Автоматизація парового котла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державний вищий навчальний заклад

«Чернівецький індустріальний коледж»

Циклова комісія « Автоматизації та комп'ютерно - інтегрованих технологій»

Курсовий проект

З дисципліни: Автоматизація технологічних процесів

На тему: «Автоматизація парового котла»

Студента 3-го курсу групи КТ-31 Амаріє Є.Г.

Керівник : Гаврилюк В.І. /

викладач дисциплін циклу професійної підготовки, вищої категорії

Члени комісії:

Гаврилюк В.І., Муринюк В.В., Чернівчан В.Я.

м. Чернівці 2021 рік.



Міністерство освіти та науки України

ДВНЗ Чернівецький індустріальний коледж

Спеціальність: «Монтаж, обслуговування засобів і систем автоматизації технологічного виробництва»

Завдання

Для курсового проектування по предмету АТП студента 3-го курсу групи КТ-31

Амаріє Євгена Георгійовича

(П.І.Б.)

Тема проекту: Автоматизація парового котла.

Пояснювальна записка

1. Вступ.

1.1. Значення і задачі автоматизації ділянки виробництва.

2. Технологія виробництва.

2.1. Опис технологічного процесу виробництва.

2.2. Характеристика об'єкта автоматизації.

2.3. Складання відомості технологічного проекту (ТП).

3. Види параметрів, які підлягають контролю та регулюванню ділянки виробництва.

3.1. Вибір обслуговування точок контролю та регулювання, первинних вибірних пристроїв, вторинних приладів та засобів автоматизації.

3.2. Опис прийнятої схеми контролю та регулювання локальних систем.

3.3. Вибір регулятора.

3.4. Виконання імпульсних трас.

3.5. Заходи з техніки безпеки і охорони праці при експлуатації засобів автоматизації.

4. Розрахункова частина.

4.1. Розрахунок звужуючого пристрою.

4.2. Розрахунок по вибору керівника.

4.3. Складання специфікації.

4.4. Складання відомості покупних виробів.

4.5. Висновок.

5. Список використаної літератури.

Графічна частина

Лист 1 Ф А1 «Схема функціональна автоматизації А2»

Лист 2 Ф А1 «Схема електрична принципова Е3» з розгорткою вторинного приладу». «Схема з'єднань Е4».

Дата видачі «_____» __________________202__р.

Термін закінчення «_____» __________________202__р

Викладач-керівник курсового проектування ____________ / Гаврилюк В. І./

Голова циклової комісії / Поцілуйко Г.В./



Зміст

1. Значення і задачі автоматизації ділянки виробництва

2. Технологія виробництва

2.1 Опис технологічного процесу виробництва

2.2 Характеристика об'єкта автоматизації

2.3 Складання відомості технологічного проекту (ТП)

3. Види параметрів, які підлягають контролю та регулюванню ділянки виробництва

3.1 Вибір обслуговування точок контролю та регулювання, первинних відбірних пристроїв, вторинних приладів та засобів автоматизації

3.2 Опис прийнятої схеми контролю та регулювання локальних мереж

3.3 Вибір регулятора

3.4 Виконання імпульсних трас

3.5 Заходи з техніки безпеки і охорони праці при експлуатації засобів автоматизації

4. Розрахункова частина

4.1 Розрахунок звужуючого пристрою

4.2 Розрахунок по вибору керівника

4.3 Складання специфікації

4.4 Складання відомості покупних приладів

Висновок

Список використаної літератури



Вступ

Сучасне промислове виробництво, особливо масове виробництво, неможливе без автоматизації. Широта автоматизації управління різними процесами на тому чи іншому підприємстві або об'єкті багато в чому характеризує загальний рівень і культуру виробництва на даному підприємстві, або ж рівень і досконалість даного технічного об'єкта.

Основними цілями автоматизації технологічного процесу є :

скорочення чисельності обслуговуючого персоналу ;

збільшення обсягів продукції, що випускається ;

підвищення ефективності виробничого процесу ;

підвищення якості продукції ;

зниження витрат сировини ( її раціональне використання) ;

підвищення безпеки ;

підвищення економічності ;

підвищення екологічності.

Впровадження спеціальних автоматичних пристроїв сприяє безаварійної роботи устаткування, виключає випадки травматизму, попереджає забруднення атмосферного повітря. Але для ефективної роботи об'єкту (установки) в технологічному режимі потрібен наглядач (оператор),оскільки ідеальної системи регулювання не існує. Можуть в будь-який момент виникнути неполадки в системі, збої датчиків, поломка блоків регулювання та інших приладів. У таких ситуаціях наглядач перемикає автоматичний режим у режим ручного управління , що дає можливість самостійно задавати параметри для подальшої роботи об'єкту (установки) та усунення неполадок.



1. Значення і задачі автоматизації ділянки виробництва

За рівнем автоматизації теплоенергетика займає одне з ведучих місць серед інших галузей промисловості. В залежності від виконуваних автоматичними пристроями функцій розрізняють наступні основні види автоматизації:

Автоматичні вимірювання і контроль дозволяють за допомогою засобів вимірювання безпосередньо або періодично контролювати кількісні та якісні показники технологічного процесу, передавати дані на пульти диспетчера або оператора і при необхідності реєструвати вимірювані параметри.

Автоматична ( технологічна) сигналізація призначена для передачі сигналів, інформуючих обслуговуючий персонал про стан технологічного обладнання і відхилення параметрів, які контролюються від норми. Сигналізація буває світловою і звуковою.

