Теплотехнические измерения расхода основного конденсата деаэратора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Достаточно стабильное в последние 4 - 5 лет развитие экономики России уже в настоящее время вызывает опасения, что в отдельных регионах в самые ближайшие годы будет недостаток генерирующих мощностей. Наибольший прирост энергопотребления зафиксирован в энергосистемах Москвы, Санкт-Петербурга и Тюмени, где прежний максимум уже превышен более чем на 24, 10 и 15% соответственно. Именно поэтому с целью исключения появления энергодефицита в динамично развивающихся регионах Правительство РФ утвердило напряжённую инвестиционную программу, согласно которой до 2020 года. Планируется построить более 21 млн. кВт мощностей. При этом общий объём средств, необходимый для её реализации, оценивается в 2,1 трлн. руб.

Непрерывное возрастание требований к контролю и управлению, вызванное необходимостью повышения безопасности и надёжности АЭС, повышением единичной мощности блоков, а также интенсификацией технологических процессов потребовало широкого применения новых технических средств автоматизации - электронных вычислительных машин, устройств логического управления - пересмотра принципов организации управления АЭС.

Автоматизация - это направление технического прогресса, обеспечивающее построение самодействующих систем, выполняющих те или иные операции или вырабатывающих ту или иную продукцию без непосредственного участия человека.

В курсовом проекте рассматриваются вопросы выбора аппаратуры измерения, правил построения функциональных схем, составление заказной спецификации на средства измерения и производятся расчёты согласно заданию.

1 Описание деаэратора

1.1 Назначение. Основные технические характеристики

Деаэратором называются аппараты, служащие для удаления из воды газов путём её термической деаэрации. Также деаэратор выполняет роль смешивающего подогревателя, являясь ступенью регенеративного подогрева питательной воды. В состав тепловой схемы турбоагрегата К-220-44 входит деаэратор типа ДП 2000.

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики деаэратора ДП 2000

Наименование	Характеристика
1 Номинальная производительность, м3/с	0,5556
2 Рабочее давление, МПа	0,69
3 Рабочая температура, 0С	164,2
4 Диаметр колонки, мм	3400
5 Масса колонки, кг	12754

1.2 Конструкция. Принцип действия

На рисунке 1.1 представлена конструкция деаэратора типа ДП-2000. Он состоит из: 1- входа основного конденсата турбины; 2- выпара; 3- люка; 4- подачи пара от штоков клапанов; 5- входа греющего пара; штриховыми стрелками показано движение пара, сплошными - воды.

Для колонки ДП-2000 наиболее существенное отличие заключается в том, что барботажный лист разбит на три кольцевые перфорированные зоны, ограниченные снизу разновысокими кольцевыми перегородками (Рисунок 1), что расширяет диапазон работы деаэратора. При минимальной нагрузке работает только одна внутренняя зона, при максимальной нагрузке - все три зоны и избыток пара перепускается через окна, расположенные по краям барботажного листа, в основной отсек колонки.

Процесс термической обработки воды идёт в основном в деаэрационных колонках. «Холодные» потоки, имеющие температуру меньше температуры насыщения, поступают в верхнюю часть деаэрационной колонки в смесительное устройство. В нижнюю часть деаэрационной колонки через парораспределительный коллектор подводят греющий пар. Разные потоки воды в смесительном устройстве смешиваются, и получается вода с одинаковой температурой по всему сечению деаэрационной колонки. Попадая на дырчатую тарелку, деаэрируемая вода разделяется на струи, движущиеся сверху вниз навстречу потоку греющего пара. При этом вода, перемешиваясь с паром, нагревается до температуры кипения, все пространство деаэратора заполняется паром, парциальное над поверхностью деаэрируемой воды практически снижается до нуля, и из нее выделяются растворенные газы. Дальше деаэрируемая вода попадает на барботажное устройство, где она опять перемешивается и обрабатывается греющим паром. За счёт пара, проходящего через слой воды, она поддерживается в состоянии кипения, углекислый газ проникает в образовавшиеся в толще воды пузырьки пара и удаляется вместе с ними. Чтобы выделившиеся из воды газы не скапливались в паровом пространстве и не снижали разность парциальных давлений в водяной и паровой фазе, они удаляются из деаэрационной головки вместе с частью греющего пара через штуцеры выпара и используются для работы эжекторов. Постоянное удаление парогазовой смеси из деаэрационной колонки является одним из основных условий для эффективной работы деаэратора. С барботажного устройства вода попадает в аккумуляторный бак, где тоже происходит выделение оставшихся после деаэрации газов, так как в аккумуляторном баке над поверхностью воды находится пар и вода имеет температуру насыщения, т. е. сохраняются условия дегазации.



Рисунок 1 - Деаэрационная колонка ДП-2000:

1- вход основного конденсата турбины; 2- выпар; 3- люк; 4- подача пара от штоков клапанов; 5- вход греющего пара; штриховыми стрелками показано движениепара,сплошными-воды.

2 Функциональная схема контроля

2.1 Правила построения функциональных схем

Функциональная схема автоматизации является основным технологическим документом, определяющим объём автоматизации технологических установок и отдельных агрегатов автоматизируемого объекта.

Функциональная схема представляет собой чертёж, на котором схематически условными обозначениями изображены технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средств автоматизации с указанием связей между технологическим оборудованием и элементами автоматики, а также связей между отдельными элементами автоматики.

