Модернизация системы автоматизации парового котла ТП-38 "Обуховоэнерго" с разработкой САУ давлением пара за котлом на базе ПТК

Следовательно, режимы с контролируемым умеренным недожогом являются наиболее оправданными как с точки зрения экологической чистоты, так и с точки зрения эффективного сжигания топлива.

Режимы с контролируемым умеренным недожогом являются малозатратными и быстро внедряемыми, поскольку могут быть легко реализованы на котле в результате наладочных испытаний.

Для эффективной работы котла с контролируемым умеренным недожогом необходима полная информация о завершенности процессов выгорания топлива, что возможно только на основании одновременных измерений содержания СО в дымовых газах в режимном сечении и в сечении за дымососом.

Внедрение режимов с контролируемым недожогом целесообразно при модернизации АСУ ТП котла. Для этих целей следует предусмотреть установку на котле измерительных систем для контроля содержания O2, СО и NO в продуктах сгорания.

Безопасность в условиях чрезвычайных ситуаций

Котельный цех ТЭЦ ООО «Обуховоэнерго» относится:

по пожаровзрывоопасности - к категории Г;

по степени огнестойкости зданий - к категории 2;

Класс конструктивной пожарной опасности помещения котельной - С1. Класс функциональной пожарной опасности помещения котельной - Ф5.1. Степень огнестойкости здания котельной - IV по СНиП 21-01-97* (IIIа по СНиП 2.01.02-85*)

В здании котельной имеются запасные выходы для быстрой эвакуации людей. Котлы и газоходы для уменьшения последствий возможных хлопков и взрывов оборудованы взрывными предохранительными клапанами. Коммуникации котельной обеспечивают надежную связь между цехами и отделами предприятия, что позволяет оперативно взаимодействовать персоналу в чрезвычайной ситуации. Для организации действий персонала в чрезвычайной ситуации разработаны специальные инструкции, которые в полном объеме должны знать оперативный и ремонтный персонал.

В котельной могут возникнуть следующие чрезвычайные ситуации техногенного и природного характера: взрывы, пожары, наводнения, разрушение оборудования, снежные заносы (таблица 5.3).

Анализ возможных аварий на объекте.

Таблица 5.3 - Перечень чрезвычайных ситуаций

N п/п	Наименование аварии	При каких условиях возможна аварийная ситуация	Возможное развитие аварий, последствий, в т.ч. за пределами цеха, организации	Способы и средства предотвращения аварий	Меры по локализации аварий
1	2	3	4	5	6
1	Взрыв	Утечка газа, повреждение разрушение оборудования	Уничтожение материальных ценностей котельной, разрушение соседних зданий и сооружений, создание опасности жизни людей.	Контроль загазованности помещения, поддержание оборудования в исправном состоянии.	Отсечка газа, вызов пожарной и газовой службы.
2	Пожар	Повреждение, разрушение оборудования, воздействие внешнего источника тепла.	Возгорание соседних зданий и сооружений, уничтожение материальных ценностей котельной, создание опасности жизни людей	Соблюдение пожарной безопасности персоналом, применение огнеупорных материалов.	Применение первичных средств пожаротушения, отключение оборудования, вызов пожарной охраны.
3	Разрушение оборудования	Нарушение правил эксплуата-ции, старение материалов, отклонение параметров от нормы, коррозия материалов, вибрация,дефекты конструкций.	Уничтожение материальных ценностей котельной, разрушение соседних зданий и сооружений, создание опасности жизни людей.	Поддержание оборудования в исправном состоянии, соблюдение графика ППР, контроль за работой оборудования в течение эксплуатации.	Отключение оборудования, вызов ремонтного персонала.

Все перечисленные организационные и технические мероприятия направлены на улучшение условий труда оперативного персонала и снижают до минимума риск получения травмы, болезни, а также возникновение чрезвычайных ситуаций техногенного характера.

6. Расчет экономической эффективности модернизации системы управления котлоагрегатом ТП-38 на базе ПТК

котлоагрегат управление автоматизация безопасность

Расчет капитальных затрат.

Величина капитальных затрат (К0) определяется по следующей формуле:

(6.1.1.)

