Монтаж пристроїв та систем автоматизації

Зміст

1. Вступ

1.1 Завдання монтажних організацій

1.2 Перелік монтажних робіт

2. Опис

2.1 Що зображено на ФСА та якими лініями?

2.2 Регулюючи органи та виконавчі механізми

3. Вибір засобів автоматизації

4. Опис роботи контурів

5. Перелік засобів автоматизації

6. Монтаж відбірних пристроїв та первинних перетворювачів

6.1 Монтаж діафрагми

6.2 Монтаж термодвійки (термометру опору)

6.3 Монтаж відбірного пристрою тиску

6.4 Монтаж відбірного пристрою рівня

7. Монтаж приладів

8. Монтаж регулятора та виконавчого механізму з регулюючим органом

9. Виконання зовнішніх схем з'єднань вибір трубних проводок та кабелів

10. Розрахунок регулюючого клапана

Висновок

Література і нормативно технічна документація

1. Вступ

1.1 Завдання монтажних організацій

На основі останніх досягнень фундаментальних і прикладних наук, теорії автоматичного регулювання і управління приладів і на базі що знов розробляються, створюються системи автоматизації. Такі системи дозволяють виконувати наступні функції: контроль параметрів технологічних процесів, обробку інформації, автоматичне регулювання параметрів, дистанційне і автоматичне керування машинами і агрегатами і сигналізацію їх стану, забезпечення безпечної експлуатації технологічного устаткування, оптимізацію технологічних процесів.

Подальший прогрес в області автоматизації відбувається за рахунок розвитку фундаментальних наук, підвищення точності і надійності апаратури, створення принципово нових видів приладів і систем автоматичного регулювання і управління і вдосконалення технології їх монтажу.

Сучасні масштаби будівництва вимагають застосування високопродуктивних методів монтажних робіт, заснованих на передовій техніці і прогресивній технології. Автоматизація технологічних процесів і контроль їх основних параметрів пов'язана з підвищеними вимогами до чіткості і безвідмовності роботи приладів і систем автоматизації. Точність вироблюваних вимірювань і регулюючих дій багато в чому залежить від якості монтажу.

Монтаж приладів і систем автоматизації є одним з найбільш технічно складних розділів монтажних робіт. Від кваліфікації монтажників, знання ними сучасної технології монтажу, прийомів роботи, уміння користуватися технічно досконалими інструментами і механізмами багато в чому залежить якість і терміни будівництва і реконструкції промислових об'єктів.

Трубчасті печі - головне устаткування багатьох установок багатотоннажних виробництв в нафтопереробній і нефтехімичної галузі. Проблеми оптимізації режиму їх роботи за допомогою засобів автоматичного управління і контролю, забезпечення експлуатаційної надійності і довговічності конструкцій, раціональних методів ремонту з широким використовуванням засобів механізації робіт мають першорядне значення.

Не менш важливими задачами експлуатації могутніх печей є їх працездатність в екстремальних умовах, оскільки раптовий вихід з ладу хоча б одного вузла приводить до зупинки ланцюга технологічних установок і величезного збитку для підприємства.

Продуктивність праці робітників-монтажників, терміни виконання робіт і їх якість значною мірою залежать від рівня підготовки до виробництва монтажних робіт, їх об'єму і змісту.

Підготовка до виробництва робіт по монтажу систем автоматизації промислових і цивільних об'єктів включає три основні виду: інженерно-технічну, організаційну і матеріально-технічну.

Інженерно-технічна підготовка виробництва передбачає вивчення проектно-кошторисної документації, характерних особливостей і технології об'єкту, розробку проекту виробництва робіт (ПВР) на основі робочого проекту і вимірів в натурі на об'єктах. Залежно від планованих термінів виконання монтажних робіт інженерно-технічна підготовка ділиться на поточну і перспективну.

Організаційно-технічна підготовка. Вивчають ту частину розділу робочого проекту «Організація будівництва» (ПОС), де відображені вимоги, пов'язані з виконанням даного виду монтажних робіт; приймають будівельну частину об'єкту під монтаж систем автоматизації; організовують виконання робіт на об'єкті, забезпечуючи безпечні умови праці.

При прийманні будівельної частини об'єкту під монтаж систем автоматизації керуються наступними вимогами. До початку монтажу приладів і засобів автоматизації повинні бути споруджений постійні або тимчасові під'їзні шляхи з підходами і під'їздами достатньої ширини, забезпечуючи подачу монтажних виробів, блоків і конструкцій в монтажну зону, а в її межах -- до місць установки; прокладені постійні або тимчасові мережі, що підводять до об'єктів електроенергію, воду, стисле повітря, з пристроями для підключення споживачів. Будівельні роботи і монтаж технологічного устаткування у виробничих і щитових приміщеннях повинні бути доведений до такого стану, при якому забезпечені безпека монтажних робіт, захист щитів, пультів, електричних і трубних проводок і інших засобів автоматизації від впливу атмосферних опадів, ґрунтових вод і низьких температур, забруднень і пошкоджень.

До початку монтажу щитів повинні бути споруджений фундаменти під щити і пульти, кабельні канали і їх перекриття, отвори для введення в приміщення трубних і електричних проводок, змонтовані опалювання, вентиляція і електричне освітлення.

В щитових (операторних) приміщеннях до початку установки щитів і пультів будівельна організація повинна закінчити обробні роботи і виконати введення електроенергії, стислого повітря і води по постійних схемах робочих креслень проектів.

При монтажі приладів і засобів автоматизації, а також щитів зі встановленими на них приладами і апаратурою (при повнозбірному монтажі) у виробничих і щитових приміщеннях повинна підтримуватися температура повітря не нижче 5°С, якщо монтажно-експлуатаційними інструкціями на прилади не вказана інша нижня межа температури.

До початку монтажу прибирають опалубку, будівельні ліси, підмости і будівельне сміття, за винятком лісів, які можуть бути використані при монтажі приладів і засобів автоматизації.

В стінах і міжповерхових перекриттях будівель будівельна організація повинна виконати отвори для проходів трубних і електричних проводок з одного приміщення в інше і монтажні отвори для зібраних в блоки щитів і інших конструкцій. На зовнішніх установках закінчити споруду естакад, тунелів і інших споруд для прокладки трубних і електричних проводок і установки приладів і засобів автоматизації.