Технологическое оборудование и коммуникации на функциональных схемах изображаются упрощённо без указания аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Оборудование изображается линиями толщиной 0,6-1,5 мм. Детали трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратуру показывают условными обозначениями по ГОСТ 2.785 - 70 и ГОСТ 2.786 - 70.

Прямоугольники щитов и пультов располагают в такой последовательности, чтобы при размещении в их пределах обозначений приборов и средств автоматизации обеспечивались наибольшая простота и ясность схем, и минимум пересечений линий связи. В прямоугольниках могут быть указаны номера чертежей общих видов щитов и пультов. В каждом прямоугольнике с левой стороны дано его наименование.

Всем приборам и средствам автоматизации, изображённым на функциональных схемах, присваивают позиционные обозначения (позиции), сохраняющиеся во всех материалах проекта. Буквенные обозначения присваивают каждому элементу функциональной группы в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигнала - от устройств получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс.

2.2 Выбор места установки и функциональных признаков приборов

В соответствии с [ ] контроль расхода основного конденсата на входе деаэратора осуществляется на блочном щите управления показывающим прибором и на ПТК.

3 Выбор средств контроля

3.1 Назначение и достоинства аппаратуры ГСП

ГСП, Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации, совокупность устройств получения, передачи, хранения, обработки и представления информации о состоянии и ходе различных процессов и выработки управляющих воздействий на них. Устройства ГСП взаимодействуют посредством нормированных электрических, пневматических, гидравлических сигналов. По виду сигналов устройства ГСП делятся на аналоговые и дискретные. Устройства ГСП имеют нормированные источники питания. Конструктивное сопряжение устройств ГСП обеспечивается унифицированной структурой модулей и блоков. Этим достигается высокая взаимозаменяемость изделий ГСП.

Унифицированный сигнал - это сигнал, который применяют для связи не только датчиков, но и других устройств промышленной автоматики. Применение унифицированных сигналов регламентировано ГОСТ 26.011-80. Стандарт устанавливает допустимые диапазоны унифицированных сигналов. В таблице 3.1 приведены виды и диапазоны унифицированных сигналов. Сигналы бывают электрические, пневматические, гидравлические различных диапазонов. Чаще всего применяются электрические сигналы, потому что они имеют широкий диапазон, их можно легко складывать, делить, умножать, вычитать, передавать на большие расстояния.

Унификация конструкций ГСП повышает технологичность изделий в производстве, упрощает их комплектацию, монтаж, наладку и эксплуатацию. Информационная, энергетическая и конструктивная сопрягаемость устройств ГСП ускоряет проектирование и изготовление систем автоматического контроля, регулирования и управление в составе оборудования автоматизированного производства.

Таблица 3.1 - Основные виды унифицированных входных сигналов ГСП

Вид сигнала	Физическая величина	Параметры сигнала
Электрический	Постоянный ток, мА	0-5, 0-20, -5-0-5, 4-20
	Постоянное напряжение, мВ, В	0-10, 0-20 -10-0-10, 0-10, 0-1 -1-0-1
	Переменное напряжение, В	0-2, -1-0-1
	Частота, кГц	2-8, 2-4
Пневматический	Давление, кгс/см2	0,2-1
Гидравлический	Давление, МПа	0,1-6,4

3.2 Выбор структурной схемы комплекта

Для выбора структурной схемы комплекта по расходу имеются следующие исходные данные: номинальная производительность - 0,5556 м3/с. Место установки измерительного прибора [ ] - БЩУ. Функциональные признаки прибора [ ] - прибор показывающий. Дополнительные характеристики: рабочая температура, 0С - 164,2; рабочее давление, МПа - 0,69.

На рисунке 3 изображена структурная схема комплекта. Местное сужающее устройство необходимо для создания перепада давления. Для поддержания постоянной плотности среды и для защиты дифференциальных манометров от агрессивной среды около сужающих устройств устанавливают сосуды. Дифференциальный манометр нужен для измерения перепада давления. Вторичный прибор используется для показания контролируемого параметра.



Рисунок 3.1 - Структурная схема комплекта

3.3 Выбор местного сужающего устройства

3.3.1 Общие сведения

Диафрагма. Для диафрагм с угловым способом отбора перепада давления допустимые диапазоны значений диаметров трубопроводов D и относительных площадей сужающих устройств m должны находится в пределах 50 мм < D <1000 мм; 0,05 < m <0,64 (для трубопроводов диаметром D >1000 мм рекомендуется принимать расчетные значения, соответствуют D = 1000мм). Для диафрагм с фланцевым способом отбора перепада давления эти величины должны находиться в пределах 50мм < D < 760мм; 0,04 < m < 0,56. Диаметр отверстия диафрагм независимо от способа отбора перепада давления d >12,5 мм. Бескамерные диафрагмы на Py до 32 Мпа изготовляются по ГОСТ 14322-77, а камерные диафрагмы на Py до 10 Мпа - по ГОСТ 14321-73.

Диафрагма (Рисунок 3.2) представляет собой тонкий диск 3 с круглым отверстием, ось которого располагается по оси трубы. Передняя (входная) часть отверстия имеет цилиндрическую форму, а затем переходит в коническое расширение. Передняя кромка должна быть прямоугольной (острой) без закруглений и заусениц. На рисунке приняты следующие обозначения: D20 - внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством, d20 - внутренний диаметр диафрагмы.

