Реферат: Автоматизация парокотельной установки

Алтайский государственный техническийуниверситет

им. И. И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра ХТ и ИЭ

автоматизация

парокотельнойустановки

Задание по системам автоматического управления

Выполнил студент ХТФ гр.МХ-01

Принял(а)_________________________________

Барнаул 2004
Содержание

 TOC o «1-1» h z u 1 Обоснование автоматизации. Выбор критериевуправления. Подбор приборов  PAGEREF _Toc72329717 h 3

2 Технологическая схема……………………………………..………………….8

3 Спецификация. PAGEREF _Toc72329718 h 9

Список литературы… PAGEREF _Toc72329719 h 13

1 Обоснование автоматизации. Выбор критериев управления.Подбор приборов

Автоматизация– это внедрение в производство технических средств, которые управляютпроцессами без непосредственного участия человека. Автоматизация  приводит к улучшению  показателей  эффективности производства, улучшениюкачества, увеличению количества и снижению себестоимости выпускаемой продукции.

Высокие темпыразвития промышленности неразрывно связанно с проведением автоматизации.Задачи, которые решаются при автоматизации современных производств, весьмасложны и требуют от специалистов знания не только устройства различных приборов,но и общих принципов составления систем автоматического управления.

Внедрение АСУ в производство обеспечивает: сокращениепотерь от брака и отходов, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальныхзатрат на строительство зданий, увеличение межремонтных сроков работыоборудования. Благодаря автоматизации производства тяжелый труд рабочихзаменяется на более легкий, что значительно увеличивает производительностьтруда и уменьшает трудоемкость.

В химической промышленности комплексной механизации иавтоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и чувствительностьюк нарушениям технических процессов, вредностью условий работ.

При автоматизациичеловек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функцииуправления производственным процессом передаются автоматическим устройствам.

Данная работапоказывает один из возможных способов автоматизации парокотельной установки.Это позволяет производить контроль и регулирование из кабины оператора.

В итоге автоматизации значительнооблегчится труд персонала, обслуживающего парокотельную установку. Операторпосле автоматизации может, находясь у щита следить за всеми протекающими впечи процессами. А также может контролировать процессы регулирования и по меренеобходимости вносить ручные воздействия.

На многих химических предприятиях имеются своипарокотельные уста­новки, предназначенные для получения пара заданных парамет­ров.

Парокотельная установка состоит из двух основныхчастей: котла и топки. В котел непрерывно подаётся вода, компенсирующая потерипри парообразовании, причём уровень питательной воды должен быть не менее чемна 100 выше, чем зона контакта котла с открытым пламенем. Процесс парообразованиеконтролируется подводом тепла, образуемым при сжигании природного газа в топке.Для поддержания пламя в топку нагнетается воздух с коэффициентом избыткаα=1,1. Пламя разжигается запальником. Продукты горения отводятся в дымовуютрубу.

На объект управления будут действовать множествовозмущающих воздействий. Представим их в виде неявной функции входных ирежимных параметров.

Ку=Р=f(Fт; Fв; Тт; Тв; Тос; Тп;Тпв), где

Fт– расходтоплива (природный газ);

Fв– расходвоздуха;

Fпв–расход питательной воды;

Тт – температура топлива;

Тв – температура воздуха;

Тос – температура окружающей среды;

Тп – температура пара;

Тпв – температура питательной воды.

 Чтобы приналичии возмущающих воздействий цель управления была достигнута и былистабилизированы параметры пара, следует в качестве главной регулируемой величиныпринять давление пара (для на­сыщенногопара существует определенная зависимость между давлением и температурой,поэтому стабилизация давления обеспечит и постоянство температуры), арегулирующее воздействие вносить изменением расхода топлива.

Одной из серьезных задач при регулировании процесса го­ренияв топках парокотельных установок является экономичное сжигание топлива благодаряподаче определенного количества воздуха.Показателем соответствия расходов воздуха и топли­ва может служить коэффициентизбытка воздуха α=Gв.д/Gв.т »1(где Gв.д—действительное значение расхода воздуха; Gв.т— теоретическое значение расхода воздуха, обеспечиваю­щего,полное сжигание топлива). При постоянной теплотворной способности топлива заданноезначение коэффициента α(≈1,1) может обеспечить простой регулятор соотношения расходов топлива ивоздуха.