Автоматичне управління призначене для пуску і зупинки котлів, насосів, вентиляторів, димососів і т.д. За ступенем участі людини у включенні і відключенні пристрої автоматичного управління ділять на напівавтоматичні і автоматичні.

Автоматичне регулювання призначене для підтримки без участі людини на протязі заданого проміжку часу з потрібною точністю заданих режимів технологічного процесу. В залежності від характеру вимірювання задаючої дії розрізняють системи автоматичного регулювання стабілізації, програмного регулювання і слідкування.

Автоматичний захист призначений для відвернення пошкоджень обладнання при виникненні передаварійних режимів . Пристрої автоматичного захисту закінчують контрольований процес (наприклад, процес горіння шляхом відсічки подачі газу).



2. Технологія виробництва

2.1 Опис технологічного процесу виробництва

Паровимй котемл -- установка, призначена для генерації насиченої або перегрітої пари.

Технологічний процес виробництва пару включає в себе: попередню очистку води від домішок(механічних примісей , солей кальцію та магнію ) задля уникнення подальшого осідання накипу на стінках екранних труб ( наявність 1мм накипу в залежності від хімічного складу погіршує теплопровідність у 8-20 раз, а при забрудненні води маслом у 200 - 600 разів), також її попередньо підігрівають до 80 °С у спеціальних деаераторах ( задля зменшення кількості кисню в воді, який сприяє корозії металу). Після проходження усіх етапів очистки вода через економайзер подається у нижній барабан звідки при допомозі насосів ( штучна циркуляція ) або методом природної циркуляції ( за рахунок різниці у густині води яка підігрівається та яка не підігрівається) подається у верхній барабан, де й відбувається процес випаровування води (пароутворення) . Далі пара проходить через сепаруючі пристрої ( відбійні щитки, дирчаті листи, жалюзі...), де відбувається сепарація вологи з її подальшим випадання у вигляді крапель води на похилі поверхні, з подальшим її стіканням у водяний простір барабану котла. Після сепарації пар проходить через паропідігрівач , де його температура зростає ( чим досягається підвищення к.к.д. котла) та стає вищою за критичну.

При проходженні пару через бойлерні він конденсується та надходить на живлення котла у вигляді води - повторно. Він спершу проходить через економайзер де підігрівається за рахунок гарячих газів, що утворились при згоранні палива, до 40-60 °С.

Задля забезпечення кращого згорання та підвищення к.к.д., повітря, яке подається в топку котла, також попередньо підігрівається у повітропідігрівачі - газами, що пройшли через економайзер, проте не втратили своєї високої температури повністю.

2.2 Характеристика об'єкта автоматизації

Паровий котел Е-1 / 9-1 складається з верхнього і нижнього барабанів, розташованих на одній вертикальній осі Барабани з'єднані між собою пучком труб (11 рядів по 14 труб в кожному), що утворюють конвективну поверхню нагрівання. Камера згоряння екранована двома бічними настінними екранами і стельових екраном. Бічні екрани виконані з прямих труб, що об'єднуються верхніми і нижніми колекторами, вваренними в верхній і нижній барабани відповідно. Стельовий екран частково охоплює і фронт котла, утворений фронтовим колектором і вваренним в нього пакетом І.К гнутих труб (повторюють обриси фронту і стелі топкової камери), які приєднані зварюванням безпосередньо до верхнього барабану. Вода з верхнього барабана котла в нижній надходить за останніми рлдам труб конвективного пучка, розташованим в зоні знижених температур продуктів згоряння палива.

Наповнення бічних екранів водою здійснюється з нижнього барабана котла по нижнім колекторам. Стельовий екран живиться від фронтового колектора, в який вода надходить по з'єднувальним трубах з нижніх колекторів бічних екранів. Характерною особливістю циркуляційної схеми котла є відсутність неопалюваних поживних і відвідних труб екранів.

Введення живильної води виконаний в верхній барабан котла, всередині якого встановлено розподільна труба. Продувка котла передбачається через штуцери в нижньому барабані, в нижніх колекторах бокового екрану і у фронтовому колекторі.

Схема й розміри парового котла



Рис 1. Схема парового котла

1 - верхній барабан,2 - нижній барабан, 3 - боковий єкран,4 верхній колектор борокового єкрана, 5 - нижній колектор бокового єкрана,6 - потолочний єкран,7 - колектор потолочного єкрана,8 - люки для осмотра і очистки єкранних труб,9 - торцеві люки колекторів,10 - щилінна форсунка,11 - ковенктивний пучок.

Барабани розташовані на загальній вертикальної осі. Бічні екрани виконані з прямих труб, розташованих у вертикальній площині. Всі колектори забезпечені люками, що забезпечують доступ для очищення і огляду внутрішніх поверхонь. Барабани котлів забезпечені люками, що відкривають весь поперечний переріз і забезпечують вільний доступ всередину. Внутрішній діаметр барабанів 650 мм



Технічна характеристика котла
Паровиробництво,кг/ч	1000
Тиск пара,МПа	0,8
Паливо	газ
Поверхня,нагрівання котла	26,5
Об єм
Водяний	1,2
Топкового простору	1,6
ККД	76,5
Габаритні розміри,мм
Довжина	3200
Ширина	1600
Висота	2500
Маса,кг
Заліза котла під тиском загальна	2150 2850

2.3 Складання відомості технологічного проекту (ТП)

