устройства, регулирующие подачу воздуха (направляющие аппараты, задвижки), полностью открываются. При этом управление производительностью тягодутьевых устройств осуществляется с помощью преобразователей путем изменения частоты вращения ротора приводных электродвигателей от нуля до номинальной (и выше).

Рис. 2 - Схема оптимизации процесса сжигания с применением преобразователей частоты

При работе котла с природным, доменным или коксовым газом блок системы, управляющий вентилятором, непрерывно отслеживает два сигнала от установленных датчиков давления газа и газоанализатора. Контроллер системы по заданному алгоритму в каждый момент времени вычисляет точное количество воздуха, необходимое для полного сжигания подаваемого топлива.

Система управления оптимизацией работы котла с применением ПЧ позволяет оптимизировать режимную карту (т.к. обычно она строится с большим запасом избытка воздуха), а также автоматически учесть такие факторы, влияющие на процесс сжигания топлива, как калорийность газа, различная теплотворная способность топлива (газа), нежелательные подсосы воздуха, изменение давления окружающего воздуха, его температуры и влажности в течение суток и при смене сезонов года, при этом коэффициент избытка воздуха a = 1,07...1,2 во всех режимах работы котельной установки (кроме переходных).

Для автоматического режима работы модуль оптимизации настраивается с помощью изменения параметров (уставок) со встроенного пульта управления или АРМа оператора - коэффициент избытка воздуха a , кривая соотношения "газ-воздух" - производится предприятием-изготовителем во время наладки оборудования на объекте с возможностью вмешательства персонала в процессе эксплуатации.

Система в автоматическом режиме поддерживает заданное значение разрежения в топке (2...5 мм. рт. ст.) путем управления производительностью дымососа от датчика разрежения, устанавливаемого в топке котла.

Система обеспечивает:

· быструю реакцию на изменение внешних факторов и энергетических показателей котла (реакция на изменение давления < 1 сек, на изменение состава отходящих газов < 10 сек);

· возможность работы на малых давлениях топлива (газа) на входе без остановки или отключения автоматики, с обеспечением полной функциональности котла;

· возможность автоподхвата частоты вращающихся тягодутьевых механизмов без аварийного выключения котельной установки при кратковременных исчезновениях и провалах напряжения питающей сети;

· защиту от недопустимо малых и недопустимо больших значений коэффициента избытка воздуха вследствие неисправностей в системе управления;

· круглосуточную автодиагностику состояния системы оптимизации с энергонезависимым запоминанием причин неисправностей и выдачей команд в основной модуль при выходе ее из строя.

Общие технические характеристики при оптимизации.

Точность поддержания заданных параметров:

· давления воздуха - 1 мм. вод. ст.;

· разрежения в топке - 1 мм. вод. ст.;

· давления воды - 0,1 атм.;

· газоанализатора - О₂ - 0,1%.

Реакция на изменение:

· давления (газа, воды и проч.) - менее 1 сек.;

· состава отходящих газов - менее 10 сек.

Коэффициент увеличения мощности котла - до 1,5 номинала. Увеличение КПД котла - на 2...5%.



4. Система циркуляции теплоносителя тепловой сети

Системы циркуляции теплоносителя являются наиболее ответственными, они обеспечивают параметры и подают тепло потребителям. В их составе функционируют самые крупные потребители собственных нужд котельных - сетевые насосные агрегаты (СН). Повышение эффективности работы этой системы позволяет реально снижать себестоимость вырабатываемого тепла. В данной котельной применяется сетевой насос типа Д1250-125.

Центробежные насосы двухстороннего входа Д, - название насосов "горизонтальные" является условным (по горизонтальному разъему корпуса). По конструкции насосы выпускаются двух видов: одноступенчатые с колесом двухстороннего входа и многоступенчатые.

Горизонтальная электронасосная установка с центробежным одноступенчатым насосом.

Устройство:

- рабочее колесо двустороннего входа, с полуспиральным подводом жидкости, 

- спиральный отвод и сальниковое уплотнение вала.

Насос используется для перекачивания воды и аналогичных по вязкости и химической активности жидкостей, температурой до +85 ⁰С, содержащих твердые включения до 0,05% по массе, размером до 0,2 мм. Материал проточной части - чугун. Уплотнение вала - сальниковое. Гидравлический затвор сальника обеспечивается посредством подвода жидкости к кольцу сальника по каналу в крышке насоса. Давление на входе до 0,3 МПа. ДКЗ - 5,5м. 