Схема регулирования пост­роена таким образом, что из­менениедавления пара вызы­вает одновременно изменение подачи топлива и воздуха.

Поддержание материального баланса в схеме обеспечивает­сярегулятором уровня, при этом регулирующее воздействие вносится изменением расхода питательной воды.

Знание значений выделенных выше параметров позволяетсудить о том, как идет процесс и скорректировать задание при выходе этих параметровза рамки нормы, т.к. изменения являются возмущающими воздействиями, которыемогут вывести систему из равновесия.

Данные контролируемые параметры являютсяосновными, их необходимо знать для получения объективной информации о ходетехнологического процесса. А также для обеспечения нормального режима работы парокотельнойустановки и проведения необходимых пуско-наладочных работ и обеспечениенеобходимых технико-экономических показателей.

В связи с тем, чтопроцессы протекают в парокотельной установке при больших давления и являютсявзрывоопасными, надо выбирать приборы, запаздывание показаний которых как можноменьше. Средства автоматизации, с помощью которых осуществляется управлениепроцессом, должны быть выбраны технически грамотно и экономически обоснованно.При выборе средств автоматизации в первую очередь принимают во внимание следующиефакторы:

1. Взрыво- и пожароопасность объекта (повышенноедавление 0,6 МПа);

2. Агрессивность среды;

3. Число параметров, участвующих в управлении, и ихфизические и химические свойства;

4. Требования к качеству контроля и регулирования;

5. Уровень температур;

6. Расстояние между технологическим объектом и щитомуправления (сравнительно не велико);

7. Точность используемых средств измерения(электрические вторичные приборы более точные).

Для измеренияуровня в котле примем ёмкостной датчик уровня РУС, так как датчики этоготипа имеют высокую точность и надёжность. Работа уровнемера основана на ёмкостно-импульсномметоде измерения уровня, использующей переходные процессы, протекающие в цепи емкостногодатчика, периодически подключаемого к источнику постоянного напряжения.

Вторичным прибором является КСП-4, так как выходнойсигнал датчика уровня электрический. Регулирование уровня осуществляетсяпропорционально-интегральным регулятором Ш4524. Регулирующее воздействие оказываетсязапорной арматурой с электроприводом АК28016, изменяющий расход питательнойводы.

Измерение давленияпара осуществляется датчиком 13ДЧ13. Действие преобразователя основано напневматической силовой компенсации. Измеряемое давление, подаваемое в камеруизмерительного блока, воздействует на мембрану и сильфон и заставляетповорачиваться на небольшой угол рычаг вокруг опоры, образованной двумя тягамии упругой мембраной. При этом перемещается заслонка индикатора рассогласователяотносительно сопла, питаемого сжатым воздухом. Возникающий в линии сопла сигналусиливается пневмореле и поступает в сильфон обратной связи и на вход преобразователя.Выбор датчика обусловлен чувствительностью и точностью.

Выбор вторичного прибора РПВ10.1Э обусловленпростотой, взрыво- и пажаробезопасностью, точностью. Входной сигнал поступает всильфон. Усилие, развиваемое сильфоном, передаётся на рычаг, который поворачиваетсявокруг упругой опоры, перекрывает сопло пропорционально величине входногосигнала. При этом изменяется давление в линии сопла и в цилиндрахпневматического сервомеханизма, что вызывает перемещение поршня, уплотнённогомагнитной мембраной. Поступательное движение поршня преобразуется вовращательное движение выходного вала, на котором жестко закреплен шкивприводящей в движение посредством тросика каретку со стрелкой. Поршень сервомеханизмабудет перемещаться, поворачивая выходной вал, и тем самым меняя натяжениепружины обратной связи, уравновесит массой, созданной сильфоном.

Регулятор ПР3.31-М1 имеет простую конструкцию, быстрорегулирует процесс и имеет низкую погрешность. В этом приборе используетсяпринцип компенсации сил, при котором механическое перемещение чувствительногоэлемента близка к нулю. Разность давлений сжатого воздуха, поступающего отзадатчика и от измерительного прибора действуют на мембрану сравнения. Силы,развиваемые действием разности этих сигналов, уравновешиваются силами,определяемые давлением воздуха на мембрану обратной связи. При наличиирассогласования между сигналами каждое из звеньев регулятора вноситсоставляющую в общее регулирующее воздействие. Пропорциональная составляющаявводится путём воздействия на отрицательную обратную связь. Пропорциональнаясоставляющая закона регулирования обеспечивает высокую скорость регулирования,интегральная – высокую точность.