Формат	Зона	Позиція	Позначення	Назва	Кількість	Примітка
				Документація
А1		1а 3а 2 а 4а КМ1-4 1б-4б 1в-4в	КП.АТП.01.01.00.00.А2	Схема функціональна Прилади і регулятори Вихровий Нормуючий перетворювач БПТ-22 Рівнемір Метран 3300 Датчик Сапфір Витратомір ДРГ.М-800 Пусковий пристрій ПБР- 21 Регулятор МІК-111 Виконавчий механізм МЕО 40-63	1 1 1 1 4 4 4
А1		QF1-5 БП СН	КП.АТП.01.01.00.00.Е3	Схема електрична принципова Електроапаратура Автоматичний вимикач Pole Home HL-C16/1 Блок живлення Метран 608-01К Стабілізатор напруги	5 1 1
А1		КСК-32 ХТ1 ХТ2 КВВГ Тр.ст.	КП.АТП.01.01.00.00.Е4	Схема трубних проводок Клемна коробка КСК-32 Клемна колодка ТВ1512 Клемна колодка ТВ1512 КВВГ 4Ч1 КВВГ 37Ч1 Труба стальна 15Ч2,5 Труба стальна 32Ч2,8	1 1 3 3 92м 12м 90м 10м
		ХТ1 ХТ2	КП.АТП.01.20.00.00.Е5	Схема електричних проводок Клемна колодка ТВ1512 Клемна колодка ТВ1512	1 3 5
А4			КП.АТП.01.01.00.00.ПЗ	Пояснювальна записка	1/32
А4			КП.АТП.01.01.00.00.ПЗ	Відомість покупних виробів	1



3. Види параметрів, які підлягають контролю та регулюванню ділянки виробництва

З багатьох параметрів, що характеризують процес, необхідно вибрати ті, які підлягають регулюванню і зміною яких доцільно вносити регулюючий вплив. Для цього необхідні результати аналізу цільового призначення процесу. Виходячи з результатів аналізу вибирають критерій управління, його задане значення і параметри, зміною яких найбільш доцільно на нього впливати. Останнє здійснюється на основі статичних та динамічних характеристик процесу, що дають уявлення про взаємозалежність параметрів.

Контролю підлягають ті параметри, за значеннями яких здійснюється оперативне управління технологічним процесом. Обов'язковому контролю підлягають параметри, значення яких регламентуються технологічною картою. В даному проекті контролю підлягають такі параметри , як: темпера води та пару, тиск газу,розхід газу,рівень води у верхньому барабані.

Ефективну та якісну роботу даної ділянки виробництва забезпечують наступні контури регулювання:

1 контур. Забезпечує контроль і регулювання температури

2 контур. Забезпечує контроль і регулювання рІвня води

3 контур. Забезпечує контроль і регулювання тиску газу

4 контур. Забезпечує контроль і регулювання розходу газу

Захист котла в даному проекті заключається в припиненні подачі палива (газу) при виході з ладу будь-якого з вище перерахованих параметрів.

3.1 Вибір обслуговування точок контролю та регулювання, первинних відбірних пристроїв, вторинних приладів та засобів автоматизації

Категорія котельні за вибухо-пожежною і пожежною безпекою -Г. Проте , зв'язку з тим, що процес нагріву води не належить до пожежо- і вибухонебезпечних, автоматизація здійснюється на основі використання електричних засобів. Електричні прилади більш точні і відрізняються швидкодією в порівнянні з пневматичними., чи гідравлічними. Джерела енергії у електричних засобів автоматизації більш прості і надійніші.

В даній системі автоматизації парового котла є 4 контурів регулювання , які забезпечують ефективну роботу без втручання людей. Також є автоматика захисту котла , яка призначена для безпеки роботи котла. Проте, для роботи даної системи потрібен оператор, який спостерігатиме за проходженням процесу.

1 контур. Для вимірювання температури пару в котлі , а в подальшому і її регулювання, в залежності від розходу газу , як чутливий елемент використовується БПТ-22 датчик

Технічні характеристики і параметри:

Кількість каналів: 2 ідентичних, що мають однакову настройку

- Гальванічна ізоляція: між каналами, по харчуванню

- Компенсація термо-ЕРС: вільних кінців термопари і придушення нуля вхідного сигналу

- Датчики температури: забезпечують компенсацію термо-ЕРС вільних кінців термопари, встановлені на клемних-блоковому з єднувачу

- Номінальна статична характеристика перетворення сигналів термопар НЕ лініаризована

- Початкове значення вхідного сигналу: від 0 до 40 мВ

- Діапазон зміни вхідного сигналу: від 1 до 100 мВ

- Діапазони вихідного сигналу: 0-5 мА (Rн <2кОм), 0-20 мА, 4-20 мА (Rн <0,5кОм)

- Основна приведена похибка перетворення: ± 0,25%

2 контур. . Для контролю та регулювання рівня води котлі , а в подальшому і її регулювання, використовується Рівнемір Метран 3300

Технічні характеристики і параметри:

- Вимірюване середовище : вода.

- Вихідний сигнал : 4-20 мА (уніфікований).

- Похибка вимірювань : ±5мм ; ±1,0% від вимірюваної відстані .

- Тип зонду : двійний , жорсткий зонд (від 0,4 до 3м.).

- Напруга живлення : 11-42 В постійного струму.

- Потужність : номінальна 50 мкВт, максимальна 2 мВт.

Так як всі первинні перетворювачі мають уніфікований вихідний сигнал, то немає необхідності у використанні нормуючих перетворювачів.