Выше оси показано измерение перепада давления через кольцевые камеры 1, ниже оси - через отдельные отверстия 2. Толщина диска диафрагмы не должна превышать 0,05*D20.

При измерении расхода загрязнённых жидкостей и особенно газов у стандартной диафрагмы, установленной на горизонтальной трубе, могут образовываться отложения. Во избежание этого применяют сегментные и эксцентричные диафрагмы. Сегментные диафрагмы представляют собой кольцо, в которое вварен диск с вырезанным в его нижней части сегментом или сектором. Кольцо зажимается между фланцами трубопровода. Кромка диафрагмы со стороны потока должна быть острой. Отверстия сегментной и эксцентричной диафрагм располагают в нижней части сечения трубы, а выводы импульсных трубок - в верхней части трубопровода вне пределов отверстия. Они могут применяться для измерений расхода жидкостей, из которых выделяются газы; в этом случае отверстия истечения располагают вверху. Сегментные диафрагмы могут устанавливаться на трубопроводах диаметром от 50 до 1000 мм. Значение Remin 5000 - 40000 при m от 0,1 до 0,5.

При измерении малых расходов, перепад давления на диафрагме может быть не достаточен для организации измерения. В таких случаях возможен вариант с установкой двух диафрагм с разным диметром и отбором разницы давлений до первой и после второй. Сопла. В случае измерения расхода газа, сопла могут устанавливаться на трубопроводе диаметром не менее 50 мм, в случае измерения расхода жидкости - не менее 30 мм. Относительная площадь сужающего устройства должна быть в пределах 0,05 < m <0,64, а диаметр отверстия сопла d>15 мм. Схематичное изображение сопла дано на Рисунке 3.3. На рисунке вверху показан отбор статических давлений через кольцевые камеры, внизу - через отдельные отверстия. Профиль входной части сопла образуется двумя дугами окружности, из которых одна касается торцевой поверхности сопла со стороны входа, а другая - цилиндрической поверхности отверстия. Сопряжение обеих дуг происходит практически без излома.

Сопло Вентури устанавливают на трубопроводах диаметром от 65 до 500 мм, при этом относительная площадь сужающего устройства должна находиться в пределах 0,05<m<0,60, диаметр отверстия сопла d >15мм.

Сопло Вентури состоит из профильной входной части, цилиндрической средней части (горловины) и выходного конуса. Профильная часть выполняется так же, как у нормального сопла для соответствующих значений m. Цилиндрическое отверстие должно переходить в конус без радиусного сопряжения. Сопло Вентури может быть длинным или коротким. У первого наибольший диаметр выходного конуса равен диаметру трубопровода, у второго он меньше диаметра трубопровода. Перепад давления следует измерять через кольцевые камеры. Заднюю (минусовую) камеру соединяют с цилиндрической частью сопла Вентури с помощью радиальных отверстий.

Киевское предприятие ПО "Киевмаш" выпускает сопла Вентури на давление 1,6 МПа и условные диаметры 1000 и 1200 мм. Эти сопла изготовляют двух типоразмеров на каждый условный диаметр в зависимости от величины модуля m. Модуль - отношение площадей прохода горловины сужающего устройства и трубопровода, который равен 0,2 (СВ1-1000-02 и СВ1-1200-02) или (СВ1-1000-04 и СВ1-1200-04). Для измерения расхода сточной жидкости следует применять сопла Вентури с малыми сужениями (m>0,4), так как в торцевых частях сопел с большим сужением могут скапливаться отложения взвешенных частиц.

Труба Вентури устанавливается в трубопроводах диаметром от 50 до 1400 мм, при этом относительная площадь сужающего устройства должна находиться в пределах 0,10<m<0,60. Труба Вентури (Рисунок 3.4) состоит из входного патрубка 1,входного конуса 4, горловины 5 и диффузора 6.

Во входном конусе и горловине выполнены кольцевые усредняющие камеры 2. Они сообщаются с внутренними полостями входного конуса и горловины с помощью нескольких отверстий 3, которые при наличии в измеряемой жидкости взвешенных частиц прочищают с помощью специальных приспособлений. В нижней части кольцевых камер устанавливают пробковые краны для спуска жидкости.

3.3.2 Выбор типа и модификации сужающего устройства

Из всех типов сужающих устройств выбирается диафрагма, т.к. она создаёт наибольший перепад давления. Также берётся камерная диафрагма, т.к. камеры усредняют давление по сечению сужающего устройства. Рассчитав внутренний диаметр трубопровода, который равен Dв=630 мм, отказываемся от камерной диафрагмы, т.к. не изготавливают камерные диафрагмы на такие большие трубопроводы. Выбирается бескамерная диафрагма типа ДБС 1,6 - 600 Б/Б ГОСТ 8.563Х, потому что диаметр округлили до 600 мм (есть запас по скорости) и давление 0,69 МПа, где ДБС - обозначение диафрагмы, 1,6 - условное давление Ру, 600 - условный проход Dу, Б/Б - код материала 12Х18М10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 8.563Х - обозначение Государственного стандарта или РД.

3.4 Выбор сосуда

3.4.1 Общие сведения

К сосудам относят уравнительные, уравнительные конденсационные, вспомогательные и разделительные сосуды. Конструктивные особенности этих устройств зависят от рода измеряемой среды, её свойств и характеристик.

