Автоматизация котельных установок

    ВВЕДЕНИЕ

     

    Автоматизация производства – одно из главных  направлений комплексной программы  научно-технического прогресса.  Главная  цель – обеспечить оптимальное течение  технического процесса в реальных условиях при достижении заданного качества и эффективности.

    Надёжность  и достоверность технологического контроля и автоматического управления во многом определяются качеством наладки  контрольно – измерительных приборов, средств автоматизации, систем и  устройств технологической сигнализации, защиты и блокировки.

    Строительные производства основаны на химико-технических процессах. Развитие строительных технологий привело к созданию аппаратов большой единичной мощности, и привело к необходимости созданию автоматизации этих производств.

    Применение  современных средств и систем автоматизации позволяет решать задачи:

1. Вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов и полуфабрикатов, изменение в окружающей среде и ошибки операторов;
2. Управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ и т.д.
3. Автоматически управлять процессом в условиях вредных и опасных для здоровья человека.

 

    Решение поставленной задачи возможно, если имеются  следующие предпосылки:

    1)наблюдаемость основных технологических параметров производственного процесса (возможность прямых или косвенных измерений всех параметров, характеризующих состояние процесса).

    2)потенциальная управляемость производственного процесса (возможность компенсировать возмущение быстрее, чем успевает измениться это возмущение).

    3)прогрессивность производственного процесса и используемого технологического оборудования (возможность модернизации).

    4)наличие необходимой степени изученности производственного процесса как объекта управления.

    5)возможность получения технико-экономического, социального или иного эффекта.

    6)реальность практического использования потенциально достижимого эффекта.

    

    7) наличие необходимого технического  обеспечения разрабатываемого АСУТП.

    8) наличие необходимых организационных  предпосылок для создания АСУТП. 
 
 
 
 

    Внедрение систем автоматизации направлено на повышение эффективности производственных процессов. Основными источниками внедрения СА является:

    1)повышение культуры производства, качества продукции и эффективности использования технологического оборудования;

    2)повышение производительности труда при выполнении технологических операций, резкое сокращение ошибок и брака, стабилизация технологического процесса, сокращение числа работающих;

    3)увеличение выпуска и повышение надежности продукции, оптимизация номенклатурного распределения производственной продукции;

    4)сокращение потерь рабочего времени на участках и технологических линиях, увеличение оперативности управления производственным процессом со стороны персонала и увеличение качества управления.

    Автоматизация производства – непрерывно развивающийся процесс, причём истинностью его развития является то, что переход к более высокой ступени не означает исчезновения характерных черт развития на лучшей ступени, так как каждая последующая ступень является продолжением и развитием низшей ступени.

    Анализ  структурных схем системы автоматической регулирования (САР) показывает, что основным элементом системы является объект управления, без которого, какой либо разговор о системе управления теряет всякий смысл.

    

    Объект  управления (регулирования) – это промышленная установка, в которой есть необходимость управлять технологическим процессом автоматически, следовательно, без участия человека. Очевидно, что при создании САР свойства объекта управления будет играть существенное значение при выборе элементов для реализации этой системы, а также на свойства системы в целом. При этом надо отменить, что если характеристиками элементов можно как-то варьировать, то свойства объекта управления остаются, практически неизменными. Поэтому изучение характеристик объекта управления является  одной из основных задач системы автоматического управления и регулирования.

   По  уровню автоматизации теплоэнергетика  занимает одно из ведущих мест среди  других отраслей промышленности. Теплоэнергетические  установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению(нагрузке).Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

     Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

1. обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,
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 парогенератора.

     

     

     Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное  управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические  блокировки и сигнализацию.

     Автоматическое  регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе  (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

     Дистанционное управление позволяет дежурному  персоналу пускать и останавливать  парогенераторную установку, а так  же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства  управления.

     Теплотехнический  контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с  помощью показывающих и самопишущих  приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения  и обслуживания.

     Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при  пусках и остановках механизмов  парогенраторной установки, а так  же в случаях срабатывания технологической  защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

     Устройства  технологической сигнализации информируют  дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.),предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования.  Применяются звуковая и световая сигнализация.

     Эксплуатация  котлов должна обеспечивать надежную и эффективную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для  выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов”Госгортехнадзора, ”Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей”, ”Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей” и др.

     На  основе указанных материалов  для  каждой котельной установки должны быть составлены должностные и технологические  инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т.п. Должны быть составлены технические паспорта на оборудование, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов различного назначения. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала. Знания обслуживающего персонала должны систематически проверяться. 
 

     

     

     Эксплуатация  котлов производится по производственным заданиям, составляемым по планам и  графикам выработки пара, расхода  топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды, обязательно  ведется оперативный журнал, в который заносятся распоряжения руководителя и записи дежурного персонала о работе оборудования, а так же ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах и мероприятиях по их устранению.

     Должны  вестись первичная отчетность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирущих  приборов и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котлам за определенный период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в определенный условный цвет, установленный ГОСТом. Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Госгортехнадзора, требованиям техники безопасности, санитарно-техническим нормам, требованиям пожарной безопасности.

    В данной курсовой работе я разрабатываю САР для рекуператора, чтобы обеспечить оптимальный режим работы, в соответствии с параметрами объекта.

 

1.Анализ литературных источников.

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

     Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

     1)процесс  горения топлива,

     2)процесс  теплообмена между продуктами  сгорания или самим горящим  топливом с водой,

     3)процесс  парообразования, состоящий из  нагрева воды, ее испарения и  нагрева полученного пара.

     Во  время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с  другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке  теплоносителя.

     В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного  давления и температуры.

     Одной из основных задач, возникающей при  эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между  производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования  и пердачи энергии в котлоагрегате  однозначно связаны с количеством вещества в  потоках рабочего тела и теплоносителя.

     Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения  представляет собой процесс окисления  его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят  от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

     Расчет  процесса горения обычно сводится к  определению количества воздуха  в м3,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

     Значение  теплоотдачи заключается в теплопередаче  тепловой  энергии, выделяющейся при  сжигании топлива, воде, из которой  необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его  температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую