Система автоматизации управления сушильным барабаном

                                                     

                                                        Содержание

Введение………………………………………………………….…

1.Анализ технологического процесса…………………………….

1.1. Описание технологического процесса с краткой характеристикой технологического оборудования………....…....

      1.2. Описание выбранного объекта автоматизации, его характеристики и особенности…………………………………….

      1.3. Технологическая схема и ее описание……………………

2. Разработка систем автоматизации технологического

процесса………………………………………………………...…..

       2.1. Анализ планируемой системы управления и выбор параметров подлежащих автоматизации…………………...…….

       2.2. Выбор технических средств для построения системы автоматизации…………………………………………………....….

3. Описание принятой системы автоматизации…………....……...

       3.1. Схема автоматизации………………………………...……

       3.2. Принципиальная электрическая схема…………………...

4. Мероприятия по экономии сырья и топливно-энергетических ресурсов…………………………………………………………..…..

5. Мероприятия по охране труда и безопасной

жизнедеятельности …………………………………………..…….

         Заключение…………………………………………………….

         Литература……………………………………………………..

 

Графическая часть:

Схема автоматизации;

Схема принципиальная;

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Выполняя данный курсовой проект, я проектировал систему автоматического  управления котельной установки. Для  этого я ознакомился с продукцией, технологией и конкретно рассмотрел процесс работы котельной. Котельный агрегат, конструктивно объединённый в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счёт сжигания топлива.

 

1.Анализ технологического процесса.

1. Описание технологического процесса с краткой характеристикой технологического оборудования.

 

 

Предназначение:

 • получение пара, используемого для технологических  нужд промышленных предприятий;

 • использование  в качестве отопительных котлов  для систем автономного отопления;

 • применение в  системах вентиляции и горячего  водоснабжения.

           Конструктивно котлоагрегат объединён в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счет теплоты, выделяющейся при сжигании органического топлива. Главной частью котлоагрегата являются топка и газоходы, в которых размещены пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, воспринимающие теплоту продуктов сгорания топлива. Элементы котла опираются на его каркас и защищены от потерь теплоты обмуровкой котла, футеровкой и изоляцией. Котлоагрегат применяют на ТЭС (энергетич.) для снабжения паром турбин, в промышленности и отопит, котельных для выработки пара и горячей воды на технологические и отопительные, нужды (паровые и водогрейные котлы). Конструкция котлоагрегата зависит от его назначения, вида и способа сжигания применяемого топлива, единичной паро- и теплопроизводительности, от давления и температуры вырабатываемого пара. В топке К. происходят сгорание топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания в результате лучистого теплообмена между нагретыми тазами и покрывающими стены топки трубами, по которым циркулирует пароводяная смесь или нагреваемая вода. Система этих труб наз. топочным экраном. На выходе из топки газы имеют температуру около 1000°С. Далее по ходу газов устанавливают пароперегреватели и конвективные поверхности нагрева, размещают водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Газы (в зависимости от вида сжигаемого топлива) охлаждаются до температуры 130—170°С. После котлоагрегата газы, пройдя устройства очистки от золы и в некоторых случаях от серы, выбрасываются дымовой трубой в атмосферу. Твердые продукты сгорания топлива удаляются через системы золо- и шлакоудажния. Для поддержания поверхностей нагрева в чистоте в котлоагрегате предусматривают комплекс периодически включаемых обмывочных и обдувочных аппаратов котлов, дробеочистительной установки и устройств для вибрационной очистки котла.

По характеру движения рабочей среды котельные агрегаты бывают с многократной естеств. или принудит, (искусств.) циркуляцией и прямоточные.  

В котлоагрегате с многократной циркуляцией рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру (состоящему из обогреваемых и необогреваемых труб, соединен, между собой промежуточными камерами — коллекторами и барабанами) , частично испаряясь в обогреваемой части контура. Образовавшийся пар отделяется от воды в барабане), а испаренная часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан. Движение рабочей среды по циркуляционному контуру в котлоагрегате с естественной циркуляцией происходит вследствие разности плотностей пароводяной смеси в обогреваемой (подъемной) части контура и воды в необогреваемой или слабообогреваемой (опускной) его части. В котлоагрегате с принудительной циркуляцией рабочая среда перемещается по контуру под действием циркуляционного насоса.