Уравнительные сосуды изготавливают по ГОСТ 14319 - 73 приборостроительные предприятия и поставляют в составе измерительных комплектов. Их применяют при измерении расхода горячих жидкостей с температурой выше 1200С для обеспечения равенства плотностей жидкости в плюсовой и минусовой соединительных линиях. Кроме того, уравнительные сосуды применяют при измерении уровня жидкости в резервуарах для исключения влияния на результат измерений высоты столба жидкости в сосуде по отношению к измеряемому переменному уровню в резервуаре. ГОСТ 14319 - 73 предусматривает наличие больших (Б) и малых (М) сосудов. Поэтому тип сосуда обозначают соответственно СУБ и СУМ, где СУ - сосуд уравнительный. В состав обозначения сосудов входят: значение условного давления Pу в магапаскалях; исполнение, предусматривающее комплектацию штуцеров сосуда теми или иными ниппелями, пробками и т.д. и код материала, из которого он изготовлен. Сталь марки 35 по ГОСТ 1050 - 74 обозначают буквой «а», марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 - 72 - «б», а Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632 - 72 - «в». На Рисунке 3.5 изображена схема уравнительного сосуда.

Уравнительные конденсационные сосуды СКБ, СКМ (Рисунок 3.6) предназначены для поддержания постоянства и равенства уровней конденсата в плюсовой и минусовой импульсных трубах при измерении расхода водяного пара. Обозначение строится аналогично описанному для сосудов СУМ. Буквы СКМ обозначают: сосуд конденсационный малый. Сосуды СКМ изготавливают обычно из стали 20 по ГОСТ 1050 - 74, обозначаемой буквой «а». В технически обоснованных случаях применяют сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 - 72.

Разделительные сосуды (Рисунок 3.7) применяют при измерении расхода агрессивных, вязких и других сред, вредно влияющих на чувствительный элемент дифманометра. ГОСТ 14320 - 73 предусматривает три габаритных размера разделительных сосудов - большой, средний и малый, обозначаемых соответственно Б, С, М. Сосуды рассчитаны на Ру=6,3; 25 и 40 МПа. Серийно изготавливают средние сосуды, а также малые на Ру=40 МПа. Разделительные сосуды СРС и СРМ изготавливают из стали 20 по ГОСТ 1050 - 74, обозначаемой буквой «а». В технически обоснованных случаях их изготавливают из сталей 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 - 72 и 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632, обозначаемых соответственно буквами «б» и «в». Разделительные сосуды заполняют разделительной жидкостью, соответствующей условиям эксплуатации и свойствам измеряемой среды. В качестве разделительных жидкостей обычно применяют воду, легкие минеральные масла, глицерин и другие. В зависимости от соотношения плотностей измеряемой среды и разделительной жидкости первая из них подводится либо в верхнюю, либо в нижнюю часть разделительного сосуда. Особенностью конструкции всех разделительных сосудов является наличие контрольных пробок для контроля уровня заполняющей сосуд жидкости. При монтаже разделительных сосудов их следует располагать возможно ближе к сужающему устройству.

3.4.2 Выбор типа и модификации сосуда

При измерении расхода жидкости и пара устанавливаются уравнительные сосуды. Уравнительные сосуды бывают двух типов - СУ и СКУР. Выбирается СУ - 6,3 - 2, где СУ - условное обозначение (уравнительный сосуд); 6,3 - условное давление, МПа; 2 - исполнение.

3.5 Выбор преобразователя разности давлений

3.5.1 Общие сведения

В курсовом проекте в качестве преобразователя разности давления используется тензометрический преобразователь.

Действие тензометрических преобразователей основано на использовании тензорезистивного эффекта в плёнке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической подложки из искусственного сапфира.

Конструкция тензометрического манометра приведена на Рисунке 3.8. Манометр имеет цилиндрический корпус 4, образующий в верхней части упругую мембрану, a в нижней -- штуцер для подвода измеряемого давления P. K мембране припаяна круглая сапфировая пластина 1, на поверхность которой нанесены тонкопленочные полупроводниковые тензорезисторы R1…R4 из монокристаллического кремния. Тензорезисторы c помощью припаянных к ним выводных проводов 5, соединены со сборными пластинками 2, закрепленными на кольце из диэлектрика 3. Давление в манометре измеряется схемой неуравновешенного моста, плечами которого являются тензорезисторы R1…R4. B результате деформации мембраны c сапфировой пластинкой 1 и тензорезисторами возникает раз6аланс моста в виде напряжения, которое c помощью усилителя преобразуется в выходной сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. R1 и R2 - расположены радиально на диске, и при деформации сопротивления уменьшаются. R3 и R4 - расположены в окружном направлении, поэтому при деформации сопротивления увеличиваются.

В настоящее время современная приборостроительная промышленность выпускает большое количество преобразователей разности давлений:

· Сапфир

· Метран

· Мида

· АИР

· ДОН и т.д.

В таблице 3.2 приведены сравнительные характеристики некоторых типов тензопреобразователей.

Таблица 3.2 - Основные характеристики дифференциальных манометров

Наименование параметра	Наименование
Измеряемое давление	Дифференциальное давление
Тип датчика	АИР - 20 ДД	Метран 100 ДД	Сапфир 22 МП ДД
Максимальный верхний предел измерений	10 МПа	16 МПа	16 МПа
Класс точности	0,1; 0,25%	0,1; 0,2; 0,25; 0,5; 1%	0,2; 0,25; 0,5%
Питание, В	36	36; 42	12-42
Конструкция	мокрая	сухая	непосредственно на сенсор

На примере преобразователя Сапфир - 22 ДД рассмотрится структура и работа преобразователя.