3 контур. Для контролю та регулювання тиску у паровому котлі , а в подальшому і її регулювання, використовується датчик Сапфір-22

Технічні характеристики і параметри:

Прилад має роздільну настройку нуля і діапазону. При випуску з виробництва перетворювач настроюється на будь-яка верхня межа вимірювань (відповідно до замовлення), який не виходить за крайні значення, передбачені для даної моделі.

На вимогу замовника перетворювачі можуть випускатися перенастроювати на меншу кількість меж вимірювань. Перетворювачі, що поставляються для експлуатації на ОАЕ, мають виконання за матеріалами, що контактують з вимірюваним середовищем, - 02.

Потужність перетворювача при напрузі живлення 36 В - не більше 1,0 В? А.

Ступінь захисту від впливу пилу і води IP54.

Маса перетворювача (в залежності від моделі): 1,6 - 13,6 кг.

Стандартний струмовий уніфікований сигнал [(0-5), (4-20), (5-0) або (20-4)] мА.

4 контур. Для контролю та регулювання розходу газу використовується

Витратомір ДРГ.М-800

Працює з природним газом, попутним нафтовим газом і іншими, неагресивними до стали марки 12Х18Н10Т, газами (водяною парою, стисненим повітрям, азотом, киснем і т.п.) володіють наступними параметрами:

надлишковим тиском від 0,003 до 2,5 МПа;

щільністю при стандартних умовах не менше 0,6 кг / м3

вмістом механічних домішок не більше 50 мг / м3;

температурою від мінус 40 до плюс 250 ° С.

МІК-111.Призначений для вимірювання контрольованого вхідного фізичного параметра (температура, тиск, витрата, рівень і т. П.)

Технічна характеристика:

Кількість аналогових входів

Типи вхідних аналогових сигналів

- уніфіковані

0-5мА (Rвх = 400 Ом), 0 (4) -20 мА (Rвх = 100 Ом), 0-10 (Rвх> 25кОм)

- напруги

0-50 мВ, 0-200 мВ, 0-1 В

- від термоперетворювачів опору

ТСП 50П, 100П, гр.21, ТСМ 50М, 100М, гр.23

- від термопар

ТХК (L), ТХА (K), ТПП (S), ТПР (B), ТВР (A), ТЖК (J), ТХКн (E)

Період вимірювання, не більше

0,1 сек

Кількість аналогових виходів

1

Тип вихідного аналогового сигналу

0-5 мА (Rн <= 2кОм), 0 (4) -20 мА (Rн <= 500 Ом), 0-10 (Rн> = 2кОм)

Основна приведена похибка формування вихідного сигналу

± 0,2%

Кількість дискретних виходів

Пусковий пристрій ПБР-21 призначений для безконтактного управління виконавчим механізмом, в приводах яких використовується однофазний електродвигун, з електромеханічним гальмом

Технічна характеристика:

1 Діапазон зміни вхідного дискретного сигналу

- стан ВІДКЛЮЧЕНО

- стан ВКЛЮЧЕНО від 0В до 3В від 18В до 30В

2 Максимальний вхідний струм (для одного каналу), не більше 50 мА

3 Комутований струм, не більше 4 А (тривалість безперервного включення не більше 100 сек)

4 Мінімально допустимий електричний опір ізоляція між усіма ланцюгами і корпусом, між входом і виходом становить при температурі (20 ± 5) ° С і вологості не більше 80% 40 Мом

5 Електрична ізоляція між усіма ланцюгами і корпусом, між входом і виходом витримує протягом 1 хв. дію випробувальної напруги змінного струму синусоїдальної форми частотою 50 Гц при температурі 20 ° С і вологості не більше 80% 1500 В

6 Напруга живлення (мережа змінного струму частотою 50 Гц) 220 (+22; -33) В

7 Потужність, не більше 7 ВА

8 Габаритні розміри (ВхШхГ) 95 х 100 х 110 мм

9 Маса, не більше 0,55 кг

Виконавчий механІзм МЕО 40-63 призначений для переміщення регулюючих органів в системах автоматичного регулювання технологічними процесами відповідно до командних сигналів, які надходять від регулюючих і керуючих пристроїв.

Технічні характеристики:

Номінальний крутний момент на вихідному валу 40 Н * м

Номінальний час повного ходу вихідного валу 63 з

Номінальний повний хід вихідного валу 0,25 обороту

Споживана потужність не більше 50 Вт

Маса не більше 8 кг живлення Однофазное напруга 220, 230, 240 В частотою 50 Гц і 220 частотою 60 Гц

Люфт вихідного вала механізму не більше 1о

Тип електродвигуна ДСОР 110-1,0-60

Ступінь захисту механізму IP54

3.2 Опис прийнятої схеми контролю та регулювання локальних мереж

Перший параметр, який підлягає регулюванню є температура пару.

Для вимірювання цієї величини я вибрав БПТ-22 датчик.

Уніфікований сигнал 4...20 мА від датчика прямує через лінії зв'язку до автоматичного регулятора МИК-111 який встановлений на щиті автоматизації та забезпечує індикацію вхідного параметру. Регулятор порівнює значення вхідного параметра із заданим , та в залежності від вибраного закону регулювання подає командний сигнал на пусковий пристрій ПБР-21який знаходиться по місцю і в свою чергу подає сигнал на виконавчий механізм МЕО-40-63тим самим забезпечуючи регулювання температури прямої пару, в залежності від розходу газу

Другий параметр, що підлягає контролю та регулюванню - це рівень води в барабані. автоматизація регулятор імпульсний траса

Для вимірювання цієї величини я вибрав Рівнемір 3300 з двійним, жорстким зондом. Уніфікований сигнал 4...20 мА від первинного перетворювача прямує через лінії зв'язку до автоматичного регулятора МИК-111 який встановлений на щиті автоматизації та забезпечує індикацію вхідного параметру. Регулятор порівнює значення вхідного параметра із заданим , та в залежності від вибраного закону регулювання подає командний сигнал на пусковий пристрій ПБР-21 який знаходиться по місцю і в свою чергу подає сигнал на виконавчий механізм

МЕО-40-63.