Параметр	Обозначение	Значение	Ед. измерения
Подача	Q	1250	м3/час
Напор	H	125.00	м
Частота вращения	n	1450 (24.2)	об/мин (сек-1)
Максимальная потребляемая мощность	N	625.00	кВт
Допускаемый кавитационный запас		5.50	м, не менее
Масса насоса	m	1515	кг

Характеристика насоса (агрегата) 1Д1250-125

Частота вращения 24,2 с ^-1 (1450 об/мин) 

Жидкость - вода плотностью 1000 кг/м³

* - данные для насоса



Эффективность работы насосного агрегата в рабочем диапазоне определяется способом регулирования и характеристиками системы. Наибольшее распространение получил способ регулирования давления и расхода воды с помощью дроссельной задвижки, устанавливаемой в напорном трубопроводе. При дросселировании скорость вращения рабочего колеса насоса остается практически неизменной, гидравлическое сопротивление трубопровода возрастает, а развиваемый насосом напор увеличивается, при этом на превышение напора нерационально расходуется дополнительная мощность. Этот способ регулирования считается малоэкономичным, т.к. на преодоление дополнительного сопротивления требуются дополнительные затраты энергии.

Наиболее эффективный способ регулирования предусматривает использование в составе электропривода электронных преобразователей частоты. С помощью преобразователя частоты по сигналу от датчика давления, установленного в напорном трубопроводе, можно автоматически изменять частоту вращения рабочего колеса насоса, оперативно реагируя на изменение расхода жидкости и обеспечивая поддержание заданного давления с высокой точностью. Потребление электроэнергии при таком способе регулирования пропорционально кубу производительности насоса.

Гистограмма потребления электроэнергии насосными агрегатами.

Применение ПЧ в приводах насосов доказало свою эффективность и является на сегодняшний день классикой. Для регулирования работы насосов ЗАО ЭЛЕКТРОТЕКС разработан надежный энергосберегающий комплекс АСУР, который устанавливается в системах холодного и горячего водооборота котельной или ТЭЦ и конструктивно выполнен в виде моноблока с несколькими ПЧ, УПП, системой сбора ,обмена и передачи информации. Он предназначен для автоматического поддержания давления воды в подающем трубопроводе при изменении расхода и входного давления. Для выполнения этой функции применяется замкнутая система регулирования на основе частотного преобразователя и датчика давления.



5. Описание схемы автоматического управления работой котла КВГМ-100

Работа водогрейного котла проходит в несколько стадий. Ходом процесса управляет автоматическая система, точно соблюдающая все условия.

Системы автоматики современных котлов выполняют следующие функции:

1) автоматическое регулирование параметров работы:

* давления пара в барабане паровых котлов или температуры горячей воды для водогрейных;

* расхода воздуха на горение (соотношение расходов газ воздух);

* разрежения в топке;

* температуры перегрева пара;

2) автоматическая защита котла (автоматика безопасности) отключением подачи газа при следующих предаварийных показателях:

* повышение давления пара для паровых котлов и температуры горячей воды для водогрейных;

* повышение или понижение давления газа перед горелками;

* понижение давления воздуха перед горелками;

* понижение разрежения в топке;

* погасание факела;

* отключение циркуляционных насосов для водогрейных котлов;

* отключение электроэнергии;

3) световая и звуковая сигнализация при срабатывании автоматики по п. 2;

4) дистанционный контроль ряда параметров, выносимых на щиты управления и контроля. Набор параметров определяется проектной организацией, как правило, это разрежение в топке, давление воздуха за вентилятором, температура продуктов горения по дымовому тракту, силы тока электролвигателей дымососа и вентилятора и т.д.;

5) дистанционное управление направляющими аппаратами дымососа и вентилятора, питательным клапаном, регулирующим органом на газопроводе;

6) полуавтоматический или автоматический пуск котла.

Измерение температуры воды из теплосети проводится с помощью термопреобразователя сопротивления ТСМ-0879 (3к-3а) и вторичного прибора КСМ-3 ( мост автоматический самопишущий, шкала измерения 0…1000С) поз.(3к-3), также по месту стоит термометр технический прямой с оправой ТТП-5 (3к1). Температура воды на выходе из котла термопреобразователь сопротивления-система измерения, регистрации и регулирования( ТСМ-0879 (3к-4а), КСМ-3 с сигнализирующим устройством; также по месту термометр технический прямой с оправой ТТП-5(3к2)).Температура уходящих газов -термоэлектрический преобразователь ТХК, диапазон измерений 0…3000С (3к-5а) вторичный - КСП-3 ( потенциометр автоматический самопишущий, шкала 0…3000С).