Матеріально-технічна підготовка до монтажу систем автоматизації здійснюється в два етапи.

До початку монтажу систем автоматизації працівники ділянки підготовки виробництва (УПП) монтажного управління розробляють проект виробництва робіт (ПВР), який разом з робочими кресленнями є основною технічною документацією для виконання робіт по монтажу приладів і систем автоматизації. ПВР передбачає підвищення організаційно-технічного рівня монтажу на базі використовування новітніх досягнень науки і техніки, що забезпечує високу продуктивність праці, зниження собівартості монтажних робіт, скорочення тривалості і підвищення якості монтажу.

ПВР складається з двох частин: текстової і графічної.

В текстову частину ПВР входять наступні документи:

- записка пояснення;

- специфікація монтажних виробів, вживаних для установки приладів по місцю у технологічного устаткування;

- специфікація типових уніфікованих монтажних виробів;

- відомість комплектації на укрупнені вузли (складальні одиниці), блоки і стенди;

- специфікація добірних пристроїв і приладів, встановлюваних безпосередньо на технологічних трубопроводах і агрегатах ;

- відомість спеціальних виробів, що виготовляються замовником;

- перелік будівельних споруд (траншеї, естакади, галереї і ін.) і заставних деталей для монтажу приладів і засобів автоматизації;

- специфікації на щити і пульти ;

- відомість комплектації на прилади, апаратуру і виконавчі механізми, що поставляються замовником;

- специфікація на монтажні інструменти, пристосування, механізми для монтажу систем автоматизації.

Записка пояснення містить коротку характеристику об'єкту, опис і обґрунтовування проведених уточнень місць і способів прокладки трас трубних і електричних проводок з посиланням на робочі креслення ПВР, а також місць установки щитів, пультів, внещитової апаратури, первинних приладів, добірних пристроїв і регулюючих органів; обґрунтовування заміни матеріалів і змін конструктивних рішень, передбачених в проекті автоматизації; опис технології окремих видів монтажних робіт; вказівки по переміщенню і підйому важких і крупно габаритних блоків і конструкцій, а також вказівки про необхідні заходи щодо техніки безпеки, специфічних для даного об'єкту.

В графічну частину ПВР входять наступні документи:

- ситуаційний або будівельний генеральний план підприємства або викопировка з нього;

- робочі креслення по уточненню прив'язки трас трубних і електричних проводок, а також на нетипові і не уніфіковані вузли (складальні одиниці) і конструкції;

- креслення або ескізи блоків трубних і електричних проводок;

- мережний графік на виконання монтажу приладів і засобів автоматизації;

- технологічна схема такелаж-транспортних робіт.

Технологічна схема такелаж-транспортних робіт є схемою маршруту переміщення, місць доставки, розвантаження і складування заготовлених і зібраних конструкцій, стендів приладів, блоків труб, барабанів з кабелем, щитів, виконавчих механізмів і т.п. На схемі указують механізми і пристосування, необхідні для виконання робіт такелажів і транспортних, послідовність перевезення і переміщення монтажних блоків і т.п.

На схемі такелаж-транспортних робіт показують також місця установки автомобільних кранів або інших вантажопідйомних механізмів; мінімальні відстані наближення виступаючих частин автокранів до будівель, естакад і інших споруд, а також до укладеним на тимчасове зберігання металевих конструкцій, труб і монтажних виробів; відстані від кранів до ліній електропередачі, місць руху транспорту і пішоходів; огорожі монтажної зони.

Залежно від складності об'єкту ПВР може бути виконаний в повному або скороченому вигляді.

1.2 Перелік монтажних робіт

Перелік монтажних робіт установки засобів автоматизації управління трубчастою піччю:

Ознайомлення з проектною документацією;

Підготовка місць установки первинних перетворювачів і добірних пристроїв;

Установка розподільних щитів;

Прокладка трубних проводок;

Монтаж електричних проводок;

Прозвонка жил кабелів і дротів ;

Установка і підключення первинних перетворювачів;

Установка автоматичних регуляторів ;

Прибирання прилеглої території, фарбування трубопроводів;

Випробування системи автоматизації трубчастої печі;

Здача в експлуатацію засобів автоматизації.

2. Опис

2.1 Що зображено на ФСА та якими лініями?

Ці схеми є основним документом проекту. Вони є символічним зображенням апаратів і агрегатів технологічного процесу і трубопроводів, що сполучають їх, показують функціональні зв'язки між ними і елементами систем автоматизації.

Виконуються ФСА для кожної структурної ділянки і їх число відповідає числу оперативних постів управління. Для складних систем автоматизації ФСА можуть складатися роздільно для автоматичного контролю, технологічної сигналізації, захисту і блокувань і для системи автоматичного управління і регулювання.

Технологічне устаткування на ФСА показують умовними позначеннями, прийнятими в технологічній частині проекту, або відповідно до їх натурального вигляду без дотримання масштабу. Допускається зображення окремих вузлів і агрегатів у вигляді прямокутників з відповідними найменуваннями. Деталі і елементи устаткування зображуються у випадку, якщо існує безпосередній контакт з ними приладів і засобів автоматизації.

Технологічні трубопроводи зображуються чорними лініями товщиною до 1--2 мм, напрям потоків рідин і газів -- стрілками. Па трубопроводах зображають тільки основну і регулюючу апаратуру, яка відноситься до систем автоматизації.

Прилади і засоби автоматизації зображуються у відповідності з ГОСТ 21 404--75. При умовних позначеннях приладів на першому місці стоїть індекс параметра (Т -- температура; Р -- тиск; L -- рівень; F -- витрата; Q -- фізико-хімічний склад і т. і.), на другому -- функція приладів; І-- свідчення; R -- реєстрація; А -- сигналізація; С -- регулювання з позначенням зверху закону (позиційне -- Пз, пропорційне -- П, пропорційно-інтегральне -- ПІ). Індекс функції може стояти і на третьому місці при виконанні приладом декількох функцій.

В перетворювачах на першому місці стоїть вхідний сигнал, наприклад, Е -- електричний.

Всі первинні перетворювачі і добірні пристрої показуються безпосередньо на зображеннях технологічного устаткування або в безпосередній близькості; на технологічних комунікаціях наносяться зображення регулюючих органів і виконавчих механізмів, пов'язаних з ними механічно.