где: КПР - предпроизводственные расходы (на проведение НИОКР, маркетинговых исследований, разработку проектов, программ и пр.);

КОФ - капитальные вложения в основные производственные фонды;

КДМ - затраты на демонтаж устаревшего оборудования;

КМ - затраты на монтаж нового оборудования;

КНС - недоамортизированная стоимость демонтируемого оборудования;

КОС - прирост или сокращение величины оборотных средств;

ККР - величина, соответствующая плате за использование кредита.

На стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) можем принять:

(6.1.2.)

где: КОБ - капитальные вложения в оборудование, руб.

Величина КОБ рассчитывается по следующей формуле:

(6.1.3.)

где: n - количество типов оборудования;

Ni - количество единиц оборудования, средств автоматизации i-го наименования;

Цдi - договорная цена оборудования i-го наименования;

б1 - доля от стоимости оборудования, учитывающая расходы на его транспортировку, монтаж, наладку, доли ед., для ТЭО можем принять б1 ? (0,25…0,3);

б2 - коэффициент, учитывающий удельный вес стоимости передаточных устройств, сооружений, транспортных средств и инвентаря в общей стоимости оборудования, доли ед., для ТЭО можем принять б2 ? (0,05…0,1).

Для системы управления котлоагрегата ТП-38 будут использовано оборудование, представленные в таблице 6.1, 6.2, 6.3.

Стоимость комплекта оборудования

1. Датчики МЕТРАН

Таблица 6.1 - Стоимость измерительных преобразователей

Датчики МЕТРАН
	Наименование	Кол-во	Цена за 1 ед.	Всего
1.1	Метран-150-СG	9	23420	210780
1.2	Метран -271	2	2300	4600
	ИТОГО			215380

2. Исполнительные механизмы

Таблица 6.2 - Стоимость исполнительных механизмов

Исполнительные механизмы
	Наименование	Кол-во	Цена за 1 ед.	Всего
1.1	МЭО-250/63-0,25	7	18320	128240
1.2	ПБР	7	4200	32200
	ИТОГО			160440

3. Комплект контроллера

Таблица 6.3 - Стоимость комплекта контроллера управления

Комплект контроллера
	Наименование	Кол-во	Цена за 1 ед.	Всего
1.1	СР6711 (3 дискретных входа с общей точкой)	2	400	800
1.2	СР6723 (2 дискретных выхода, оптореле)	8	850	1700
1.3	СР6731 (2 унифицированных токовых входа)	11	1750	19250
1.4	СР6751 (интерфейс RS-485)	3	2200	6600
1.5	СР6761 (внутренний источник питания 3В)	4	1200	4800
1.6	СР6782 (процессор)	2	7000	14000
1.7	СР6044 (системная плата на 44 мезонина)	1	13000	13000
1.8	СР6640 (блоки питания ? /=220 в =24В	4	2500	10000
1.9	СР6911 (пульт управления)	1	9000	9000
	ИТОГО			79150

4. Газоанализатор OMS-420 151000 рублей

5. АРМ оператора 29700 рублей

ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ 635670 рублей

КОБ = (635670)·(1+0,25)·(1+0,05) = 834316,9 рублей.

Кпр=0,1*834316,9=83431,7

Величина КОФ рассчитывается по следующей формуле:

(6.1.4.)

где: КП - капитальные вложения в производственные и административные помещения

КП = 0,

КОФ = КОБ = 834316,9 руб.

На стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) можем принять:

(6.1.6.)

где: КБ - балансовая стоимость устаревшего оборудования, руб.

КБ = 6000 руб.,

КДМ = 0,1·6000 = 600 руб.

Затраты на монтаж нового оборудования (КМ) составляют:

КМ = 0,3·КОБ, (6.1.7.)

КМ = 0,3·834316,9 = 250295,1 руб.

Величина КНС рассчитывается по следующей формуле:

(6.1.8.)

где: t - срок эксплуатации демонтируемого оборудования, лет;

НАР - норма амортизационных отчислений на реновацию, %.

руб.

Итого величина капитальных затрат составляет:

К0 = 834316,9+83431,69+600+240+250295,1 = 1168884 руб.