Давление воды на входе в котел -система измерения, регистрации и регулирования (преобразователь давления типа МЭД-22364-манометр электрический дифференциальный (3к-23а) , верхний предел измерений давления избыточного 1,6 Мпа, вторичный прибор - КСД-3 шкала 0…25 кгс/см2(3к-23),на трубопроводе установлен технический манометр МП-250мм шкала 0…25кгс/см2 ). Давление воды на выходе из котла -система измерения, регистрации и регулирования (преобразователь давления типа МЭД-22364 (3к-24а) , верхний предел измерений давления избыточного 1,6 Мпа, вторичный прибор - КСД-3 шкала 0…25 кгс/см2(3к-24),на трубопроводе установлен технический манометр МП-250мм шкала 0…16кгс/см2(3к-7)). Давление газа после регулирующей заслонки измеряется дифманометром-преобразователем мембранным ДМ-3583М (3к-25а) Р=0,4 кгс/см2, вторичный прибор КСД-3с сигнализирующим устройством. На трубопроводе установлен манометр МП-4у(3к-8). Измерение давления газа перед диафрагмой, давление газа на запальники горелок котла, давление газа перед запальниками котла - манометр МП-4у(3к-9,3к-10,14,15,16). Давление газа перед горелками котла измеряется с помощью МТН (манометр для точных измерений), шкала 0…0,6 кгс/см2 (3к-11,3к-12,3к-13). Давление воздуха в общем воздухопроводе котла и давление перед каждой горелкой котла - система измерения, контроля, регулирования (датчик реле напора ДН-2,5 с сигнализирующим устройством шкала 0…250кгс/см2 ,прибор на щите напоромер НМП-52М1(3к-17,18,19,20) шкала 0…250кгс/см2 ).

Тягомеры дифференциальные ДТ2-50(3к-26а) применяются в схемах автоматического регулирования в качестве первичных приборов, в данном случае для измерения разрежения в топке котла, вторичный прибор КСД-3 с сигнализирующим устройством.

Разрежение за котлом контролируется при помощи тягонапоромера жидкостного ТНЖ-Н (3к-22) шкала 0…25 кгс/см2.

Расход воды через котел измеряется дифманометром-преобразователем мембранным ДМ-3583М (3к-27а) Р=100КПа , вторичный прибор КСД-3с сигнализирующим устройством, шкала 0…1600кгс/см2 . Расход газа на котел измеряется дифманометром-преобразователем мембранным ДМ-3583М (3к-28а) Р=100КПа , вторичный прибор КСД-3с сигнализирующим устройством, шкала 0…6300м3/ч .

Для электророзжига и контроля факела запальников и горелок (3к-39,40,41) используется прибор контроля факела Ф-34-2.

Контур регулирования соотношения газ-воздух. Регулирование происходит путем измерения давления газа дифманометром-преобразователем мембранным ДМ-3583М (3к-38а) Р=63КПа и воздуха ДМ-3583М (3к-38б) Р=2,5КПа. Сигналы поступают в регулятор расхода РП-4П(3к-38д) и сравниваются с электрическим сигналом задатчика РДЗ-12 (3к-38в), затем сигнал идет на пускатель бесконтактный реверсивный ПРБ-2М (3к-38г), который включает электрический механизм МЭО -100/63(3к-38е).

Контур регулирования нагрузки котла. Регулирование происходит путем измерения давления газа дифманометром-преобразователем мембранным ДМ-3583М (3к-36а) Р=63КПа . Сигнал поступает в регулятор РП-4П(3к-36б) и сравнивается с электрическим сигналом задатчика РДЗ-12 (3к-36в), затем сигнал идет на пускатель бесконтактный реверсивный ПРБ-2-3М (3к-36г), который включает электрический механизм МЭО -100/63(3к-36д).

Контур регулирования разрежения в топке котла. Датчиком напора тяги дифтрасформаторным ДТ2-50(3к-37а) измеряем величину давления газа в топке котла. Электрические сигналы от датчика поступают в регулятор РП-4П(3к-37) и сравнивается с электрическим сигналом задатчика РДЗ-12 (3к-37б), при равенстве нулю этих сигналов, выходной сигнал от регулятора отсутствует. При расхождении регулятор PIC вырабатывает сигнал, который в электронных блоках регулятора усиливается и преобразуется. Далее сигнал подается на ключ SA1, предназначенный для переключения режимов управления «автоматический - полуавтоматический». Выходной сигнал с ключа SA1 подается на усилитель мощности NS. Затем усиленный сигнал идет на пускатель бесконтактный реверсивный ПРБ-2-3М (3к-37в), который включает электрический механизм МЭО -100/63(3к-37г). Исполнительный механизм изменяет положение газового клапана это приводит к изменению расхода газа. Кнопочный переключатель SB1 предназначен для установленного включения электродвигателя исполнительного механизма в ручном режиме управления.



6. Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых величин

Контролю подлежат те параметры, по значениям которых осуществляется оперативное управление технологическим процессом, а также его пуск и остановка. К таким параметрам относятся все режимные и выходные параметры, а также входные параметры, при изменении которых в объект будут поступать возмущения. Обязательному контролю подлежат параметры, значения которых регламентируются технологической картой.