Третій параметр, що підлягає контролю та регулюванню - це тиск газу.

Для вимірювання цього параметру використовується датчик Сапфір-22.

Уніфікований сигнал 4...20 мА від датчика прямує через лінії зв'язку до автоматичного регулятора МІК-111 який встановлений на щиті автоматизації та забезпечує індикацію вхідного параметру. Регулятор порівнює значення вхідного параметра із заданим , та в залежності від вибраного закону регулювання подає командний сигнал на пусковий пристрій ПБР-21,який знаходиться по місцю і в свою чергу подає сигнал на виконавчий механізм МЕО-40-63.

Четвертий параметр, що підлягає контролю та регулюванню - це розхід газу.

Для вимірювання цього параметру використовується датчик Витратомір ДРГ.М-800.

Уніфікований сигнал 4...20 мА від первинного перетворювача прямує через лінії зв'язку до автоматичного регулятора МИК-111 ), який встановлений на щиті автоматизації та порівнює значення вхідного параметра із заданим, і в залежності від вибраного закону регулювання, подає командний сигнал на пусковий пристрій ПБР-21 , який знаходиться по місцю і в свою чергу подає сигнал на виконавчий механізм МЕО-40-63.

3.3 Вибір регулятора

Розрахунок регулятора виконую для контуру регулювання температури прямої води. Для цього були задані наступні динамічні характеристики об'єкта автоматизації :

Коефіцієнт передачі об'єкту: k0 - 1,33.

Постійна часу об'єкту: T0 - 400 c.

Час запізнення: ф - 20 с.

Тип перехідного процесу: з 20%-вим перерегулюванням.

Система регулювання має забезпечувати перехідний процес із 20% перерегулюванням, а параметри якості не мають перевищувати наступних допустимих значень:

Динамічна похибка регулювання: y1доп. - 0,1.

Статична похибка регулювання: ycт.доп. - 0,035.

Час регулювання: t р.доп. - 1200 с.

При цьому регулюючий вплив відповідає максимальній зміні збурень: xв - 0,15.

Рис. Крива розгону об'єкта регулювання.

Визначаю максимальне відхилення регулюючої величини :

y0 = k0 Ч xв;

y0 =1,33 Ч 0,1=0,133

Визначаю відношення часу запізнення:

ф/ T0= 20/400=0,05

По графіку 16.4 (Гінзбург, ст.241) визначаю залежності оптимальних налаштувань інтегральних статичних П, ізодромних ПІ, ПІД- регуляторів від динамічних властивостей стійких об'єктів регулювання.

Динамічний коефіцієнт передачі Rд :

Для І- регулятора - 0,75

П- регулятора - 0,49

ПІ- регулятора - 0,45

ПІД- регулятора - 0,34

Визначаю максимальне допустиме відхилення регулюючої величини по формулі : y1 = Rд Ч y0

Для І- регулятора - y1 = 0,75 Ч 0,133 = 0,09975;

П- регулятора - y1 = 0,49 Ч 0,133 = 0,06517;

ПІ- регулятора - y1 = 0,45 Ч 0,133 = 0,05985

ПІД- регулятора - y1 = 0,37 Ч 0,133 = 0,04921.

У зв'язку з тим, що допустиме відхилення - динамічна похибка регулювання (y1доп. - 0,1), то І- регулятор (y1 - 0,09975) може вводитись в експлуатацію на даному об'єкті регулювання.

Оскільки у П- регулятора y1 приблизно відповідає допустимому значенню , проведем перевірку по статичній похибці. По графіку 16.4 ( Гінзбург, ст. 241) визначаю y*ст - статичну допустиму похибку:

y*ст = 0,05

Тоді визначаю yст = y*ст Ч y0 = 0,05 Ч 0,133 = 0,0665.

yст = 0,0665 перевищує статичну похибку регулювання (ycт.доп. - 0,035), тому П- регулятор не забезпечить задану якість регулювання. Продовжую перевірку для ПІ- та ПІД- регуляторів.

З рис. 16.4( Гінзбург , ст.241) визначив , що для П- регулятора :

tр =12ф = 12Ч 20 = 240с,

а для ПІД- регулятора :

tр =8ф = 8 Ч 20 = 160с.

Таким чином , для системи з ПІ- регулятором час регулювання не перевищує ( t р.доп. - 1200 с), а з ПІД- регулятором буде менше tр.доп. .

Тому ні один із регуляторів не забезпечуть задані параметри якості регулювання. Із рисунку 17.1 (Гінзбург, ст. 273) знаходжу оптимальні значення параметрів налаштування для даного регулятора:

kр =( kр k0 )/ k0 =3,1/1,33=2,33;

Ти =( Ти / ф) ф =2,0Ч20=40 с;

ТД =( ТД / ф) ф = 0,4 Ч20 = 8 с.