Расчет экономии текущих затрат

Годовой экономический эффект от усовершенствования аппаратуры

Внедрение нового комплекса автоматизации позволит сократить время простоя оборудования (из опыта эксплуатации) и за счет выработки дополнительной тепловой энергии окупить затраты на модернизацию системы управления.

Проектируемая система имеет более высокую надежность, чем существующая система (по данным производителей оборудования).

Более высокая точность поддержания технологических параметров позволяет произвести экономию топлива (из опыта эксплуатации)

По данным ПТО котлоагрегат ТП-38 находился в работе 3320 часов в 2010 г.

ТПОЛН = 3320 часов, Т запланированное = 4040 часов

У ТПРОСТОЯБ.В. = 30 дней = 720 ч - время простоя котла в ремонте со старой схемой автоматизации (из опыта эксплуатации).

Б.В. - бывший вариант.

Внедрение новой системы регулирования позволяет сократить время простоя на 4% (из опыта эксплуатации).

Новая система регулирования позволяет сократить время простоя.

Определяем время простоя в новом варианте

У ТПРОСТОЯН.В. = 691,2 часов

Н.В. - новый вариант.

Время работы в бывшем и новом варианте

ТРАББ.В.=ТПОЛН - У ТПРОСТОЯБ.В, часов

ТРАББ.В.=3320 - 720 = 2600, часов

ТРАБН.В. = ТПОЛН - У ТПРОСТОЯН.В,часов

ТРАБН.В. = 3320 - 691,2 = 2628,8 часов

Число часов использования номинальной нагрузки котла, час.

hБ.В. = ТРАББ.В.* КИСПБ.В., ч

hН.В. = ТРАБН.В.* КИСПН.В., ч

КИСПБ.В, КИСПН.В - коэффициенты использования оборудования

КИСПБ.В = ТРАББ.В / ТПОЛН = 2600 / 3320 = 0,64 %.

КИСПН.В = ТРАБН.В / ТПОЛН = 2628,8 / 3320 = 0,65 %.

hБ.В. = 2600* 0,64=1673,27 ч

hН.В. = 2628,8*0,65 = 1710,54 ч

Отпущенное количество энергии за год

WОБ.B = hБ.B * NУCT,

WОН.B = hН.B * NУCT.

NУСТ = 90 Гкалл/ч - установленная мощность котлоагрегата

WОБ.B = 1673,27 * 90 = 183253,01

WОН.B = 1710,54 * 90 = 187335,26

Дополнительно выработанная энергия, Гкал/год,

ДW = WОБ.B - WОН.B

ДW = 187335,26 - 183253,01 = 3354,7 Гкал/год

Расход условного топлива

ДB = вт * ДW,

вт = 154 кг / Гкал - расход условного топлива на выработку одной единицы энергии

ДB = 154 * 3354,7 = 516626,55 кг

Полученная экономия ресурсов

Величина экономии текущих затрат (ДС, тыс. руб./год.) определяется по следующей формуле:

 (6.2.1.)

где: S - экономия ресурсов живого и овеществленного труда, которая может быть получена по результатам внедрения системы автоматизации, руб./год;

ДСА - дополнительные амортизационные отчисления, руб./год;

ДСТО - дополнительные расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание, руб./год; можно принять ?СТО ? (0,03…0,05)·КОБ;

Величина S рассчитывается путем умножения фактической экономии ресурсов (топливно-энергетических, заработной платы и др.) на договорную цену ресурсов или тарифные ставки.

S= ДW*(Цр - Sр) - ДB*Цт = 3354,7 * (1144-180) - 516626,55 *2=2200693 руб

Цр=1144 рублей - цена за 1 Гкал энергии

Sр=180 рублей- себестоимость выработки 1 Гкал энергии

Цт = 2000 руб/т цена за 1 тонну условного топлива

S = 2200693 руб.

Величины ДСА рассчитывается по следующей формуле:

(6.2.2.)

где: НА - норма амортизационных отчислений на оборудование, на практике НА =10%.

?СА=(834316,9-6000)*10/100=82831,69 руб.

?СТО = 0,03·834316,9-6000 = 24849,51 руб.

Затраты на энергопотребление контроллера и датчиков в процессе работы оказывает незначительное влияние на общие затраты электроэнергии для котельной, поэтому ?СЭ можно принять равной нулю.