Контролю подлежат все регулируемые параметры :

· расход обратной воды;

· температура обратной воды;

· температура прямой воды;

· давление воздуха;

· концентрация кислорода в дымовых газах;

· разряжение в топке котла;

· температура воды в коллекторе.

Кроме регулируемых параметров контролю подлежат:

· расход газа;

· давление воды на входе и выходе из котла;

· расход воды в коллекторе и расход прямой воды;

· температура дымовых газов за котлом;

· давление воздуха после дутьевого вентилятора;

· давление газа;

· разряжение перед дымососом;

· содержание метана в помещении;

· наличие пламени.

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

Контроль давления воды необходим для того, чтобы определить, есть ли расход воды через котел. При уменьшении расхода давление понижается. Контроль давления воздуха после дутьевого вентилятора необходим для определения работы вентилятора. Понижение давления воздуха происходит в случае отключения вентилятора или закрытия его направляющего аппарата при неисправности регулятора воздуха. При понижении давления воздуха может произойти отрыв факела или его погасание. Так как в момент отключения вентилятора воздух в топку не поступает, разряжение увеличивается, происходит отрыв факела.

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

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

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

· повышение температуры воды за котлом;

· понижение и повышение давления газа;

· понижение давления воды в обратном трубопроводе;

· наличие пламени;

· повышение метана CH4 в помещении;

· понижение давления воздуха;

· повышение разряжения дымовых газов;

· понижение расхода газа;

· повышение кислорода в дымовых газах.

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

Котел подлежит защите при отклонении следующих параметров:

· повышение температуры воды за котлом;

· повышение или понижение давления воды за котлом;

· понижение давления воздуха;

· повышение или понижение давления газа;

· уменьшение разряжения в топке котла;

· повышение давления обратной воды;

· погасание факела в топке котла.

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



7. Охрана труда и техника безопасности

Охраной труда называют систему законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья работоспособности человека в процессе труда.

Одна из основных задач охраны труда заключается в обеспечении безопасности труда человека, т.е. создание таких условий труда, при которых исключается воздействие на работающих опасных вредных производственных факторов.

7.1 Анализ влияния вредных и опасных производственных факторов на организм человека

Оборудование, находящееся на котельной, относится к оборудованию повышенной опасности и подконтрольно Госгортехнадзору.

Опасными факторами являются: природный газ, мазут, высокие давление и температура пара и воды, вращающиеся части насосов, дымососов, вентиляторов.

К вредным производственным факторам, относятся шум, вибрация и повышенная температура окружающего воздуха.

7.1.1 Шум. Защита от шума

Шум - это беспорядочное сочетание различных по частоте и силе звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху. Работа, выполняемая в шумной обстановке, оказывается более тяжелой, чем при выполнении ее в условиях относительной тишины. Шум влияет на чувствительность зрения, препятствует сосредоточению внимания, затрудняет выполнение точных работ. Установлено, что увеличение шума с 76 до 95 дБ снижает производительность физического труда на 20 - 22 %, а умственного - более чем на 40%. Шум вызывает изменения в нервной системе, оказывает влияние на психику человека, сердечно - сосудистую систему, пищеварение, ухудшает сон. Работа в условиях сильного шума может вызвать головную боль, головокружение, ослабление внимания. Длительное воздействие чрезмерного шума приводит к стойким поражениям и нарушению функций органов слуха.

На промышленной котельной шум в основном механический (работа котлов, деаэраторов) и аэродинамический (работа насоса).

По санитарным нормам СН 245-71 нормируемыми параметрами шума являются уровни в децибелах (L,дБ) среднеквадратичных звуковых давлений в октавных полосах частот от 63 до 8000 Гц.

Уровень шума находится на границах предельно-допустимых значений в зоне котлов, а в помещении пульта управления шум находится в норме. В данном случае для защиты персонала от шума применение средств индивидуальной защиты не обязательно, но рекомендуемо. Для защиты органов слуха можно применить наружные и внутренние противошумы.

Наружные противошумы (шумозащитные наушники) прикрывают ушную раковину, внутренние противошумы (заглушки, вкладыши) вставляют в наружный слуховой проход. Заглушки (так называемые "беруши") ослабляют шум на 5 - 7 дБ при частотах до 500 Гц и на 15 дБ при частотах более 3000 Гц. Индивидуальные средства защиты, в данном случае, будут успешно защищать органы слуха человека, так как измеренные значения и предельно допустимый уровень шума фактически равны. Однако применение внутренних противошумов не всегда возможно, так как они быстро загрязняются от пыли и пота и создают неудобства при пользовании ими. Гораздо эффективнее применение шумозащитных наушников, которые закрывают всю ушную раковину.