На рисунке 3.9 представлена схема преобразователя. Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 в замкнутой полости 11, заполненной кремний органической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 8. Мембраны 8 приварены по наружному контуру к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 4 с помощью тяги 5. Фланцы 10 уплотнены прокладками 3. Воздействие измеряемой разности давлений (большее давление подаётся в камеру 7, меньшее - в камеру 12) вызывает прогиб мембран 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивление тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передаётся из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2.

На рисунке 3.10 приведена принципиальная схема. Электронное устройство выполнено в виде специальной гибридной микросхемы в герметизированном корпусе. Измерительный тензометрический мост 1 включен в виде одного из плеч мостовой схемы 2 с термостабильными резисторами. Выходное напряжение усилителя 13 однозначно связано с температурой моста 1, поэтому может быть использовано для компенсации температурной погрешности прибора. На схеме: 12 и 13 - усилители; 9 - сумматор; 4 и 5; 10 и 11 - нормирующие резисторы; 6 - усилитель рассогласования; 7 - источник стабилизирующего напряжения; 3 - управляемый источник тока; 8 - блок стандартного сигнала постоянного тока.

3.5.2 Выбор типа и модификации преобразователя разности давлений

Для измерения разности давлений выбирается преобразователь

где: 1- тип датчика - ДД;

2- модель датчика - 2420;

3 - указывается только для датчиков, поставляемых на объекты атомной энергетики;

4 - исполнение по материалам, контактирующим с измеряемой средой (36НХТЮ);

5 - климатическое исполнение;

6 - абсолютное значение предела допускаемой основной погрешности - 0,5%;

7 - верхний предел измерений датчика - 6,3 кПа;

8 - предельное допускаемое рабочее избыточное давление - 4 МПа;

9 - код выходного сигнала - 4…20мА;

10 - код скобы и кронштейна;

11 - код монтажных частей (монтажный фланец с резьбовым отверстием К1/4);

12 - код вентильного блока (указывается только при заказе Сапфир - 22М ДД);

13 - указывается при заказе Сапфир - 22М с разъемом.

3.6 Выбор источника питания

3.6.1 Общие сведения

Для работы тензометрических преобразователей разности давлений для измерения расхода нужно обязательно предусмотреть блок питания и корнеизвлечения. Блоки питания и корнеизвлечения предназначены для преобразования сетевого напряжения ~220 В в стабилизированное напряжения постоянного тока 36 В и функционального преобразования этого сигнала в другие уровни по каналу с корнеизвлекающей зависимостью.

3.6.2 Выбор типа и модификации источника питания

где: 1 - модель прибора; 2 - исполнение; 3 - питание (220В); 4 - входной сигнал; 5 - выходной сигнал; 6 - обозначение технических условий.

3.7 Выбор вторичного прибора

3.7.1 Общие сведения

Для выбора вторичного прибора имеются следующие исходные данные: диапазон входной величины - 4…20мА; функциональные признаки прибора в соответствии с [ ] - прибор показывающий. Этим данным удовлетворяют приборы КП1Т, А100, Метран 620. В таблице 3.3 приведены основные характеристики этих приборов.

Выбирается вторичный прибор А100. Его достоинствами являются вертикальная шкала, светодиодная индикация включения прибора, многофункциональность (измерение, регистрация, сигнализация), простота эксплуатации и ремонта, уставки задаются переменными резисторами - оси в верхней части шасси прибора, непрерывная линия регистрации на ленточной диаграмме шириной 100мм, модернизированный лентопротяжный механизм.

Таблица 3.3 - Основные технические характеристики вторичных приборов

Характеристика	КП1Т	А100	Метран 620
Диапазон входной величины	0-50; 0-100мВ; 0-5; 0-10В; 0-5; 4-20мА	0-20мВ; 0-10В; 0-5; 4-20мА	4-20мА
Точность измерения	0,5;1%	0,5%	0,5%
Количество каналов измерения	1	1-3	1
Потребляемая мощность	20ВА	18ВА	20ВА
Быстродействие	10; 5; 2,5с	1с	5с

3.7.2 Выбор типа и модификации вторичного прибора

где: 1- тип прибора; 2 - модификация - прибор показывающий(4), одноканальный(1), с входным сигналом 4-20мА(2), питание 220В и 50Гц(4); 3 - климатическое исполнение; 4 - обозначение технических условий; 5 - количество приборов; 6 - диапазон входного сигнала - 4-20мА; 7 - диапазон измерения прибора; 8 - быстродействие. Диапазон измерения берётся таким, чтобы максимальное значение параметра находилось примерно на ѕ шкалы.