3.4 Виконання імпульсних трас

Схеми з'єднань зовнішніх проводок - це комбінована схема на якій показані електричні і трубні зв'язки між приладами і засобами автоматизації, встановленими на технологічному обладнанні , на щитах і поза щитами, а також підключення проводок до приладів і щита.

Схеми з'єднань і підключення зовнішніх проводок виконують на основі наступних матеріалів:

Схеми автоматизації технологічних процесів.

Принципових, електричних, пневматичних, гідравлічних схем.

Експлуатаційної документації на прилади та засоби автоматизації, які застосовані в проекті.

Таблиці з'єднань та підключень проводів щита і пульта, виконуючих у відповідності з РМЧ-107-77.

Лінії зв'язку від первинних перетворювачів до збірної коробки КСК-32 вибрав КВВГ 4Ч1(92м). Далі виконав розрахунок захисної труби:

Складність прокладки: D

D?1,25Чd ; де d- діаметр кабелю;

D?1,25Ч9,1=11,375(мм).

Вибрав захисту трубу стальну водогазопровідну 15Ч2,5 ( по ГОСТ-3262-75), довжиною 90м.

Для з'єднання збірної коробки КСК-32 з щитом автоматизації, використовую кабель КВВГ 37Ч1, довжиною 12м.

Складність прокладки: D

D?1,25Чd ; де d- діаметр кабелю;

D?1,25Ч21,1=26,375(мм).

Для запобігання механічним пошкодженням вибираю захисну трубу стальну водогазопровідну 32Ч2,8 ( по ГОСТ-3262-75), довжиною 10м.

3.5 Заходи з техніки безпеки і охорони праці при експлуатації засобів автоматизації

До обслуговування котла допускаються особи старші 18 років, ознайомленні з пристроєм і правилами експлуатації котла, при пройдених інструктажі з питань охорони праці, стажування на робочому місці тощо.

1. Вибухобезпека. Для попередження вибуху необхідно вилучити утворення вибухонебезпечного середовища і джерела ініціювання вибуху. У повітрі виробничих приміщень це досягається за рахунок здійснення таких заходів, як: контролю складу повітря; застосування герметичного виробничого устаткування; робочої і аварійної вентиляції; відводу вибухонебезпечного середовища. Запобігти дії на людей небезпечних і шкідливих факторів, які виникають у результаті вибуху, і зберегти матеріальні цінності можна за допомогою:

- встановлення мінімально необхідної кількості вибухонебезпечних речовин, які застосовуються в даному технологічному процесі виробництва; ізоляції вибухонебезпечних ділянок виробництва;

- застосування вогнеперепон, гідрозатворів, інертних газових або парових завіс;

- використання обладнання, розрахованого на тиск вибуху;

- захисту апаратів від руйнування під час вибуху за допомогою пристроїв аварійного скидання тиску (запобіжні мембрана і клапани); застосування швидкодіючих відсічних і зворотніх клапанів; використання систем активного заглушення вибуху.

2. Вимоги пожежної безпеки. Котельні установки мають відповідати протипожежним вимогам стандартів, будівельних норм та інших нормативних актів. Несправні котельні установки експлуатувати не можна. В приміщенні котельні забороняється:

- подавати паливо при згаслих форсунках;

- працювати при зіпсованих або вимкнених приладах контролю та регулювання, а також за їх відсутності;

- розпалювати котельні установки без попереднього їх продування повітрям;

- сушити спецодяг, взуття та інші матеріали на котлах;

залишати без нагляду котли;

- застосовувати вогонь для виявлення витоку газу (для цього користуються мильною емульсією);

- включати котел при відсутності тяги, і без попереднього заповнення системи і котла водою;

У разі виявлення пожежі (ознак горіння) треба негайно повідомити оперативно-рятувальну службу, проінформувати керівництво, вимкнути струмоприймачі, перекрити подачу палива, розпочати гасіння пожежі наявними первинними засобами пожежогасіння.

3. Безпека при монтажі приладів та засобів автоматизації:

- на трубних проводках і технологічних киснепроводах забороняється встановлювати прилади й арматури із прокладками й сальниковими ущільненнями з матеріалів, просочених будь-якими жирами або маслами;

- кріплення приладів і засобів автоматизації на несучих конструкціях (стінах, щитах і т.д.) роблять стандартними кріпильними виробами без зірваних різьблень, шліців і граней, із затягуванням нарізних сполучень. При вібраціях у місцях встановлення приладів нарізні сполучення повинні мати пристосування, що виключають їхнє мимовільне відгвинчування (пружинні шайби, контргайки, шплінти і т.д.);

- необхідно також в подальшому забезпечити періодичні огляди обладнання, тобто перевірка його технічного стану, виявлення несправностей, періодична повірка;

- навантаження і розвантаження щитів, пультів і конструкцій до них, масою більше 50 кг, а також підіймання їх на висоту більше 3 м необхідно виконувати вантажопідіймальними механізмами. Перед установкою приладів необхідно перевірити надійність конструкцій, на які вони будуть монтуватися;

- кріплення приладів на технологічному обладнанні і трубопроводах не повинні порушувати цілісність і роботоспроможність обладнання і трубопроводів, на яких вони встановлюються;

- забороняється виконувати: монтаж приладів масою більше 5 кг одним робітником; монтажні роботи на щитах до їх проектного закріплення; монтаж приладів з драбин;

- під час монтажу устаткування в умовах вибухонебезпечного середовища необхідно застосовувати інструмент, пристосування і оснащення, що виключаються можливість іскроутворення.