Кроме того, чрезмерное повышение  концентрации примесей в котловой воде недопустимо из-за уноса их паром из барабана котла с капельками воды или в виде парового раствора в пароперегреватель, а также в турбину, где примеси, оседая на лопатках, уменьшают ее кпд. Во избежание увеличения концентрации примесей в котловой воде производят непрерывные и периодические продувки котла. Предельно допустимая концентрация примесей определяется конструкцией и параметрами котлоагрегата, составом питательной воды и тепловыми напряжениями экранных поверхностей нагрева. В прямоточном котле нагрев, испарение воды и перегрев пара осуществляются за один проход среды по тракту. При такой организации процесса генерации пара примеси, содержащиеся в питательной воде, не могут быть выведены из котлоагрегатов продувкой части котловой воды, как это происходит в котлоагрегате с естественной или принудительной, многократной циркуляцией. В прямоточном котле часть примесей осаждается на внутренней поверхности труб, а часть (вместе с паром) поступает в турбину, где отлагается на лопатках. Поэтому к качеству питательной воды прямоточных котлов предъявляют более жесткие требования. Воду, поступающую в котлоагрегат предварительно обрабатывают в системе водоподготовки. Ее температуpa должна препятствовать конденсации на поверхностях нагрева паров воды и серной кислоты, образующейся при сжигании сернистых топлив, что приводит к интенсивному загрязнению этих поверхностей эоловыми частицами и к коррозии металла. Для поддержания температуры перегрева пара на требуемом уровне К. снабжен регулирующими устройствами в виде смесит, и поверхностных теплообменных аппаратов (пароохладители), систем рециркуляции части охлаждённых дымовых газов в топочную камеру, приспособлениями для изменения угла наклона горелок и т.д. Котлоагрегат обслуживается рядом вспомогательных механизмов и устройств, которые могут быть индивидуальными — при обслуживании только одного котлоагрегата и групповыми — при обслуживании группы котлоагрегатов.

1.2 Описание выбранного объекта автоматизации, его характеристики и особенности.

 

Объектом автоматизации  является котельная установка  ДЕ-4-14 ГМ. Котлы ДЕ-4-14 ГМ состоят из следующих основных частей:

 -двух барабанов (верхний и нижний);

-экранных труб;

-экранных коллекторов (камер).

Для наблюдения за уровнем  воды в верхнем барабане установлены  два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды. . В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства.Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

Топочная камера в  целях предупреждения затягивания  пламени в конвективный пучок  и уменьшения потери с уносом разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.

Регулятором давления поддерживается давления редуцированного пара с  точностью 0.2 атм.

Аварийно - импульсное устройство действует следующим образом. При  повышении давления редуцированного пара в трубопроводе выше 7 атм происходит подъем золотника грузового импульсного клапана и открывается доступ пара из трубопровода через импульсный клапан в надпоршневое пространство аварийного клапана. Т.к. площадь поршня этого клапана больше площади тарелки, то усилие, действующее на поршень сверху, преодолевает усилие от давления пара, действующее на тарелку этого клапана снизу, и клапан открывается. Когда давление пара в трубопроводе понизится, золотник импульсного клапана под действием груза опустится и закроет доступ пара в надпоршневое пространство аварийного клапана.

 

Оставшийся в надпоршневом пространстве пар получит доступ в выхлопную трубу через импульсный клапан. Благодаря выходу пар из надпоршневого пространства поршень сверху окажется разгруженным, и тарелка аварийного клапана под действием пружины и давления пара со стороны трубопровода закроет выход пара из трубопровода в атмосферу.