Рисунок 3.2 - Диафрагма: d20 - внутренний диаметр диафрагмы, D20 -внутренний диаметр трубопровода, 1- кольцевые камеры, 2- отдельные отверстия, 3- тонкий диск с круглым отверстием

Рисунок 3.3 - Сопло

Рисунок 3.4 - Сопло Вентури: 1- входной патрубок, 2- кольцевые усредняющие камеры, 3- отверстия, 4- входной конус, 5- горловина, 6- диффузор



Рисунок 3.5 - Уравнительный сосуд

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.6 - Уравнительный конденсационный сосуд

Рисунок 3.7 - Разделительный сосуд



Рисунок 3.8 - Конструкция тензометрического манометра: 1 - сапфировая пластина; 2 - сборные пластинки; 3 - кольцо из диэлектрика; 4 - корпус; 5 - выводные провода

Рисунок 3.9 - Принципиальная электрическая схема Сапфир - 22ДД

4 Индивидуальное задание

Видеографические регистраторы и промышленные контроллеры

Общие сведения.

Рассматривается возможность применения видеографических регистраторов вместо программируемых логических контроллеров (ПЛК) при построении информационных автоматизированных систем.

Малейшая ошибка при выборе оборудования может повлечь либо аппаратный переизбыток и, как следствие, повышение стоимости и снижение надежности, либо систему, не выполняющую свои основные функции.

Для работы с ПЛК нужны подготовленные специалисты. Программирование ПЛК требует знания, как аппаратной части конкретного контроллера, так и языков программирования.

Относительно простую информационную АСУТП можно построить на основе многоканального видеографического регистратора, имеющего элементы сигнализации и/или управления. Конфигурирование и обслуживание подобных приборов не требует специальной подготовки персонала.

Промышленные контроллеры.

Программируемый логический контроллер, ПЛК - микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами. Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.

Элементная база и в импортных, и в российских контроллерах применяется одна и та же. На что действительно следует обратить внимание, так это на то, учтена ли при разработке контроллера российская специфика его эксплуатации. К российской специфике можно отнести:

· высокий уровень промышленных помех;

· широкий диапазон изменения параметров атмосферной и промышленной сред;

· возможность информационной связи с рядом морально устаревших, но ещё находящихся в эксплуатации средств автоматизации выпуска российских предприятий 80-х годов;

· низкую культуру оперативного персонала в части общения с вычислительными системами и дисплейными рабочими станциями.

Область применения.

Специализированный контроллер, программа действия которого заранее прошита в его памяти, а изменению при эксплуатации подлежат только параметры программы. Число и набор модулей ввода/вывода определяется реализуемыми в нем функциями. Часто такие контроллеры реализуют различные варианты функций регулирования. Основные области применения: локальное управление какой-либо малой технологической установкой или механизмом.

Контроллер для реализации логических зависимостей (коммандоаппарат), характеризуется прошитой в его памяти развитой библиотекой логических функций и функций блокировки типовых исполнительных механизмов. Для его программирования используются специализированные языки типа релейно-контактных схем.

Контроллер, реализующий любые вычислительные и логические функции, не имеющий ограничений по области применения.

Контроллер противоаварийной защиты должен отличаться от контроллеров других классов:

· особенно высокой надежностью, достигаемой различными вариантами диагностики и резервирования (например, диагностикой работы отдельных компонентов контроллера в режиме реального времени, наличием основного и резервного контроллеров с одинаковым аппаратным и программным обеспечениями и с модулем синхронизации работы контроллеров, резервированием блоков питания и коммуникационных шин);

· высокой готовностью, т. е. высокой вероятностью того, что объект находится в рабочем режиме (например, не только идентификацией, но и компенсацией неисправных элементов; не просто резервированием, но и восстановлением ошибок программы без прерывания работы контроллеров);

· отказоустойчивостью, когда при любом отказе автоматизируемый процесс переводится в безопасный режим функционирования.

Контроллер телемеханических систем автоматизации, удобен для создания систем диспетчерского контроля и управления распределёнными на местности объектами, повышенное внимание уделяется программным и техническим компонентам передачи информации на большие расстояния беспроводными линиями связи.

Открытость архитектуры.

По структуре контроллеры подразделяются на два класса: контроллеры, имеющие фирменную закрытую структуру, и контроллеры открытой структуры, основанной на одном из магистрально-модульных стандартов.

При закрытой фирменной структуре изменения (модификации) контроллера возможны, обычно, только компонентами производителя. Сами изменения достаточно ограничены и заранее оговорены производителем.

· При открытой магистрально-модульной структуре, открытость и широкая доступность стандарта на шину, соединяющую модули разного назначения, даёт возможность выпускать в данном стандарте любые модули разным производителям.

PC-совместимость.

По этому признаку все контроллеры можно разделить на два класса: PC-совместимые и PC-несовместимые. Каждый из этих классов имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства и недостатки каждого из этих видов контроллеров определяют их области использования.

Конструктивное исполнение.

По конструктивному исполнению контроллеры можно разделить на несколько групп, мы их условно назовем так:

· встраиваемые;

· размещаемые в общий конструктив;

· модульного типа.

Встраиваемые контроллеры, не имеют корпуса, часто конструкция просто крепится на раме (рис. 5.1).

Контроллеры, размещаемые в общий конструктив, характеризуются тем, что все модули размещаются в одном конструктиве (рис. 5.2, рис. 5.3).

Контроллеры модульного типа не используют общего конструктива, каждый модуль имеет собственный корпус. Так как защитную оболочку для каждого модуля сделать проще, чем для всего контроллера, то именно этот тип контроллеров чаще всего выпускают для жёстких условий. Модули контроллеров с внутренней межмодульной шиной на боковых поверхностях имеют контакты для подключения соседних модулей. А модули контроллеров с внешней шиной, как правило, используют для связи между модулями какую-нибудь скоростную полевую шину. В качестве примера на рис. 5.3 показан контроллер с внутренней шиной, а на рис. 5.4 показаны модули контроллера с внешней шиной, приспособленные для эксплуатации в жёстких условиях.