Апаратура, розміщена на щитах, виділяється в прямокутники в нижній частині під технологічною схемою. Прямокутники групують прилади по місцю їх розташування або іншою ознакою.

Наприклад: «Щит сигналізації», «Пульт оператора», «Допоміжний щит». Найменування щитів поміщаються в лівій частині схеми. Прилади і засоби автоматизації, які конструктивно не пов'язані з технологічним устаткуванням, показуються в прямокутнику «Місцеві прилади». Він розташовується над прямокутниками щитів.

Точки входу і виходу сигналів на прямокутниках відповідний блоків показуються на сполучних лініях кухлями діаметром 1,5-- 2 мм.

На сполучних лініях поблизу перетину з прямокутником щита указують максимальне робоче значення величини, що виміряється, і інші пояснення, посилання.

Якщо декілька первинних перетворювачів підключаються до одного вторинного приладу, допускається об'єднувати сполучні лінії в одну. При виконанні ФСА складних установок допускається робити обрив ліній зв'язку, при цьому кінці їх нумеруються однією і тією ж арабською цифрою. Кінці нумеруються біля прямокутників в зростаючому порядку зліва направо.

Кожному вимірювальному і регулюючому комплекту привласнюється порядковий номер на схемі, а кожному елементу, зображеному на ФСА -- позиційне позначення (позиція). Позначення складається з номера комплекту, до якого додається буквений індекс, починаючи від первинного перетворювача і кінчаючи регулюючим органом. Наприклад, первинний перетворювач -- 1а, місцевий прилад -- 1б, вторинний прилад -- 1в, регулятор -- 1г, виконавчий механізм -- 1д, регулюючий орган -- 1е. Позиційне позначення наносять в нижній частині позначення приладу (кола, овалу).

Позиційні позначення електродвигунів виконавчих механізмів, замочної і регулюючої апаратури наносять на виносних лініях -- полицях поряд з пристроями.

На перших листах ФСА приводяться перелік приладів і засобів автоматизації, таблиця умовних позначень і приміток (допускається перелік виконувати окремими листами). Перелік є початковим для складання замовлених специфікацій і розташовується в правому верхньому кутку.

Всі прилади об'єднуються в групи: апаратура по місцю, апаратура на щитах і т. і.

На нашої ФСА зображено:

1. - первинний вимірювальний перетворювач (чуйний елемент) для виміру витрат, змонтованний по місцю (діафрагма, сопло та ін.)

2. - первинний вимірювальний перетворювач (чуйний елемент) для виміру температури, змонтованний по місцю

3. - прилад, для виміру тиску (разреженню), безшкальний, з дистанційною передачею показників, змонтованний по місцю

- регулюючий клапан

2.2 Регулюючи органи та виконавчі механізми

Забезпечення заданого режиму регулювання значною мірою залежить від правильної установки і зчленовування регулюючих органів (наприклад, дросельних засланок, клапанів, засувок) з виконавчими механізмами, що здійснюють звістні переміщення регулюючих органів. При цьому повинна бути витримана задана залежність між переміщенням регулюючого органу, вираженим в градусах кута повороту, міліметрах і т. п., і відхиленням регулюючої величини.

Регулюючі органи встановлюють робітники, вмонтовуючи технологічні трубопроводи. Тому монтажники систем автоматизації, що виконують, як правило, установку окремо виконавчих механізмів, що стоять, і їх зчленовування з регулюючими органами, повинні приймати роботи по установці останніх і перевіряти відповідність їх технічним вимогам на монтаж приладів і засобів автоматизації і монтажно-експлуатаційної інструкції.

Регулюючі органи повинні бути урівноважені і вільно без заклинювання і застрявань переміщатися від одного крайнього положення до іншого. Якщо для їх переміщення потрібні значні зусилля, слід провести ревізію і усунути причини ненормальної роботи.

Перевіряти регулюючі органи бажано при нормальному тиску, температурі і швидкості потоку в трубопроводі.

Виконавчі механізми вмонтовують поблизу регулюючих органів в строгій відповідності з проектом в добре освітлених місцях, не схильних вібрації. Встановлюють їх на підлозі на спеціальних підставках або на кронштейнах, які, у свою чергу, закріплюють на стінах, колонах і інших несучих конструкціях будівель.

Конструкція кріплення виконавчих механізмів повинна бути жорсткою з урахуванням маси механізму і що розвиваються їм зусиль.

Пневматичні виконавчі механізми з мембранним приводом конструктивно з'єднані з регулюючими органами, тому їх встановлюють організації, вмонтовуючи технологічні трубопроводи. Виконавчі механізми з регулюючими органами зчленовують жорсткою тягою. Стисле повітря подається по мідних або сталевих безшовних трубах, які приєднують до штуцерів механізму за допомогою ніпеля з накидною гайкою.

3. Вибір засобів автоматизації

Економічність роботи трубчастих печей багато в чому залежить від правильної організації управління тепловим режимом. Підтримка заданих робочих параметрів експлуатації печі за допомогою системи автоматичного контролю і регулювання дозволяє одержувати цільові продукти до максимальними виходами, підвищувати їх якість, раціонально витрачати паливо, пару, стисле повітря, електроенергію, зберігати матеріальну частину печі, збільшувати міжремонтні пробіги установок.

Схемами контролю і регулювання режиму роботи трубчастих печей передбачається підтримка певних параметрів в заданих межах відповідно до вимог технологічного процесу і безпечної експлуатації виробництва. При розробці таких схем звичайно враховують необхідність:

а) підтримка постійності заданої витрати сировини, що пропускається через змійовик, для чого на сировинному трубопроводі розміщує регулятор витрати (одноконтурна схема з використанням приладів АУС);

б) контролю і регулювання температури сировини, що нагрівається, на виході з печі;

в) підтримки постійності заданого тиску палива перед комбінованими форсунками, а також пари або повітря для розпилювання рідкого палива; для цього застосовують регулятори тиску типу РД або комплект, що складається з датчика МГП-270 і вторинного приладу ОЧ-МС-610; для підтримки постійного тиску, контрольованого манометрами, виконавчі механізми регуляторів встановлюють на лінії скидання надлишку палива з напірної лінії до форсунок в приймальну лінію до насосів;

г) контролю температури топочных газів в топці, над перевалом, на виході з камери конвекції і далі по газовому тракту; для цього застосовують термопари групи ХА з висновками на самописний прилад ЕПП-09;

д) періодичного контролю тяги і відбору проб для аналізу продуктів згоряємого палива; проводять за допомогою переносних приладів теплотехнічного контролю.