4. Заземлення в електроустановках систем автоматизації потрібно виконувати:

- при напрузі змінного струму 380 В і вище; постійного струму 440 В і вище - в усіх випадках;

- при номінальних напругах змінного струму вище 42 В і постійного струму вище 110 В - тільки в приміщеннях з підвищеною небезпекою.

Зануленню ( заземленню) підлягають: металічні щити та пульти всіх призначень; металічні оболонки, броня і муфти контрольних та силових кабелів; металічні корпуси контрольно-вимірювальних приладів, реєструючих пристроїв, апаратів управління, захисту, сигналізації, освітлення, корпусів електродвигунів виконавчих механізмів; стаціонарні металічні захисні огорожі відкритих струмоведучих частин електроустановок; металічні корпуси рухомих електроприймачів і т.д.



4. Розрахункова частина

4.1 Розрахунок звужуючого пристрою

Дано:

- Вимірювальне середовище - вода.

- Найбільші вимірювальні об'ємні витрати Q0max - 300 (мі/год).

- Мінімальні об'ємні витрати Q0пр.- 20 (мі/год).

- Надлишковий тиск перед звужуючим пристроєм Р(кгс/смІ) - 10.

- Допустима втрата тиску на звужуючому пристрої Рґ - 0,14 (кгс/смІ).

- Температура перед звужуючим пристроєм (°С) - 210.

- Внутрішній діаметр трубопроводу(Дтр.внутр.) - 150 (мм).

- Матеріал трубопроводу - сталь; 0,5т.

- Абсолютна широховатість трубопроводу K - 0,0015.

- Густина води при t=30°С , с - 998,2 (кг/мі).

- Динамічна в'язкість води м0 = 0,000894 мПа ;

- Звужуючий пристрій - діафрагма.

- Тип звужуючого пристрою - діафрагма камерна із сталі IXI8HIOT.

1. Визначаю допустиму втрату тиску Рn.d. при розході Q0пр.:

ґІ = 0,14(І =0,069 (кгс/смІ);

2. Визначаю допоміжну величину С:

= = 50,4

3. По знайденому значенню С і знайденій величині визначаю крайній номінальний перепад тиску ДРн , а також величину m:

ДРн = 2500 кгс/мІ = 0,25 кгс/смІ;

m = 0,6

4. Знаходжу число Рейнольдса при Q0max

=120922;

=40000; число Рейнольдса для діаметра 100 (ммІ).

Оскільки >, то умова виконується , тобто розрахунок можна продовжувати.

5. Визначаю найбільший перепад тиску на звужуючому пристрої ДР:

ДР = 0,9263Ч ДРн = 0,23 (кгс/смІ);

6. Визначаю допоміжну величину mб:

mб== 0,632;

7. Визначаю коефіцієнт витрат б:

б=1,25;

8. Значення відносної площі звужуючого пристрою m:

0,0286=0,506;

9. Знаходжу значення діаметру звужуючого пристрою:



, де К- вибрав з таблиці ( Додаток 36);

=71 (мм);

10. Перевіряю правильність розрахунку визначивши Q0 :

(мі/год.),

що не перевищує значення Q0max , тобто - розрахунок вірний.

11. Товщина діафрагми:

L=0,05Чd=0,05Ч71=3,55(мм).

4.2 Розрахунок по вибору керівника

Стабілізатор напруги призначений для підтримання вихідної напруги в вузьких межах при суттєвій зміні вхідної напруги і вихідного струму навантаження. Стабілізатор напруги забезпечує нормальну роботу приладів, які місять в собі мікросхеми та інші елементи, чутливі до перепадів напруги. Перед тим, як розрахувати потужність стабілізатора напруги, необхідно: підсумувати потужності всіх електроприладів та засобів систем автоматизації. Зазвичай потужність приладів вказується у кіловатах. Але для вибору стабілізатора потрібно отримати значення у вольт-амперах (ВА). Рекомендується розділити отримане значення у кВт на коефіцієнт 0,8. Потрібно врахувати коефіцієнт використання та коефіцієнт запасу.

1. Знаходжу потужність кожного споживача:

Р1 Рівнемір Метран 3300 (х1) - 0,0025 (ВА);

Р2 ПБР-21 (х1) - 7 (ВА);

Р3 МЕО-40-63(х1)-250(ВА);

Р4 МІК-111 (х1)-8 (ВА);

2. Сумарна потужність Рсумарна = Р1 + Р2 + Р3 + Р4 = 265(ВА)2(кВА).

3. Коефіцієнт запасу вибираю 1,5:

2 кВАЧ1,5=3кВА;

4. Вибрав стабілізатор напруги Electro SLR-3000(ВА), електронний, SLR 30 EL, основні технічні характеристики якого:

- Кількість фаз: однофазний.

- Номінальна напруга: 220 В.

- Діапазон стабілізації: 140 - 260 В

Погрішність стабілізації: ±8%.

- Максимальний струм: 12 (А).

- Вихідна потужність при нижньому значенні: 1,3 кВт.

- Вихідна потужність при верхньому значенні: 2,4 кВт.

- Номінальна вихідна потужність: 2,4 кВт, або 3кВА.

5. Виконав розрахунок автоматичного вимикача по силі струму. Для цього використав наступні дані:

- Загальна потужність: Рсумарна = 500ВА=2,4кВт.

- Напруга в мережі , U= 220 В.

I= P/U=2400Вт/220В=10,911(А);

Вибрав коефіцієнт запасу 1,25% від І, тобто 1,375 (А);

Iґ=1,375+11= 12,375 (А).