?С = 2200693 - (82831,69 + 24849,51) = 2093012 руб.

Таким образом экономия затрат составила за год 2093012 рублей, т.е. прибыль от проекта равна годовой экономии.

Прибыль от проекта (ППР) составляет 2093012 руб.

Расчет и распределение прибыли

Налог на имущество (НИ=2,2%):

НИ = КОБ ·0,022, (6.3.1.)

НИ = 834316,9·0,022 = 18355 руб.

Налогооблагаемая прибыль (ПН):

ПН = ППР - НИ, (6.3.2.)

ПН = 2093012 - 18355 =2074657 руб.

Налог на прибыль (НПР=24%):

НПР = ПН ·0,2, (6.3.3.)

НПР = 2074657·0,2 = 414931 руб.

Чистая прибыль предприятия (ПЧ):

ПЧ = ПН - НПР, (6.3.4.)

ПЧ= 2074657- 414931 = 1659725 руб

Срок окупаемости проекта (Т):

(6.3.5.)

Т = 1168884 / 1659725 = 0,7 года.

При Т<2-3года проект является выгодным

Таблица 6.4 - Сводная таблица экономических показателей

№ п/п	Наименование показателя	Единицы измерения	Численное значение
1	Капитальные затраты	руб.	1168884
2	Дополнительные ресурсы	Гкал/год	3354,7
3	Амортизационные отчисления	руб./год	83432
4	Налогооблагаемая прибыль	руб./год	2074657
5	Чистая прибыль	руб./год	1659725
6	Срок окупаемости	год	0,7

В результате установки на предприятии новой системы управления котлоагрегатом ТП-38 на базе ПТК капитальные затраты составили 1168884 руб. Данная система позволила сократить время простоя действующего оборудования и получить дополнительные ресурсы в виде увеличения выработки энергии на 4082,2 Гкал/год. Модернизация системы управления привела к увеличению налогооблагаемой прибыли до 2074657 руб./год и позволило получить чистую прибыль 1576739 руб./год. Срок окупаемости проекта составит 0,74 года.

Заключение

В данной дипломной работе была разработана модернизация системы управления котлоагрегатом ТП-38 ст.№4 ТЭЦ «Обуховоэнерго» с детальной разработкой САУ давлением пара за котлом, на базе ПТК.

При написании работы была дана характеристика существующей системы управления котлоагрегатом. Обоснована необходимость ее модернизации.

В ходе разработки САУ были определены математические модели объекта, определены управляющие и возмущающие параметры системы управления.

ПТК разработан на применением продукции СКБ ПСИС с применением контролеров серии СР6700.

В ходе разработки ПТК был произведен подбор компонентов комплекса для реализации САУ, включающий:

- выбор программируемого логического контроллера и средств программирования;

- выбор технических средств.

Внедрение разработанной системы автоматизированного управления позволит:

повысить точность регулирования технологических параметров;

снизить время простоя котлоагрегата, вследствие повышения надежности системы;

повысить производительность оборудования за счет исключения операций ручного управления.

В экономической части диплома была рассчитана целесообразность применения новой системы.

Литература

1. “Обуховоэнерго”, ”Инструкция по эксплуатации котлоагрегата ст. № 4 ТП-38”, 2007 г.

2. В.Л. Лихачев. «Электродвигатели асинхронные». Москва, 2002.

3. Приборы контроля и средства автоматики тепловых процессов. В.С. Мухин, И.А. Саков, 1988.

4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации РС 29.1.12.

5. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. Г.П. Плетнев, 1981.

6. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. Ротач В.Я. 1985 г.

7. Наладка систем автоматического регулирования котлоагрегатов. А.С. Клюев, А.Г. Товарнов, 1970

8. «Специализированное конструкторское бюро программируемых средств и систем», http://www.psis.ru/main/

9. ОАО "МЗТА, http://mzta.ru/

10. Автоматизированная система имитационного моделирования, Л.Н. Селянинова.

11. http://www.mru-rus.com/mru.htm

12. Безопасность жизнедеятельности. С.В. Белов, 1999.

Размещено на Allbest.ru