Регулювання температури сировини на виході з печі.

Основним і найважливішим параметром, що підлягає регулюванню, є температура сировини на виході з печі. При постійній витраті і постійній температурі сировини на вході температура його на виході залежить від кількості тепла, переданого трубчастому змійовику. Для більшості печей це регулювання автоматичне і здійснюється зміною кількості палива, що подається до пальників.

В печах з великою поглинаючою тепла поверхнею і мають футеровку малій теплоємності зміну кількості палива, що підводиться, достатньо швидко відображається на температурі сировини на виході з печі. Навпаки, в печах з мало розвинутою теплообмінною поверхнею, футерованих матеріалами, які володіють високою теплоємністю, зміна температури сировини на виході з печі значно запізнюється при регулюванні подачі палива на спалювання в топці унаслідок великої інерційності системи.

Крім того, утруднення в регулюванні температури сировини на виході з печі виникають при коливаннях витрати і температури сировини на вході в піч, при непостійності його складу, а також при зміні чинників, що впливають на режим спалювання палива (тиску в системі, складу, витрати і температури палива, робочих параметрів розпилюючих агентів -- пари і повітря і т. п.).

Через непостійність складу і кількості що подається до печей паливного газу на багатьох підприємствах температура сировини на виході з печі регулюється за рахунок зміни подачі до комбінованих пальників рідкого палива. Проте в зимовий час виникають утруднення в експлуатації регулюючих клапанів, встановлених на лініях рідкого палива; тому на деяких установках перемикаються на регулювання подачі газоподібного палива.

На Рис. 3.1 приведена розроблена схема регулювання температури сировини на виході з печі за допомогою електронного самописного приладу ЕПД-32 з пневматичним изодромним регулюючим пристроєм типу 04. Зміна температури сировини викликає відповідну зміну термоелектродвижучеї сили термопари; ця е.д.с. перетвориться вимірювальним пристроєм потенціометра в переміщення показуючого і реєструючого механізмів приладу. Вказане переміщення через систему важелів передається регулюючому пристрою типу 04 як сигнал (поточне значення регульованого параметра). Для зміни заданого значення регульованого параметра вручну на потенціометрі переміщають задатчик, який також системою механізму важеля передає сигнал-завдання регулюючому пристрою.

Рис.3.1. Схема пропорционально-интегрального регулювання температури сировини на виході з трубчастої печі: 1 -- прилад для вимірювання температури; 2,5 -- прилади для вимірювання температури і витрати з Пі-регуляторами; 3-- блок передування БП-28Б; 4-- розділова мембрана; 6--датчик вимірника витрати; 7-- діафрагма; 8-- регулюючий клапан; 9 -- термопари для вимірювання температури продуктів згоряє над перевалами; 10 -- термопара для вимірювання температури сировини, що нагрівається; Т -- температура; G -- витрата; П -- показуючий прилад; ПІ -- пропорційно-інтегральний прилад; СПіз -- самописець показуючий з ізодромним регулятором.

По цій же схемі передбачено ручне дистанційне керування пневматичним виконавчим механізмом за допомогою панелі типу БПДУ. Вказана схема регулювання отримала найбільше розповсюдження завдяки порівняльній простоті, і зручності в експлуатації, оскільки вимірювальне і регулююче пристрої, а також задатчик розміщені в загальному корпусі. Схема достатньо надійна і включає прилади невисокої вартості, проте для неї характерні відносно мала потужність вихідного сигналу, що обмежує дальність передачі пневмосигнала до 40--160 м, і велика інерційність роботи.

Рис.3.2. Схема каскадно-зв'язаного регулювання температури на виході з трубчастої печі: 1,2 -- прилади для вимірювання температури; 3,4 -- прилади для вимірювання температури і витрати з Пі-регуляторами; 5 --датчик вимірника витрати; 6 -- діафрагма; 7 -- регулирующий клапан; 8 -- термопари для вимірювання температури продуктів згоряє над перевалами; 9 -- термопари для вимірювання температур топочных газів (Т₁) і сировини, що нагрівається (Т₂); ПР -- показуючий і реєструючий прилад; решта позначень та ж, що наРис.3.1.

Із значно меншим запізнюванням здійснюється каскадно-зв'язане регулювання (КЗР) температури сир'я на виході з печі, схема якого показана на Рис.3.2. Регулювання проводиться по температурі топочних газів над перевальними стінками. В схемі застосовується допоміжний регулятор, який складається з термопари 9 (Т₁), перетворювача ЕПП-63, вторинного показуючого приладу ЗРЛ-29В і регулюючого блоку 4РБ-32А. Термопарами 8, розташованими над перевалами, вимірюється температура топочних газів і за допомогою коректуючої дії термопари 9 (Т₂), встановленої на виході сировини з печі, подається результуючий сигнал виконавчому механізму (регулюючому клапану) на лінії подачі палива.

Використовування допоміжного регулятора в схемі регулювання по температурі топочних газів дає певні переваги: ліквідовуються багато обурюючі схему показників, різко знижується інерційність, запобігає небезпечному перегріву пічних труб і підвісок радиантного екрану. В печах, де на захисних трубках термопар відбувається відкладення коксу, регулювання по схемі на Рис.3.1 взагалі малоефектно. Більш вдала схема на Рис.3.2, оскільки кількість тепла, передаваного радиантним трубам, і температура над перевалами (що виміряється термопарами, що знаходяться в безпосередній близькості від труб) залежать головним чином від режиму горіння і кількості спалюваного палива.

Температура топочних газів в процесі регулювання змінюється. Тому задачею головного регулятора є зміна (коректування) завдання допоміжному регулятору, установка його на таке значення, при якому температура сировини на виході з печі відповідатиме заданому значенню.

На схемі головний регулятор складається з термопари 9 (Т₂), виміряючої температуру сировини, і електронного самописного потенціометра ЕПД з пневматичним регулюючим пристроєм типу 04. Від регулятора сигнал регулюючої дії через трехходовий кран-перемикач поступає в камеру завдання регулюючого блоку 4РБ-32А, встановлюючи таку температуру топочных газів над перевалами, при якій забезпечується задана температура сировини на виході з печі.