Пневмопивод В26-41, который представляет собойустройство мембранного типа, преобразующее пневматический сигнал впоступательное перемещение штока. Возврат подвижных частей пневмопривода висходное положение осуществляется с помощью пружины. Выбор обусловлен быстродействием,простотой  конструкции.

Для измерениярасхода топлива и воздуха применяем камерные диафрагмы ДК-50. Принцип еёдействия основан на зависимости перепада давления до и после сужающегоустройства от расхода. Диафрагма представляет собой тонкий диск с круглым отверстием,ось которого расположена по оси трубы. Передняя входная часть имеет цилиндрическуюформ, а затем переходит в коническое расширение. Выбор обусловлен простотойконструкции и чувствительностью.

Для преобразования перепада давления в расходиспользуем прибор прибор 13ДД11. прибор чувствительный, точный, взрыво- ипожаробезопасный. Под воздействием разности давлений, подводимых к плюсовой иминусовой камерам на двухмембранном чувствительном элементе измерительногоблока возникает усилие, под воздействием которого рычаг поворачивается нанебольшой угол вокруг опоры, образованной двумя телами и упругой мембраной. Приэтом заслонка перемещается относительно сопла, изменяя давление на выходепневмореле. Это давление поступает в сильфон обратной связи и на выход датчика.В качестве вторичных приборов для измерения расхода топлива и воздуха применимприбор РПВ4.2П.

Для регулирования расхода воздуха в качестверегулирующего и исполнительного механизмов примем ПР3.31-М1 и В26-41. Ихпринцип действия описан выше.

Для контроля иразжигания пламени в топке примем запально-защитное устройство ЗЗУ-1,предназначенное для дистанционного розжига горелок, работающих на жидком игазообразном топливе, и зажигании сигнальной лампы при погасании пламени. Вкачестве датчика для ЗЗУ-1 рекомендуется использовать фотодиоды, такие какпирометрический преобразователь частичного излучения ПЧД-121, номинальныйдиапазон изменения температуры которого составляет 450-2500ºС. Быстродействиепирометрических преобразователей составляет 0,05 с. В преобразователях ПЧД-121фотодиоды расположены во вторичном преобразователе, имеющем на выходе сигналыпостоянного тока 0-5 мА или 4-20 мА и напряжение постоянного тока 0-100 мВ или10 В. Питание осуществляется током напряжением 220 В, частотой 50Гц,потребляемая мощность не более 15 В·А. Удобны в монтаже.

В качестве исполнительного механизма примем запальникэлектрический газовый типа ЭЗ ПЕЗ. ТЗ. Запальник предназначен для автоматическогодистанционного розжига горелочных устройств, работающих на газообразномтопливе. Запальник осуществляет воспламенение поступающего в него газа иконтроль собственного пламени. Диапазон давления газа, подводимого кзапальнику, от 0,0008 до 0,05 Мпа (от 0,008 до 0,5 кгс/см2), максимальнаятемпература газа, поступающего в запальник 50ºС, допустимые колебания напряжения,подводимого к запальнику для воспламенения газа, от 6000 до 12000 В.

 

 

 