Регистраторы.

Регистраторы предназначены для измерения, регистрации, сигнализации и регулирования параметров технологических процессов.

Изначально регистраторы были бумажными, т.е. собираемая ими информация отображалась на бумажной ленте. Бумажные регистраторы бывают двух видов:

1 µR1000 (поле записи 100мм, 6 каналов)

2 µR1800 (поле записи 180мм, 6-24 канала)

Они предназначены для регистрации переменных процессов на бумажном носителе в аналоговом и цифровом виде с дополнительными цифробуквенными распечатками.

Эти регистраторы зарекомендовали себя высоконадежными приборами с превосходными метрологическими характеристиками, практически не требующими техобслуживания.

Недостатки:

· запись на бумажные носители данные можно анализировать только вручную;

· бумажные регистраторы требуют замены расходных материалов (бумага, пишущий узел).

На рисунке 5.5 показано упрощенное устройство автоматического моста для регистрации изменяющихся сопротивлений (например, для записи температуры с помощью термометров сопротивления).

Резистивный датчик Rx включен в мостовую схему (уравновешенный мост), выходное напряжение которой при изменении сопротивления Rx создает некоторую разность потенциалов ?U. Усилитель Ус усиливает эту разность и подает на реверсивный двигатель РД, который одновременно управляет положением стрелки отсчетного устройства ОУ, пера регистрирующего устройства РУ и положением движка реохорда R2. Развертку диаграммной бумаги во времени осуществляет двигатель Дт.

Таким образом, благодаря электромеханической отрицательной обратной связи, разница потенциалов ?U устремляется к нулю, мост автоматически уравновешивается, показания на ОУ и РУ пропорциональны сопротивлению Rx и, следовательно, измеряемой величине.

С развитием полупроводниковых технологий развивались и все электронные приборы. Видеографические регистраторы с процессорным управлением пришли на замену устаревшим бумажным аналоговым регистраторам. А это значит, что у современных ПЛК и регистраторов родственная электронная начинка. Наличие микропроцессорного сердца позволяет расширять возможности регистраторов до уровня, ограниченного возможностями самого процессора и фантазией разработчиков. Современные регистраторы имеют универсальные аналоговые входы, способные снимать практически любые сигналы, будь то напряжение, ток или сопротивление. Регистраторы способны измерять температуру с помощью пирометров, термопар или термосопротивлений. Благодаря наличию дискретных входов можно воспринимать сигналы «сухой контакт», «открытый коллектор», «потенциальный вход».

Новое поколение видеографических регистраторов серии DX/CX, кроме прямых функций записи, обеспечивают яркую, крупную индикацию параметров техпроцесса в удобном виде (увеличенный цифровой формат, столбчатая диаграмма, аналоговый тренд). Видеографические серии CX имеют встроенные контуры ПИД - регулирования, что значительно расширяет сферу применения этих приборов.

Видеорегистраторы DX/CX позволяют объединить все три уровня обработки информации:

· нижний уровень (измерение и регистрация данных, сигнализация превышения установок, оперативный просмотр истории процесса, управление процессором по ПИД - закону);

· средний уровень (работа в сетях с использованием полевых шин MODBUS, FIEDBUS FOUNDATION);

· верхний уровень (интеграция в системы управления производством верхнего уровня с использованием стандарта 100Base-TX Ethernet. Системы верхнего уровня получают возможность прямого доступа к параметрам технологического процесса. Встроенный web-сервер,FPT-клиент/сервер, функция автоматической рассылки сообщений по e-mail расширяют использование данного прибора).

На рисунке 5.6 изображена схема использования регистратора. К регистратору подключаются датчики с выходными аналоговыми и/или дискретными сигналами. Прибор обрабатывает полученные данные, записывает их в энергонезависимую внутреннюю память и, если есть необходимость, передает данные на верхний уровень АСУ ТП или сервисный ПК. При возникновении нештатных ситуаций (например, отклонение уровня измеряемого параметра от заданных норм или некорректный расход энергоресурсов) срабатывает система сигнализации или происходит блокирование исполнительных механизмов.

При совместной работе регистратора с регуляторами можно получить полноценную систему управления.

На рисунке 5.7 изображена схема использования регистратора. Регуляторы принимают выходные сигналы датчиков и управляют исполнительными механизмами. Одновременно с управлением с помощью токовых выходов регуляторов сигналы передаются на регистратор, который фиксирует все процессы системы.

Современные вторичные приборы обладают всеми необходимыми функциями для объединения в единую сеть, что позволяет при необходимости интегрировать их в АСУТП.

Например, в технологическом процессе требуется организовать дополнительный контур регулирования, т. е. необходим простой локальный ПИД-регулятор. Решая подобные задачи, можно постепенно подготовить платформу для будущей автоматизации производства, заложив в проект ПИД-регуляторы с портом связи RS485 изображенных на рисунке 5.8.

При первой же необходимости можно объединить все ПИД-регуляторы в одну сеть и обеспечить сбор данных и централизованное управление (дистанционное изменение установок регулирования, ПИД-параметров и т. п.) при помощи видеографического регистратора или компьютера.