Рис.3.3. Схеми системи автоматичного регулювання процесу горіння в трубчастій печі (кількість рідкого палива регулюється при змінній витраті): схема а -- 1,4 -- діафрагми; 2 --- датчик тиску; 3 -- датчик розрідження; 5--7 -- термопари; 8 -- піч; 9 -- паливний насос; схема б -- 1,4 -- діафрагми; 2 -- датчик тиску; 3, 9, 10 -- датчики розрідження; 5--7 -- термопари; 8 -- датчики газоаналізатора; 11 -- піч; 12 -- паливний насос; Gм; Р -- тиск; Пр -- перетворювач параметра в пиевмосигнал; ПСП -- самописець показуючий з пропорційним регулятором; С_м -- блок, що підсумовує; C_о -- блок співвідношення; решта позначень та ж, що на Рис.3.2.

Наявність в схемі крана-перемикача істотно полегшує пуск і наладку системи каскадно-зв'язаного регулювання. З його допомогою допоміжний регулятор може включатися спочатку по одноконтурній схемі (на роботу від ручного задатчика), а потім -- на роботу по схемі КСР.

Вказані схеми управління процесом спалювання палива передбачають стабілізацію лише окремих параметрів роботи печей. Створені пізніше системи автоматичного регулювання (САР) є багатозв'язковими системами, які дозволяють регулювати весь комплекс параметрів теплового режиму печей, діючих на рідкому паливі. Схема на Рис.3.4,а складається з вузлів каскадного регулювання температури сировини на виході з печі (позиції 6 і 7), регулювання витрати водяної пари в певному співвідношенні з витратою мазуту (1 і 4), регулювання різниці тиску мазуту і пари з корекцією по в'язкості мазуту (2, 3 і 5).

Одночасно з каскадною САР температури сировини на виході з печі діє система регулювання витрати пари, що подається до пальників для розпиленості рідкого палива. Витрата пари регулюється стежачою системою, яка, «простежуючи» зміну витрати мазуту, змінює витрату пари так, щоб строго зберігалося задане співвідношення між витратами мазуту і пари. Автоматично регулюється і підтримується різниця тиску пари і мазуту, що необхідне для нормальної розпиленості палива. Для запобігання засмічення пальників при збільшенні в'язкості мазуту передбачена корекція по в'язкості. Зважаючи на складність вимірювання в'язкості мазуту, в системі вимірюється його температура, від якої залежить в'язкість. Коефіцієнт корекції фіксується на блоці співвідношення. Тиск в паропроводі по суті «подслежує» зміна тиску мазуту, який, у свою чергу, змінюється при коливанні його температури. Постійна величина, визначальна різниця між тиском мазуту і пари, встановлюється на блоці, що підсумовує. Відхилення від заданого значення температури сировини на виході з печі дорівнювало 2,5 °С, що значно нижче за того, що допускається за технологічним регламентом. При цьому усереднена добова економія палива склала 15 т, економія пари 7,5 т.

На Рис.3.3, б показана схема САР процесу горіння в трубчастій печі, відмінна тим, що тут співвідношення між витратами рідкого палива і пари змінюється автоматично залежно від вмісту кисню в топочних газах, що йдуть (позиція 8). По конструктивних міркуваннях крапка для аналізу газів вибрана в свині печі. В двох її крапках (поблизу пальників і в свині) перевіряється розрядка (позиції 9 і 10), щоб контролювати витрату первинного повітря на горіння. Аналіз газів на зміст кисню проводиться газоаналізатором МН-5106. Для введення в САР сигналу від газоаналізатора його вторинний прилад забезпечений пневмоприставкой.

На Рис.3.4 показана схема САР кількості рідкого палива при його постійній витраті. Тут завдання регулятору витрати палива коректується регулятором температури. Ця система забезпечує більш якісне в порівнянні з розглянутими САР управління температурним режимом печі у разі застосування пальників, що часто засмічуються. Працездатність даної САР підтверджена промисловими випробуваннями.

Управління тепловим режимом печі за рахунок зміни подачі мазуту до пальників вимагає його підігріву і підтримки на певному рівні температури, щоб в'язкість палива була постійною. Для цього паливна циркуляційна система має великий об'єм (звичайно рівний трех- і чотирикратній кількості палива від кількості його, спалюваного в пальниках в течію години), а всі трубопроводи і розподільний колектор забезпечуються системою обігріву і тепловою ізоляцією.

Вимірювання витрати палива. Вимірювання витрати мазуту, як і інших в'язких рідких палив, за допомогою діафрагм утруднено зважаючи на порівняно малі витрати і низькі значення числа Рейнольдса, якими характеризується рух палива по трубопроводах. При малих значеннях Re (порядка 200--500) постійність коефіцієнтів витрати зберігається лише при використовуванні звужуючих пристроїв нестандартної форми: діафрагм здвоєних і з подвійним скосом, сопів комбінованих і з профілем «четверть круга» або «півкола» і ін.



Рис.3.4. Схема системи автоматичного регулювання процесу горіння в трубчастої печі (кількість рідкого палива регулюється при постійній витраті): 1,2 -- термопари; 3, 4 -- діафрагми; 5, 6 -- датчики тиску; 7 -- датчики газоаналізатора; решта позначень та ж, що на Рис.3.1 і Рис.3.3.

Рис.3.5. Конструктивні розміри діафрагми з подвійним скосом для вимірювання витрати мазуту.

Для вимірювання витрати мазуту G може бути успішно застосована діафрагма з подвійним скосом (Рис.3.5), для якої модуль звужуючого пристрою m=0,12, а внутрішній діаметр трубопроводу d_вн розраховується по формулі

Re= (3.1)

де G_max, р і v -- відповідно максимальна витрата, густина і кінематична в'язкість мазуту.

Підставляючи у формулу (3.1) різні значення d_вн, знаходять число Re при максимальній витраті мазуту G_max і його мінімальну витрату G_mіn при Re=60. Для вибраного d_вн число Re (при G_mіn воно рівне 20--25% G_max) повинне бути не менше 60 (при m=0,12). Відповідно до d_вн розточують діаметр діафрагми, визначаючи його із залежності

d_д = d_вн (3.2)

причому d_д --- діаметр розточування діафрагми.