7.1.2 Влияние вибрации

Вибрация - это сотрясение конструкций, машин, механизмов, сооружений, возникающее в следствии неуравновешенных силовых воздействий.

Частотный диапазон: 1 - 2000 Гц. Вибрация вызывает раздражение нервных окончаний.

Для ослабления вибрации агрегаты ставят на самостоятельные фундаменты. Также прохождение своевременного технического обслуживания и ремонта насосов и др. источников вибрации (устранение соударений и дисбаланса движущихся масс).

Так на промышленной котельной все агрегаты (котлы, деаэраторы, насосы) установлены на отдельные фундаменты.

7.1.3Воздействие вредных газов

Вредные газы действуют на организм человека удушающе или отравляюще. Удушающие газы не вызывают каких-либо нарушений в организме человека. При значительных концентрациях газа в воздухе содержание кислорода в нем уменьшается и его не хватает для нормальной жизнедеятельности организма человека, что вызывает кислородный голод. Первые признаки кислородного голода могут появиться при понижении содержания кислорода в воздухе с 21% до 18 - 16%. При содержании кислорода в воздухе ниже 6% дыхание человека останавливается. Опасность для человека представляет содержание удушающего газа в воздухе помещений выше 30%.

Отравляющие газы вызывают различные нарушения нормальной жизнедеятельности человеческого организма, в результате чего даже при достаточном содержании кислорода в воздухе происходит отравление. Соединяясь с гемоглобином крови, окись углерода образует карбоксигемоглобин, который препятствует обогащению крови кислородом и, следовательно, не допускает передачи кислорода клеткам организма. По мере накопления карбоксигемоглобина наступает кислородный голод. Допустимая концентрация окиси углерода в воздухе помещений составляет 0,02 мг²/л. признаки отравления: головная боль, шум в ушах, слабость, тошнота. При более тяжелых отравлениях наблюдается потеря сознания, прекращение дыхания и остановка сердца.

На промышленной котельной в качестве топлива применяется природный газ. Природный газ не имеет запаха, цвета, вкуса, легче воздуха в 1,72 раза, взыровоопасен, действует удушающе, содержит 94% метана. Для придания запаха в природный газ добавляют газ этилмеркаптан 16 г на 1000 м³.

Содержание природного газа свыше 10% в замкнутом помещении может привести к смерти от недостатка воздуха.

Природный газ имеет пределы взрываемости: нижний предел - 5% и верхний предел - 15%. В этих пределах смесь газа с воздухом является взрывоопасной, при наличии искры или открытого огня произойдет взрыв.

Газоопасные места в зависимости от степени загрязнения воздуха вредными примесями подразделяются на четыре группы:

ГРУППА 1. Места, где кратковременное пребывание людей без газозащитной аппаратуры смертельно опасно.

ГРУППА 2. Места, где содержание вредных примесей в воздухе превышает санитарные нормы, и где длительное пребывание людей без газозащитной аппаратуры смертельно опасно.

ГРУППА 3. Места, где возможно появление вредных примесей в количествах, превышающих санитарные нормы

ГРУППА 4. Места, где имеются или в результате работы могут произойти выделения природного газа.

Промышленная котельная по газоопасности относится к ГРУППЕ 4, так как в случае прорыва газопровода работы здесь производятся как в первой группе газоопасных мест. Данный участок оборудован шкафами для хранения газозащитных аппаратов (респиратор "Лепесток-200" и защитные очки).



7.1.4 Взрывоопасность помещений. Способы тушения пожаров

Взрыв - это мгновенное изменение физического или химического состава вещества, сопровождаемое быстрым выделением энергии.

Наибольшую опасность представляет собой детонация - распространение горения ударной волной. При взрыве газовых смесей происходит мгновенное химическое превращение с резким выделением энергии и образованием нагретых сжатых газов, которые в свою очередь образуют ударную волну.

Помещения по взрывопожароопасности разделяются на 6 групп:

А - взрывопожароопасные (с температурой вспышки не более 28⁰С)

Б - взрывопожароопасные (с температурой вспышки более 28 ⁰С)

В - легко воспламеняемые (горючие и трудногорючие жидкости)

Г - пожароопасные (негорючие материалы, но в раскаленном состояние)

Д - непожароопасные (негорючие вещества в холодном состояние)

Е - взрывоопасные (возможен взрыв без последующего горения)

Для тушения пожаров используют:

воду, которая может подаваться сплошной или распыленной струей

пену, которая состоит из пузырьков воздуха или из пузырьков диоксида углерода (СО₂)

инертные газовые разбавители (аргон, водяной пар, N₂ и различные дымовые газы)

гомогенные ингибиторы (хладоны)

гетерогенные ингибиторы (огнетушащие порошки)

Мазутное хозяйство является пожароопасным производством категории В. На территории мазутного хозяйства установлены 6 пенных и 3 водяных пожарных гидранта, оборудовано 7 пожарных щитов с первичными средствами пожаротушения. Предусмотрено автоматическое пожаротушение раствором пены резервуаров мазута, кабельных подвалов мазутонасосной станции, машинный зал мазутонасосной станции.