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

 SHAPE  * MERGEFORMAT

3

1

Пар

FE

3а

3д

6

2г

4

5

1г

2

Питательная вода

Топливо

Воздух

Прибор по месту

На щите

LC

1в

PT

2а

PIR

2б

FC

2в

FT

3б

FIR

3в

FC

3г

2

3

4

5

6

5в

Топочные газы

9

ТАС

5б

FE

4а

7

FT

4б

FIR

4в

7

8

LT

1а

LIR

1б

1

9

2 Технологическая схема

ТT

5а

8

<img src="/cache/referats/17342/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1180" v:dpi=«96»><img src="/cache/referats/17342/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1027 _x0000_s1026 _x0000_s1028 _x0000_s1032 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1047 _x0000_s1049 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1066 _x0000_s1068 _x0000_s1070 _x0000_s1071 _x0000_s1072 _x0000_s1074 _x0000_s1077 _x0000_s1079 _x0000_s1080 _x0000_s1081 _x0000_s1082 _x0000_s1084 _x0000_s1085 _x0000_s1086 _x0000_s1087 _x0000_s1088 _x0000_s1091 _x0000_s1093 _x0000_s1095 _x0000_s1096 _x0000_s1097 _x0000_s1098 _x0000_s1100 _x0000_s1101 _x0000_s1102 _x0000_s1103 _x0000_s1105 _x0000_s1108 _x0000_s1111 _x0000_s1112 _x0000_s1113 _x0000_s1114 _x0000_s1115 _x0000_s1116 _x0000_s1117 _x0000_s1118 _x0000_s1119 _x0000_s1120 _x0000_s1123 _x0000_s1132 _x0000_s1133 _x0000_s1134 _x0000_s1135 _x0000_s1136 _x0000_s1138 _x0000_s1139 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1147 _x0000_s1148 _x0000_s1149 _x0000_s1150 _x0000_s1151 _x0000_s1152 _x0000_s1156 _x0000_s1157 _x0000_s1158 _x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1163 _x0000_s1165 _x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1169 _x0000_s1170 _x0000_s1172 _x0000_s1173 _x0000_s1174 _x0000_s1179 _x0000_s1182 _x0000_s1183 _x0000_s1187 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225 _x0000_s1226 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236 _x0000_s1237 _x0000_s1238">

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">
3 Спецификация

Позиция

Наименование параметра среды

Предельное значение прибора

Место установки

Наименование и характеристика прибора

Тип, модель прибора преобразователя

Примечание

1а

Уровень в котле

По месту

Емкостной датчик уровня, 220 В, 50 Гц, класс точности 1

РУС

1б

На щите

Многоканальный саморегулирующийся электрический потенциометр, быстродействие 2,5 c, класс точности 1

КСП-4

1в

На щите

Регулятор пропорционально-интегральный. Предел допустимой погрешности 1%.

Ш4524

1г

По месту

Регулирующая арматура с электропроводом р=40МПа, t=-40+200ºС

АК28016

2а

Давление пара

По месту

Сильфонный передающий преобразователь. Верхний предел измерения 6 МПа

13ДЧ13

2б

На щите

Вторичный прибор со станцией управления. Класс точности 1; расход воздуха 10 л/мин

РПВ10.1Э

2в

На щите

Регулирующий блок. Пределы пропорциональности 2-3000%, регулирование по Пи-закону

ПР3.31-М1

2г

По месту

Пневмопривод р=6МПа

В26-41

3а

Расход газообразного топлива

По месту

Диафрагма камерная. Условное давление 0,6МПа, условный проход 50 мм

ДК6-50

3б

По месту

Передающий преобразователь расхода. Предельный перепад давления 0,063 МПа, класс точности 1

13ДД11

3в

На щите

Пневматический вторичный прибор. Класс точности 1, расход воздуха 10 л/мин.

ПВ4.2П

3г

На щите

Регулирующий блок. Пределы пропорциональности 2-3000%, регулирование по Пи-закону

ПР3.31М1

3д

По месту

Пневмопривод р=6МПа

В26-41

4а

Расхода воздуха

По месту

Диафрагма камерная. Условное давление 0,6МПа, условный проход 50 мм

ДК6-50

4б

По месту

Передающий преобразователь расхода. Предельный перепад давления 0,063 МПа, класс точности 1

13ДД11

4в

На щите

Пневматический вторичный прибор. Класс точности 1, расход воздуха 10 л/мин.

ПВ4.2П

5а

Контроль наличия пламени

По месту

Пирометрический датчик температуры с преобразователем сигала. Диапазон измерений 450-2500ºС, время запаздывания 0,05 с.

ПЧД-121

5б

На щите

Запально-защитное устройство с сигнальной лампой

ЗЗУ-1

5в

По месту

Запальник электрический газовый

ЭЗ
ПЕЗ. ТЗ

Список литературы

1.<span Times New Roman"">    

Голубятников В. А., Шувалов В. В. Автоматизацияпроизводственных процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1985. – 352с.

2.<span Times New Roman"">    

Промышленные приборы и средства автоматизации:Справочник / В. Я. Баранов и др. Под редакцией В. В. Черенкова. – Л.:Машиностроение, 1987. – 847 с.