Діафрагми з подвійним скосом вимагають ретельного виготовлення і індивідуального градуювання, оскільки вплив їх геометричних розмірів і чистоти обробки поверхні на точність вимірювання витрати палива вивчений ще недостатньо. Конструктивні розміри діафрагм з подвійним скосом для вимірювання витрати мазуту при Re=60--1000 показані на Рис.3.5.

Для расходоміра мазуту можуть застосовуватися прилади пневматичної системи СТАР: датчик -- диференціальний манометр ДМ-ПЗ, вторинні прилади -- ПВ4-23 (при контролі) і ПВ10.1Э (при автоматичному управлінні). При постійній температурі мазуту погрішність расходоміра не перевищує ±2--3%.

4. Опис роботи контурів

По числу контурів проходження сигналів автоматичної системи регулювання (АСР) ділять на одноконтурні і багатоконтурні.

Одноконтурними називаються системи, що містять один замкнутий контур, та багатоконтурними - маючих декількох замкнутих контурів. Багатоконтурні АСР можуть застосовуватися і для регулювання однієї величини з метою підвищення якості перехідного процесу.

В нашому прикладі розглядається багатоконтурна АСР, оскільки у нас:

перший контур - замкнутий контур виміру витрати палива;

другий контур - вимірювання температури продукту при виході з трубчастої печі;

третій контур - свідчення тиску топочных газів;

четвертий контур - регулювання подачі палива, по початкових результатах попередніх контурів ( див. ФСА).

5. Перелік засобів автоматизації

№ п/п	Найменування засобу	Тип	Кількість
1	Термопари	ТХК-089	2
2	Преобразовувач	ЭПП-63	2
3	Вторинний показуючий пристрій	ЗРЛ-29В	2
4	Регулюючий блок	4РБ-32А	3
5	Датчик тиску	МГП-270	1
6	Вторинний пристрій	ОЧ-МС-610	1
7	Газоаналізувач	МН-5106	1
8	Пневмоклапан	ПЭКДД	2
9	Сигналізатор рівня	МЭСУ	1

6. Монтаж відбірних пристроїв та первинних перетворювачів

Первинні перетворювачі вмонтовують з складальних одиниць і деталей, виготовлених і випробуваних на заводах по виробництву монтажних виробів. Для установки ряду первинних перетворювачів (наприклад, манометрів, дифманометрів) розроблені типові настановні конструкції (ТК і ТМ). Місця установки первинних перетворювачів вказані в робочих кресленнях проекту. Розмітку місць установки і вирізку отворів для кріплення первинних перетворювачів виконує організація, що вмонтовує технологічне устаткування та трубопроводи.

Незалежно від виконавців всі роботи по розмітці, вирізці і пристрою отворів для первинних перетворювачів здійснюються під спостереженням відповідального представника організації, що вмонтовує прилади і засоби автоматизації.

6.1 Монтаж діафрагми

Діафрагму можна встановлювати тільки на прямій ділянці трубопроводу, незалежно від положення цієї ділянки в просторі. При виборі місця для діафрагми необхідно мати на увазі, що проходячий потік повинен цілком заповнити перетин трубопроводу. Вхідний торець діафрагми повинен бути перпендикулярний осі трубопроводу.

Доставлену до місця монтажу діафрагму розпаковують і протирають сухою ганчіркою. Особливо обережно треба поводитися з диском, щоб не пошкодити гостру кромку робочого отвору (з боку циліндрового розточування), оскільки після розточування вхідну кромку не можна додатково обробляти ні шкурою, ні напилком.

Переконавшись, що внутрішній діаметр камери рівний внутрішньому діаметру трубопроводу, а зовнішній діаметр камери (або бескамерной діафрагми) дозволяє вільно розмістити діафрагму під болтами фланцевого з'єднання, приступають до установки її в трубопроводі. Виступи на поверхнях ущільнювачів фланців повинні входити в западини плюсової і мінусової камер.

При установці камерної діафрагми трубки для зняття тиск повинен вільно входити в проміжки між болтами.

Після розміщення діафрагми, з урахуванням вищезгаданих правил, можна затягнути фланцеві болти, контролюючи правильність центрування діафрагми.

Монтаж сполучних ліній. При монтажі сполучних ліній слід керуватися наступними правилами:

а) сполучні лінії повинні бути прокладений по найкоротшій відстані вертикально або з ухилом до горизонталі не менше 1:10;

б) довжина сполучних ліній повинна забезпечувати охолодження виміряється середовища, що поступає в дифманометр, до температури навколишнього повітря;

в) внутрішній діаметр сполучних ліній повинен бути не менше 8 мм, а внутрішній діаметр трубок, що сполучають діафрагму зрівняльними або розділовими судинами, не менше 10 мм;

д) сполучні лінії повинні бути герметичними, вигини трубок сполучних ліній -плавні;

е) сполучні лінії повинні бути захищені від дії зовнішніх джерел тепла і холоду;

ж) установка вентилів в трубах, що сполучають зрівняльні судини з діафрагмою, не допускається;

з) в сполучних лініях рекомендується встановлювати прямоточні вентилі з умовним проходом, рівним внутрішньому діаметру сполучних ліній.

Монтаж розділових судин у відповідності з ГОСТ 8.563.2-97.

Розділові судини повинні розташовуватися максимально близько до діафрагми. Рівні рідини в розділових судинах повинні бути однаковими при нульовому перепаді тиску.

Для контролю рівня судини забезпечені контрольними пробками.

6.2 Монтаж термодвійки (термометру опору)

Первинні перетворювачі для вимірювання температури (рідинні скляні термометри, термобалони манометрових термометрів, термовідтворювачі опору і термоелектричні термометри) приймають в монтаж після стендової перевірки, в процесі якої визначають їх придатність до монтажу.

Безпосередньо перед установкою перетворювачі піддають зовнішньому огляду, перевіряють, чи немає бачимих пошкоджень; наявність технічної документації (заводського паспорта і протоколу стендової перевірки).

Термовідтворювачі опору. Перед монтажем перевіряють цілісність чутливого елемента і опір ізоляції по відношенню до захисної арматури. Останнє повинне бути не менше 20 МОм. Варіанти установки термовідтворювачів опору на трубопроводах показані на Рис. 6.3.