7.1.5 Воздействие электрического тока

При работе на таком специфическом производстве (в присутствии большого количества влаги) не исключено попадание рабочего персонала под действие электрического тока. Воздействие электрического тока на организм человека приведено в таблице 14.

Таблица 14. Виды воздействия электрического тока на организм человека.

Сила тока, мА	Характер воздействия
	Переменный ток 50 - 60 Гц	Постоянный ток
0.6 - 1.5	Начало ощущения, легкое дрожание пальцев рук.	Не ощущается.
2 - 3	Сильное дрожание пальцев рук.	Не ощущается.
5 - 10	Судороги рук.	Зуд, ощущение нагрева.
12 - 15	Руки трудно оторвать самостоятельно от электродов.	Усиление нагрева.
20 - 25	Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затруднение дыхания. Состояние терпимо не более 5 с.	Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук.
50 - 80	Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца.	Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания.
90 - 110	Паралич дыхания. При длительности 5 с и более установившихся трепетаний желудочков - паралич сердца.	Паралич дыхания.
3000 и более	Паралич дыхания и сердца при воздействии тока более 0.1 с.	Поражение дыхания и сердца при воздействии тока более 0.1 с.

7.2 Освещение помещений и рабочих мест с ПЭВМ

Освещение в помещениях эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случае преимущественной работы с документами, допускается применение системы комбинированного освещения.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м и яркость потолка при применении системы отраженного освещения не должна превышать 200 кд/м.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ПЭВМ.

Яркость светильников общего освещения в зоне углов освещения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м, защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.

Коэффициент запаса для светильных установок общего освещения должен приниматься равным 1,4. Коэффициент пульсаций не должен превышать 5%, что должно обеспечиваться применением газоразрядных ламп в светильниках общего и местного освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами для любых типов светильников.



8. Архитектура системы управления современной котельной

Проект, по которому строилась производственная котельная, был разработан в 80-х годах. А за последнее время уровень развития электроники и микроэлектроники многократно возрос. Существующий уровень автоматизации перестал удовлетворять возрастающим требования нашего времени. Низкая надежность и точность аппаратуры приводят к большим экономическим затратам и ухудшению условий труда.

Многие приборы, установленные здесь, требуют серьезной конструктивной доработки. Совершенно не продумана система визуализации хода процесса. Оператор видит не истинные графики изменения рабочих параметров, а лишь их отображение самопишущими приборами (это очень неудобно). При возникновении необходимости у оператора просмотреть ход процесса одной из прошлых смен, ему понадобится потратить много времени, чтобы отмотать диаграммную бумагу назад.

Основная цель разработки новой системы - повышение экономической эффективности производства.

Основные функции создаваемой системы заключаются в следующем:

Управление работой технологического объекта;

Предоставление возможности оперативного контроля;

Ведение информационной базы об объекте управления;

Мониторинг процесса.

Основываясь на практике внедрения автоматических систем управления на других предприятиях подобного профиля, предлагается установить на промышленную котельную одну из систем, предназначенную для решения задач автоматического управления технологическим процессом в реальном масштабе времени, имеющую распределенную структуру и взаимодействующую с объектом управления через микропроцессорный контроллер. Информация о контролируемых и регулируемых параметрах будет поступать на контроллер. Он будет её обрабатывать и выдавать управляющие воздействия, согласно заложенной в него программы. Далее информация об объекте управления передается на ведущую систему, которая управляет работой самого контроллера. Введение такой иерархии позволяет четко распределить функции между системами. Ведущая система будет установлена на ПЭВМ, прочно вошедшую во все сферы человеческой деятельности и доказавшую свое право на существование.

Основные функции контроллера будут заключаться в следующем:

Получение контролируемых параметров от объекта управления;

Передача данных параметров на ПЭВМ;

Управление ходом технологического процесса путем выработки управляющих сигналов и передачи их соответствующим устройствам, согласно заложенному алгоритму работы.

Замена контроллером, существующего сейчас оборудования, позволит точно соблюдать технологические условия производства продукта, что приведет к повышению его качества. Значительно уменьшится время, затрачиваемое рабочим персоналом, на обслуживание оборудования. Понизятся материальные затраты, связанные с поверкой и ремонтом приборов. Размер рабочих площадей, на которых установлено данное оборудование во много раз сократится, что позволит использовать их в других целях.