Со временем парк вторичных приборов расширяется и обновляется. Кроме бумажных регистраторов появляются видеографические, и постепенно образуется распределенная система сбора данных с визуализацией регистрацией данных по месту. Естественно, для организации подобной системы все приборы должны иметь порт связи RS485 и один протокол передачи данных (все приборы, поставляемые компанией «Эталон прибор», удовлетворяют этим требованиям).

Таким образом, постепенно можно организовать полноценную распределенную систему сбора данных и регулирования, которая может функционировать автономно или быть интегрированной в любую имеющуюся систему управления.

Передача данных на верхний уровень в данном примере основана на широко распространенном стандарте Ethernet; видеографические регистраторы DX/CX кроме выполнения своих прямых функций обеспечивают согласование полевых шин FIELDBUS FOUNDATION и MODBUS с сетью верхнего уровня Ethernet - рисунок 5.9.

Т. е., решая локальные задачи управления, можно подготовить необходимую базу для проведения комплексной автоматизации.

Рисунок 4.1 - Встраиваемый контроллер

Рисунок 4.2 - Контроллер, размещаемый в общий конструктив

На каждом из описанных выше этапов на верхнем уровне (PC) можно использовать штатное программное обеспечение; можно произвести интеграцию с уже имеющейся SCADA системой через ОРС-сервер; можно разработать собственное программное обеспечение на основе предлагаемых библиотек API функций.

Рисунок 4.3 - Контроллер с внутренней шиной

Рисунок 4.4 - Модули контроллера с внешней шиной

Рисунок 4.5 - Автоматический мост бумажного регистратора



Рисунок 4.6 - Схема сбора данных и сигнализации

Рисунок 4.7 - Система управления и регистрации данных



Рисунок 4.8 - Схема ПИД-регуляторов с портом связи RS485

Рисунок 4.9 - Схема согласования полевых шин

Заключение

В курсовом проекте был рассмотрен вопрос разработки средств измерения теплотехнического контроля расхода основного конденсата на входе деаэратора Т/а К-220-44. Описан объект контроля. Основан выбор функциональной схемы теплотехнического контроля объекта, согласно нормативным документам, произведён выбор места установки и функциональных признаков приборов. В соответствии с заданием и нормативными документами был произведён выбор аппаратуры комплекта по расходу, составлена заказная спецификация. В индивидуальном задании был рассмотрен вопрос «Видеографические регистраторы и промышленные контроллеры». Разработан презентационный модуль.

Принятые сокращения по тексту

БЩУ - блочный щит управления;

ГСП - Государственная система приборов;

ПВД - подогреватель высокого давления;

ПНД - подогреватель низкого давления;

ПТК - програмнно-технический комплекс.

Список используемых источников

теплотехнический контроль деаэратор конденсат

1. Обозначения условные, графические в схемах. Оборудование энергетическое : ГОСТ 21.403-80. - Введ. 1981-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1981. - 34 с.

2. Изменение № 1 к РД 34.35.101-88. Методические указания по объему технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях.-М.:СПО Союзтехэнерго, 1999.

3. РД 153-34.1-35.104-2001. Методические указания по объему технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях с ПГУ, оснащенных АСУ ТП. .-М.:СПО Союзтехэнерго, 2002.

4. Контрольно-измерительные приборы и инструменты: учебник для нач. проф. образования /С.А.Зайцев, Д.Д. Грибанов.- М.: Издательский центр «Академия»,2002.-464 с.

5. Монтаж средств измерений и автоматизации: справочное пособие / А. С. Клюев [и др.]; под ред. А. С. Клюева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1988. - 488 с.

6. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения.- М.: Энергия, 1979.-423 с.

7. Мухин В.С. Приборы контроля и средств автоматики тепловых процессов: учебное пособие для нач. проф. / В.С. Мухин, И.А Саков.- М.: Высшая школа, 1988.-256 с.

8. Панфилов В.А. Электрические измерения: Учебник для сред. проф. образования / В.А. Панфилов. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 288с.

9. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.- М.: Энергия, 1978.-458 с.

10. Преобразователь измерительный САПФИР - 22М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 08906128 ТО / ГРМТИ. - М. : Внешторгиздат, 1993. -108 с.

11. Проектирование систем автоматизации технологических процессов : справочное пособие / А. С. Клюев [и др.]; под ред. А. С. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

12. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: справочник / под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина ;- 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 362 с

13. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины / А.Д. Трухний. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1990.- 640с.

14. Громов Д. Классификация современных контроллеров / Д. Громов //.Методичка КОНТРоль и АВТоматика.-2007.-№4.-С.34-37

15. Александров А. Видеографические регистраторы и промышленные контроллеры. Построение АСУ на регистраторах / А. Александров.- Режим доступа: http://www.kipinfo.ru/info/stati/?id=169

16. Номенклатурный каталог продукции ЗАО «ЭлеМер».- Режим доступа : http://www. elemer.ru

17. Номенклатурный каталог продукции ОАО «Теплоконтроль». - Режим доступа : http://www.teplocontrol.ru/

18. Номенклатурный каталог продукции ЗАО «Метран». - Режим доступа : http://www.metran.ru/

19. Номенклатурный каталог продукции ОАО «Эталон прибор ». - Режим доступа : http://www.etalon-chel.ru/

Размещено на Allbest.ru