Термовідтворювачі опору, призначені для вимірювання температури в технологічних апаратах і трубопроводах, встановлюють в бобишках, внутрішнє різьблення яких повинне бути рівний зовнішньому різьбленню приєднувального штуцера термовідтворювача. Штуцер може бути рухомим або нерухомим. Довжина монтажної частини термовідтворювача опору визначається вимогами замовника і може досягати 3200 мм.

Рис.6.3. Установка термовідтворювачів опору на трубопроводах:

а, б -- на горизонтальній і вертикальній ділянках, в -- на коліні, г -- за допомогою розширювача

Чутливий елемент термовідтворювачів опору знаходиться в кінці захисного чохла. Довжина чутливого елемента платинового термовідтворювача 120 мм, мідного -- 60 мм. Встановлюють їх так, щоб середина чутливого елемента знаходилася якомога ближче до точки вимірювання, а щоб вимірювана їм температура не залежала від температури, що знаходяться поблизу поверхонь. Кінець занурюваної частини платинових термовідтворювачів опору повинен бути на 50--70 мм нижче за вісь потоку, що виміряється, а мідних -- на 25--30 мм. При установці на коліні трубопроводу чутливий елемент повинен бути направлений назустріч потоку і розташований в центрі потоку середовища, що виміряється. Щоб уникнути засмоктування зовнішнього повітря в місці відбору імпульсу ретельно вставляють бобишку і ущільнюють в ній штуцер термовідтворювача.

При установці термовідтворювача в горизонтальному або похилому положенні штуцер для введення дротів в головку термовідтворювач направляють вниз, щоб на сполучні затиски не потрапляла волога. Дроти до термовідтворювача підводять, як правило, в гнучких металорукавах довжиною не менше 500 мм. Для зручності експлуатації перед термовідтворювачем залишають невеликий запас дроту.

6.3 Монтаж відбірного пристрою тиску

Відбірні пристрої для вимірювання тиску і вакууму вмонтовують на ділянках з прямолінійним потоком середовища. На горизонтальних і похилих трубопроводах відбірні пристрої встановлюють на газо- і повітропроводах у верхній частині, на трубопроводах, несучих рідини і пару, -- збоку.

Для вимірювання надмірного тиску і вакууму в системах автоматизації використовують уніфіковані відбірні пристрої. Відбірні пристрої тиску (Рис. 6.4, а , б) складаються з кільцеобразної трубки 1, ніпельного з'єднувача 2, замочного органу (вентиля або триходового крана) 3 і футорки 4 з різьбленням М20х1 1/2" для приєднання манометра або вакуумметра. Кільцеобразна трубка необхідна для захисту при вимірюванні тиску гарячої рідини (температура більш 70° С) і пари. Її призначення -- не допустити проникнення в манометр гарячої води або пари. В кільці скоплюється охолоджений конденсат і тим самим відділяє манометр від середовища, що виміряється. Крім того, кільцеобразна трубка дещо згладжує кидок тиску у момент підключення приладу. Відбірний пристрій приварюють до заставної конструкції -- штуцеру, встановленому безпосередньо на трубопроводі або апараті.

Відбірні пристрої тиску і вакууму газового або повітряного середовища (Рис.6.4, в, г) встановлюють вертикально або під деяким кутом вгору. В цьому випадку що утворюється в відбірному пристрої і імпульсному трубопроводі конденсат стікатиме назад в трубопровід або технологічний апарат.

При відборі імпульсу тиску (вакууму) димових газів відбірний пристрій встановлюють в такому місці, де можлива якнайменша концентрація твердих частинок. Варіанти установки добірних пристроїв для вимірювання вакууму на вертикальних і горизонтальних ділянках цегляного газоходу і газоходу з металевою обшивкою показані на Рис.6.5.

Для зручності обслуговування слід уникати установки добірного пристрою поблизу заслінок, шиберов, вигинів трубопроводу, фланців. При монтажі особливу увагу надають якості приварювання штуцерів і бобишек: на їх внутрішній поверхні не повинні залишатися напливи грата, що утворюється при зварці. В осоружному випадку звуження внутрішнього перетину відбірних пристроїв може привести до запізнювання імпульсу тиску вакууму. Крім того, відбірні пристрої тиску і вакууму не повинні мати виступів всередину технологічного устаткування або трубопроводів щоб уникнути спотворення параметрів, що виміряються, оскільки виникаючі при цьому завихрення вносять зміни в свідчення приладів.

У разі вимірювання тиску або вакууму середовища, що має високу в'язкість або агресивно впливаючої на матеріал чутливого елемента вимірювального приладу, застосовують розділові судини. Середовищем, що при цьому виміряється, заповнюють імпульсну лінію від технологічного апарату або трубопроводу лише до розділової судини, далі всю лінію заповнюють розділовою рідиною. При виборі розділової рідини враховують наступні вимоги: рідина не повинна змішуватися і з'єднуватися з середовищем, що виміряється, повинна бути негорючою і не надавати руйнуючої дії на деталі вимірювального приладу.

Рис. 6.4. Добірні пристрої тиску і вакууму

Рис. 6.5. Установка добірних пристроїв для вимірювання вакууму:

а, б -- на вертикальному і горизонтальному газоході з металевою обшивкою, в, г -- на вертикальній і горизонтальній ділянках цегляного газоходу; 1 -- добірний пристрій вакууму, 2 -- заглушка, 3 -- обсадна труба, 4 -- імпульсний трубопровід

6.4 Монтаж відбірного пристрою рівня

Рівнеміри поплавкові. Особливу увагу надають установці поплавців, канатів і тяги. Тягу встановлюють так, щоб переміщення поплавця і троса або тяги відбувалося без затирань. Хід поплавця повинен бути рівний або дещо більше максимального вимірювання рівня.

Рівнемір 1 (Рис. 6.5) кріплять на кронштейні 5, закладеному в стіну, як показано на малюнку, або привареному до металевої конструкції. Поплавець 4 поміщають в заспокійливу камеру 3, виконану з труби діаметром 400 мм Щоб уникнути затирання троса блок 6 встановлюють строго перпендикулярно і вертикально над поплавцем. Для урівноваження рухомої системи, що складається з поплавця 4, троса з блоком 6 і вимірювальної частини рівнеміра 1, між поплавцем і блоком встановлюють противагу 2.