Элементы котла опираются  на его каркас и защищены от потерь теплоты обмуровкой котла, футеровкой и изоляцией. Котлоагрегат применяют на ТЭС (энергетич.) для снабжения паром турбин, в промышл. и отопит, когпельных для выработки пара и горячей воды на технологич. и отопит, нужды (паровые и водогрейные котлы). Конструкция котлоагрегата зависит от его назначения, вида и способа сжигания применяемого топлива, единичной паро- и теплопроизводительности, от давления и температуры вырабатываемого пара.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Технологическая  схема процесса

 

 

 

 

 

        Котлоагрегат паропроизводительностью  420 т/ч на давление пара 14 Мн/м2 (140 кгс/см2) и температуру 570°С: 1 —  барабан; 2 — полурадиационный пароперегреватель; 3 — топочная камера; 4 — экраны; 5 — горелка; 6 — под; 7 — воздухоподогреватель; 8 — водяной экономайзер; 9 — конвективный пароперегреватель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Разработка  систем  автоматизации технологического  процесса

       2.1 Анализ планируемой системы  управления и выбор параметров подлежащих автоматизации:

 

Автоматизация котельного оборудования может быть частичная  и полная. 

Параметры, подлежащие автоматическому  регулированию:

- Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане.

- Равномерное питание котла водой.

- Регулирование соотношения  газ-воздух.

- Регулирование разряжения  в топке котла.

Автоматизация котельной  включает:

1) Автоматическую технологическую  сигнализацию отклонений рабочих  параметров.

2) Автоматическую защиту  и блокировку. Блокировки обеспечивают защиту котла, обеспечивая отсечку топлива при исчезновении напряжения питания и при отклонении технологических параметров от нормы:

-при погасании факела  горелки;

-при повышении/понижении  уровня воды в барабане котла  выше/ниже нормы;

-при понижении разряжения  в топке;

-при повышении давления  пара в барабане котла;

-при понижении давления  газа перед горелкой.

 

3) Дистанционное управление  и контроль. должны контролироваться  следующие основные параметры:

• дистанционное управление и сигнализация положения охранного крана;
• отклонение величины входного давления за допустимые пределы;
• отклонение величины выходного давления за допустимые пределы;
• отклонение температуры подогреваемого топлива за допустимые пределы;
• превышение содержания СО₂ в воздухе технологических блоков и помещений;
• отклонение температуры окружающего воздуха в блоке за допустимые пределы;
• пожарная сигнализация;
• измерение и регистрация параметров расхода топлива.

 

4) Автоматическое управление  и регулирование, которое включает в себя:

- Регулирование давления  пара на выходе котла;

- Регулирование подачи  воздуха по концентрации О₂ и СО в дымовых газах;

- Регулирование уровня  воды в барабане котла;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Выбор технических  средств, для построения системы автоматизации.

               

Контроль за давлением  по месту осуществляется показывающими  пружинными манометрами в основном типа ОБМ1-100 класса точности 2,5 и ОБМ1-160 класса точности 1,5.

Дистанционный контроль за давлением  на входе и на выходе котлоагрегата  осуществляется при помощи датчиков давления «Yokogawa» класса точности 0,25. Датчик предназначен для непрерывного преобразования избыточного давления в электрический унифицированный токовый выходной сигнал для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Для дистанционного контроля давления выбираем датчик избыточного давления ««Yokogawa» GCH-670» со следующими техническими характеристиками: датчик взрывозащищённого исполнения; верхний предел измерения 10МПа, материал корпуса - стальной с никель хромовым покрытием; материал присоединительного штуцера – нержавеющая сталь; температура окружающего воздуха – исполнение минус 40 – плюс 50; предел допускаемой основной погрешности ±0,25%,выходной сигнал 4-20 мА; присоединительный штуцер М20Х1,5; исполнение кабельного ввода – разъём типа ОНЦ. Датчик выдерживает воздействие перегрузки давлением 125% от верхнего предела измерения с сохранением допускаемой погрешности измерения давления. Напряжение питания 36 В.