Із стандартного ряду значень номінального робочого струму автоматичних вимикачів, вибрав автоматичний вимикач на 16 А.

Автоматичний вимикач 1-полюсний EATON Pole Home HL-C16/1, основні технічні характеристики якого :

- Принцип роботи: електромеханічний.

- Підключення: 1 фаза.

- Номінальний струм: 16 (А).

4.3 Складання специфікації

Специфікація - це документ, що визначає склад складальної одиниці , комплексу або комплекту, визначає й перелічує специфічні особливості проекту. Робоча специфікація повинна відповідати ЄСКД, ГОСТ 2.106-96 .

Специфікація складається на основі схем:

функціональної;

принципової електричної;

Специфікація складається з розділів, які розміщенні в наступній послідовності: документація, прилади первинні, прилади вторинні, інші прилади матеріали). Наявність тих чи інших розділів визначається складом проекту.

Специфікацію подають у вигляді колонок, які містять інформацію, що відповідає заголовкам колонок:

позиція;

назва;

кількість;

примітка.

У колонці "Позиція" вказують відповідний номер позиції приладу , засобу автоматизації або електроапаратури, що розміщені на схемі автоматизації.

У колонці "Назва" вказується назва приладу, засобу автоматизації або електроапаратури (для первинних перетворювачів вказуються прилади вимірювання).

У колонці "Кількість" вказують кількість приладів, засобів автоматизації та електричних апаратів, що позначені на схемі.

У колонці "Примітка" вказують додаткові відомості, про занесені у специфікацію прилади, засоби автоматизації та електроапаратуру.

4.4 Складання відомості покупних приладів

№ п/п	№ позиції на схемах	Назва і технічні характеристики (приладу, кабелю)	Куди входить	Завод виготовлювач	Одиниці вимірювання	Кількість	Ціна(грн.)	Сума	ГОСТ.ТУ	Примітка
1	1а	Нормуючий перетворювач БПТ-22	КП.АТП.01.01.00.00.А1			1	1 980	1 980
2	3в	Датчик тиску Сапфір 22	КП.АТП.01.01.00.00.А1			1	11647,40	11647,40
3	4а	Витратомір ДРГ.М-800	КП.АТП.01.01.00.00.А1			1	27683,31	27683,31
4	2а	Рівнемір Метран 3300	КП.АТП.01.01.00.00.А1			1	10938,58	10938,58
5	КМ1-4	Пусковий пристрій ПБР-21	КП.АТП.01.01.00.00.А1			4	20580	82320
6	1б-4б	Регулятор МІК-111	КП.АТП.01.01.00.00.А1			4	4 920	19680
7	1в-4в	Виконавчий механізм МЕО 40-63	КП.АТП.01.01.00.00.А1			4	4270	17080
8	СН	Стабілізатор напруги Electro SLR-3000ВА, електронний	КП.АТП.01.01.00.00.А1			1	2317	2317
9		Клемна коробка КСК-32	КП.АТП.01.01.00.00.А1			1	174	174
10	ХТ1, ХТ2	Клемна колодка ТВ1512	КП.АТП.01.01.00.00.А1			14	27,5	385
11	КВВГ 4Ч1	Кабель контрольний, мідний	КП.АТП.01.01.00.00.А1			92м	14,60/м	1330,6
12	КВВГ 37Ч1	Кабель контрольний, мідний	КП.АТП.01.01.00.00.А1			12м	117,71/м	1412,52
13	Тр.ст.	Труба стальна водогазопровідна, 15Ч2,5	КП.АТП.01.01.00.00.А1			90м	24,38/м	2194,2
14	Тр.ст.	Труба стальна водогазопровідна, 32Ч2,8	КП.АТП.01.01.00.00.А1			10м	57,37/м	573,7	179724.31



Висновок

Тема автоматизації парового котла є досить актуальною та сучасною, адже вона сприяє економічності роботи котла, тобто економії енергоресурсів, а також зменшенню шкідливих викидів в навколишнє середовище.

В ході виконання курсового проекту були набуті навички аналізу технологічного процесу, вибору засобів автоматичного контролю та регулювання, розрахунку засобів контролю та регулювання. Також були набуті навички проектування систем автоматичного контролю технологічних параметрів.

Була розроблена система автоматичного керування паровим котлом яка складається з 4 контурів контролю та регулювання, а також автоматики захисту котла, що забезпечують надійне та ефективне функціонування котла. Застосування сучасних приладів та засобів автоматизації сприяє : підвищенню техніко-економічних показників , полегшує умови праці , підвищує надійність усього виробництва, забезпечує безперебійну , безпечну та високоефективну роботу даної ділянки автоматизації, а також має переваги при монтажі, наладці та обслуговуванні.



Список використаної літератури

1. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов : [Учеб. для техникумов промышленности строительных материалов] / И. Б. Гинзбург. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л. : Стройиздат : Ленингр. отд-ние, 1985р. - 255 с.

2. В.С. Кочетов "Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов". Ленинград. Стройиздат 1986р.

3. А.С. Клюев, Б.В.Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев "Проектирование систем автоматизации технологических процессов" Москва. Энергоатомиздат, 1998р.

4. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50-213-80. Москва, издательство стандартов, 1982 р.

5. Адабашьян А.И. Монтаж контрольно-измерительных приборов и аппаратуры автоматического регулирования. М: Стройиздат. 1969 р. 358с.

6. Тарасюк В.М. Эксплуатация котлов. Практическое пособие для оператора котельной. 2016р.

Размещено на Allbest.ru