Рис.6.5. Монтаж поплавця рівнеміра: 1 -- рівнемір, 2 -- противага, 3 -- заспокійлива камера, 4 -- поплавець, 5-- кронштейн, 6 -- блок

П'єзометричні рівнеміри. Вимірювальну (п'єзометричну) трубку 2 (Рис.6.6, а) встановлюють вертикально або збоку з ухилом у бік судини -- місткості 1 так, щоб відкритий знизу кінець трубки був опущений нижче за мінімальний рівень контрольованої рідини. Внутрішній діаметр п'єзометричної трубки повинен бути не менше 14 мм. Повітря (або газ), що потрапляє в лінію живлення 4, яка виконана з труби діаметром 6 мм, повинен бути заздалегідь обчищено. Для цієї мети встановлюють фільтр 7, а для регулювання подачі повітря (або газу) -- редуктор 6. Імпульсну лінію 3, для якої також використовують труби діаметром 6 мм, приєднують безпосередньо у п'єзометричної трубки. Всі роботи по монтажу трубних проводок установки виконують ретельно, щоб запобігти можливості витоку повітря і спотворенню свідчень приладу.

Рис.6.6. Установка п'єзометричних рівнемірів для вимірювання рівня у відкритій місткості: 1 -- місткість, 2 -- п'єзометрична трубка, 3 -- імпульсна лінія, 4-- лінія живлення, 5 -- манометр, 6 -- редуктор, 7--фільтр, 8 -- дифманометр; р -- тиск живлячих газу або повітря

Електронні індикатори рівня. Перетворювач без фланця вкручують в різьбовий штуцер (Рис.6.7, а), приварений до верхньої кришки резервуару, і затягують для забезпечення необхідної герметизації. Перетворювач з фланцем закріплюють у відповідь на фланці резервуару (Рис.6.7, б) і затягують шістьма болтами.

Для збільшення точності і стабільності свідчень електронних індикаторів рівня рекомендується при монтажі їх перетворювачів в резервуарах з непровідних матеріалів або на відстані, перевищуючому 1 м від провідних стін резервуару, встановити паралельно осі стрижньового перетворювача металеві електроди (стрижні, труби, смуги, троси і т. п.), що розташовуються не більше ніж на 200 мм від осі перетворювача. Електроди і корпус перетворювача заземляють.

Перетворювач не розрахований на роботу в середовищі, разрушающе діючої на його деталі, а також в середовищах в'язкою, пленкообразующей і що кристалізується, діючих твердий осад на електроді перетворювача.

Правила установки вимірювального пристрою електронного індикатора рівня і з'єднання його з перетворювачем розглянуті нижче в п.7.

Рис.6.7. Установка електронного індикатора рівня (а) і перетворювача на фланці (б): 1 -- перетворювач, 2 -- вимірювальний пристрій, 3 -- коаксіальний сполучний кабель, 4 -- миліамперметр

7. Монтаж приладів

Монтаж приладів і систем автоматизації здійснюють відповідно до проекту, технічних умов, інструкцій заводів-виготівників і умов експлуатації. Місця установки приладів, апаратури і замочної арматури (кранів, вентилів, перемикачів) повинні бути доступний і зручний для обслуговування, а також добре освітлений. В труднодоступних місцях для зручності обслуговування приладів і апаратури проектом повинні бути передбачений, а будівельною організацією встановлені сходи, майданчики і т.п.

Щоб уникнути пошкодження прилади і апаратуру не допускається встановлювати: в приміщеннях з незакінченими будівельними і обробними роботами, а також до закінчення робіт по монтажу технологічного устаткування; в місцях, схильних вібрації; в умовах агресивних середовищ і місцях з підвищеною вогкістю; в місцях з сильним магнітним полем.

До монтажу приладів, встановлюваних в щитах і пультах, пред'являються спеціальні вимоги (ОСТ 36.13--76). Наприклад, при установці на фасадній панелі щита приладів завдовжки (глибиною) більше 300 мм незалежно від їх маси або масою більше 10 кг незалежно від їх глибини їх хвостову частину закріплюють на каркасі щита. Вживаний для цього вузол кріплення (Рис.7.1, а) є опорою 6 з перфорованого профілю, яка спирається на два бічні швелери 5, закріплених на стійках 7 каркаса щита. Прилади 3 фіксують на опорі 6 хомутами 4. На малюнку показаний приклад закріплених на одній опорі двох приладів різних габаритів, внаслідок чого їх корпуси виявляються на різній відстані від опори. Для усунення цього застосовують підставки 2 з підкладками.

При установці групи приладів (Рис.7.1, б) в один ряд впритул один до одного їх притискують до опори загальним швелером за допомогою шпильок 9. Між приладами і швелером встановлюють еластичні підкладки, які оберігають прилади від пошкоджень при вібраційних навантаженнях на щит.



Рис.7.1. Приклад кріплення на каркасі щита хвостових частин одиночних приладів (а) і групи приладів (б): 1 -- фасадна панель, 2 -- підставка, 3 -- прилади, 4 -- хомут, 5 -- бічний швелер, 6 -- опора, 7 -- стоїка, 8 -- швелер, 9 -- шпилька

Апаратуру, встановлювану усередині щитів (наприклад, блоки контактних затисків, апаратуру сигналізації, трансформатори), вмонтовують на уніфікованих деталях. Деталі, на яких кріплять апаратуру (скоби, косинці, швелери), називаються основними (Рис.7.2, а). Зубчаті скоби 1 встановлюють на бічних площинах каркасів щитів, а також на поворотних рамах, косинці 2 і 4 -- на каркасах щитів в площині, паралельній фасаду, а також в корпусах пультів.

В основній полиці скоб і косинців виконані подовжні овальні отвори і трапецієвидні виступи, кожний з яких має по одному поперечному отвору. Отвори призначені для закріплення апаратів захищеного виконання, настановні отвори яких розташовані зовні зони висновків, а проводки приєднуються спереду або ззаду. Невелика відстань між сусідніми отворами дозволяє встановлювати апарати практично на будь-якій відстані один від одного.

Трапецієвидні виступи з овальними отворами служать для закріплення апаратів, настановні отвори яких знаходяться зверху і знизу корпуси в зоні висновків, а проводки приєднуються ззаду.