Огромное количество самописцев и показывающих приборов будет заменено на одну локальную техническую станцию, содержащую в себе ПЭВМ, программное обеспечение и средства отображения информации. Вся информация будет стекаться сюда, что значительно облегчит работу оператора и повысит качество оперативного контроля. После внедрения системы в целом, облегчится оперативный контроль и управление, повысится безопасность условий труда. Нельзя забывать и о том, что переход на более современное оборудование, приведет к повышению моральной культуры производства и даст толчок рабочему персоналу к своему профессиональному совершенствованию.

Установив на котельной микропроцессорные контроллеры и систему автоматизированного управления технологическим процессом, можно добиться положительного результата. Система автоматизированного управления будет взаимодействовать с объектом управления через контроллер и позволит убрать практически всё устаревшее оборудование.

Примером подобного решения является АСУ ТП двух водогрейных котлоагрегатов. Система разработана и внедрена совместными усилиями ЗАО «АМАКС» и ПКП «Стелсе».

Водогрейный котлоагрегат, в конечном счете, является энергетической установкой, в процессе эксплуатации которой с высокой динамикой изменяются связанные между собой технологические параметры. АСУТП позволяет оптимизировать эти параметры по экономическим, экологическим, эргономическим и прочим показателям. Поэтому среди главных целей создания описываемой системы можно выделить следующие:

• обеспечение безопасного технологического режима котельных агрегатов;

• снижение расходов топлива и электроэнергии;

• увеличение срока службы технологического оборудования;

• снижение вредных выбросов в атмосферу;

• улучшение условий труда эксплуатационного персонала.

Для достижения указанных целей приняты следующие концептуальные решения:

• реконструкция системы газоснабжения котельных агрегатов с установкой блоков газооборудования БГ-5 (производитель ЗАО «АМАКС»);

• применение IBM PC совместимых контроллеров MicroPC фирмы Octagon Systems и Fastwel и ADAM-5510 фирмы Aclvantech;

* применение на верхнем уровне IBM PC совместимых персональных компьютеров на базе процессоров Pentium II;

* использование супервизорного режима управления как основного;

* применение частотно-регулируемых электроприводов тягодутьевых агрегатов;

* реализация всех эксплуатационных режимов управления средствами операторских станций пульта управления.

Основными критериями выбора для построения системы контроллеров MicroPC и ADAM-5510 послужили их соответствие условиям эксплуатации и высокая надежность.

Блоки газооборудования БГ-5 обеспечивают системе следующие преимущества:

* исключается возможность загазованности топок котлов за счет использования в схеме двух быстродействующих запорных клапанов и клапана утечки между ними, а также специальной системы проверки газовой плотности арматуры;

* создаются условия для розжига горелок при пониженном давлении газа, что полностью устраняет возможность «хлопка» в топке;

* обеспечивается управление каждой горелкой, что позволяет использовать полный рабочий диапазон регулирования горелок, оптимизирует процесс горения, снижает вредные выбросы.

АСУ ТП позволяет решать следующие задачи:

* автоматическая подготовка котлоагрегата к розжигу:

* автоматический розжиг горелок котла с переходом в режим минимальной мощности:

* управление нагрузкой и оптимизация соотношения газ-воздух каждой из горелок котла;

* управление тепловым режимом котла (регулирование разрежения в топке, давления воздуха в общем воздуховоде, подачи газа в котел);

* регулирование температуры сетевой воды на выходе из котельной в зависимости от температуры наружного воздуха;

* защита, сигнализация и блокировка работы котла при неисправностях;

* управление с операторских станций технологическим оборудованием (дымосос, вентиляторы, задвижки);

* обеспечение оперативно-технологического персонала информацией о параметрах теплового режима и состоянии технологического оборудования;

* регистрация в режиме реального времени параметров технологического процесса и действий оперативного персонала;

* протоколирование и архивирование информации;

* представление архивной информации и результатов расчетов.

Управляющие и информационные функции системы реализуются соответствующими подсистемами и схемами, выделенными по функциональным признакам.

Программно-технические средства и иерархия системы

Комплекс технических средств (КТС) АСУ ТП является материальной базой, на основе которой в совокупности с программой, составленной в соответствии с алгоритмами функционирования АСУ ТП, реализуются задачи управления технологическим процессом и информационного обслуживания технологического персонала.

Структура КТС является иерархической, распределенной (рис. 3).

На нижнем уровне располагаются датчики давления и перепада давления («Сапфир-22»), температуры с нормирующими преобразователями (ТСПТУ), исполнительные механизмы (МЭО-100, 250), блоки питания (БП-96/24-4, БП-99/24-2 «Элемер», Wago 230/24-2-228-812), средства выбора режимов управления, пускатели (ПБР-2, 3), промежуточные реле, блоки бесперебойного питания серии Sman-UPS фирмы АРС, а также средства дистанционного управления исполнительными механизмами, с задвижками и клапанами, позволяющие оператору вести технологический процесс при неисправности АСУ ТП, т. е. предусмотрен и ручной (аварийный) режим работы.

На среднем уровне системы расположены три блока УСО-1. Конструктивно они выполнены в виде отдельных шкафов со своими пультами управления и панелями индикации. Блоки УСО-1 выполняют функции управления технологическим оборудованием горелки. В них также реализованы локальные функции защиты и блокировок для каждой отдельной горелки. В состав УСО-1 входят:

* защитный блок, выполненный на базе однокристальной микроЭВМ и реализующий локальные функции защиты для одной горелки на основе обработки входных дискретных сигналов и формирования управляющих сигналов для внешних устройств;

* блок управления, предназначенный для обработки входных аналоговых и дискретных сигналов и управления внешними устройствами по заданному алгоритму, представляющий собой контроллер с модулями гальванической изоляции входных и выходных дискретных сигналов и с выходом в сетевой интерфейс RS-485.

На этом уровне реализуются основные управляющие и информационные функции системы, локальные блокировки и защита, а также производится первичная обработка информации. По интерфейсу RS-485 через преобразователь МТВ-485 три блока УСО-1 (по одному на каждую газовую горелку) связаны с управляющим контроллером котлоагрегата, построенным на аппаратных средствах MicroPC фирмы Octagon Systems и Fastwel и использующим процессорную плату 5066 с производительностью Pentium и модули последовательного интерфейса 5558, ввода-вывода UNI096-5, контроллера НГМД/НЖМД 5815 (3,5'' FDD) в выставочном каркасе 5278-RM с блоком питания 7115. На IBM PC совместимом контроллере ADAM-5510 с модулями аналогового и дискретного ввода ADAM-5017 и ADAM-5052 и с релейным выходным модулем ADAM-5060 реализована система защиты и блокировок котлоагрегата, которая дублируется также и контроллером MicroPC. Гальваническую изоляцию между контроллером MicroPC и устройствами нижнего уровня обеспечивают модули фирмы Grayhill, установленные в клеммные платы TBI-24L (Fastwel). Контроллеры и модули изоляции размещены в шкафу PROL1NE фирмы Schroff.

Программное обеспечение контроллеров MicroPC и ADAM-5510 было разработано при помощи пакета UltraLogik . Программное обеспечение инженерной станции и станции защиты реализовано на языке ассемблера.

Персональные компьютеры операторских и инженерной станций связаны по интерфейсу RS-232 (протокол ModBus) с контроллером MicroPC каждого котла. Программное обеспечение операторских станций разработано при помощи графической инструментальной системы Трейс Моуд v4.20 для ОС MS-DOS.

Операторские станции предназначены для оперативного управления котлоагрегатами и горелками, ведения архива и т. д. Они полностью равноправны и взаимозаменяемы, в случае выхода из строя одной из них можно вести управление со второй.

Инженерная станция служит для программирования, наладки и диагностики контроллеров MicroPC и ADAM-5510, а также используется для настройки коэффициентов всех регуляторов системы, масштабирования входных аналоговых сигналов, задания контрольных точек режимных карт, блокировок, уставок и т. д. Изменение параметров настройки системы управления может осуществляться в рабочем режиме без установки технологического оборудования.

Рабочие станции верхнего уровня системы располагаются на столе оператора пульта управления котлоагрегатами .

Такое построение системы повышает ее живучесть, так как отказ отдельных технических средств на различных уровнях иерархии приводит лишь к отказу выполнения части функций системы. Высокую надежность АСУ ТП во многом определяет система электропитания: все блоки УСО-1, контроллеры и компьютеры запитываются через источники бесперебойного питания Smart-UPS.



Испытания и опытно-промышленная эксплуатация системы продемонстрировали ее высокие эксплуатационные характеристики и надежность. Несомненным достоинством внедрения данной АСУТП является возможность изменения технологических параметров и коррекции алгоритмов работы системы без остановки оборудования, что крайне важно в условиях непрерывного технологического процесса.



Литература

1. СНиП 11-35-76 Нормы проектирования котельной установки

2. Соколов Б.А. «Котельные установки и их эксплуатации» : учебник для нач. проф. Образования /Б.А. Соколов.-2-е изд, испр.-М.: издательский центр «Академия»,2007.-432с.

3. Интернет-ресурс http://www.superheater.ru

4. Интернет-ресурс http://газхоз.рф

5. Интернет-ресурс http://www.energosovet.ru

Размещено на Allbest.ru