Автоматизация котельных установок курсовая

Обновлено: 14.05.2024

Проектирование системы автоматизации котельной

В современном мире трудно представить себе жизнь без использования топлива, причем не в первобытном смысле – путем сжигания и только, а с максимальным использованием его теплового потенциала. Имеется ввиду использование теплоты сгорания топлива для ведения технологических процессов а также в энергетических установках непосредственно или путем передачи ее с помощью промежуточного теплоносителя. Самые распространенные теплоносители – водяной пар и вода.

Содержание

Ввеление 4
Технологическая часть 5
Элементы котельных установок 5
2. Классификация котельных установок 6
2.1 Техническая часть; Цели и задачи проектирования АСУ ТП 9
2.2 Структура спроектированной АСУ ТП 9
Автоматизированная система управления : 10
2.3. Описание нижнего уровня 11
2.3 Верхний и средний уровни АСУТП 15
2.4. Комплекс технических средств 18
Объем автоматизации 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 22
Приложение 1 22

Работа содержит 1 файл

пас мое .docx

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

Курсовой проект

по дисциплине: «Проектирование автоматизированных систем»

на тему: «Проектирование системы автоматизации

котельной «Кичуй» (НГДУ «Елховнефть») »

студент группы 36-62

г. Альметьевск, 2010
Альметьевский государственный нефтяной институт

на курсовой проект

по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем

Студент: Камалов И. И. гр. 36-62

Тема : Проектирование системы автоматизации котельной «Кичуй»

Предоставить следующий материал:

Технологическая часть:описание технологического процесса с указанием всех производственных объектов автоматизации
Техническая часть: описание многоуровневой структурной схемы АСУ ТП ; задачи и функции каждого уровня; состав комплекса технических средств АСУ ТП (тип, назначение, принцип действия, основные технические характеристики); объем автоматизации объектов; SCADA-система верхнего уровня АСУ ТП (назначение, структура, состав программных компонентов.
Графическая часть: 1 лист – функциональная схема автоматизации

Е.Б. Андреев, В.Е. Попадько «Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности» - М.: Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа им. Губкина, 2004.
В.Д. Родионов, В.А. Терехов, В.Б. Яковлев «Технические средства АСУ ТП» - М.: Высшая школа, 1989.

Дата выдачи задания 11.09.10г.

Преподаватель Анохина Е.С.

Технологическая часть 5

Элементы котельных установок 5

2. Классификация котельных установок 6

2.1 Техническая часть; Цели и задачи проектирования АСУ ТП 9

2.2 Структура спроектированной АСУ ТП 9

Автоматизированная система управления : 10

2.3. Описание нижнего уровня 11

2.3 Верхний и средний уровни АСУТП 15

2.4. Комплекс технических средств 18

Объем автоматизации 20

_{СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 22}

Введение

Водяной пар используют для отопления промысловых и жилых зданий и сооружений, для производства электроэнергии, вместе с горячей водой нагнетают в пласты при добыче нефти для увеличения нефтеотдачи месторождений, разогрева эксплутационных скважин, в паровых турбинах и машинах и т.д.

Можно долго перечислять сферы применения водяного пара, но в нашей работе стоит цель разобраться как получить промышленные количества водяного пара, как работает котельная установка, как происходит автоматическое регулирование котельных установок.

Для небольших теплопотребителей источником теплоты служат промышленные и отопительные котельные. Удельный вес их в балансе теплоснабжения составляет значительно большую часть. Несмотря на строительство крупных тепловых электростанций, с каждым годом увеличивается выпуск и улучшаются конструкции котлоагрегатов малой и средней мощности, повышаются надежность и экономичность котельного оборудования, снижается металлоемкость на единицу мощности, сокращаются сроки и затраты на производство строительно-монтажных работ.

В качестве топлива для котельных установок используют угли, торф, сланцы, древесные отходы, газ и мазут. Газ и мазут – эффективные источники тепловой энергии. При их применении упрощаются конструкция и компоновка котельных установок, повышается их экономичность, сокращаются затраты на эксплуатацию.

Практическое использование паросиловых установок дало новый источник энергии и сыграло большую роль в развитии промышленного производства. Ряд теоретических и экспериментальных работ по исследованию рабочих процессов котельных установок был проведен в конце XVIII и начале XI X вв. учеными В.В.Петровым и Я.Д. Захаровым.В теплоснабжении крупных городов, районных центров, поселков котельные играют важнейшую роль. Городская сеть теплоснабжения обычно разделена на районы питания по числу ТЭЦ. В системе теплоснабжения подача тепла в жилые кварталы и промышленным предприятиям осуществляется от районных тепловых станций - крупных котельных с водогрейными котлами.

Технологическая часть

1. Элементы котельных установок

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Одни устройства являются основными и без них котельная функционировать не может, другие – можно назвать дополнительными и без них установка будет работать, но с большим расходом топлива, а следовательно, с меньшим коэффициентом полезного действия; третьи – механизмы и устройства, выполняющие вспомогательные функции.

К основным элементам котельной относятся:

котлы, заполняемые водой и обогреваемые теплом от сжигания.

Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов сгорания топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

топки, в которых сжигают топливо и получают нагретые до высоких температур дымовые газы.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

газоходы, по которым перемещаются дымовые газы и, соприкасаясь со стенками котла, отдают последним свою теплоту;
дымовые трубы, с помощью которых дымовые газы перемещаются по газоходам, а затем после охлаждения удаляются в атмосферу.

Без перечисленных элементов не может работать даже самая простая котельная установка.

К вспомогательным элементам котельной относят:

устройства топливоотдачи и пылеприготовления;
золоуловители, применяемые при сжигании твердых видов топлива и предназначенные для очистки отходящих дымовых газов
дутьевые вентиляторы, для подачи воздуха в топку котлов;
дымососы-вентиляторы, способствующие усилению тяги и тем самым уменьшению размеров дымовой трубы;
питательные устройства (насосы), для подачи воды в котлы;
устройства по очистки питательной воды, предотвращающие накипеобразование в котлах и их коррозию.
водяной экономайзер, для подогрева воды до ее поступления в котел.
воздухоподогреватель предназначен для подогрева воздуха перед его поступлением в топку горячими газами, покидающими котлоагрегат.

приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Кроме того, в котельных, работающих на жидком топливе, имеется мазутное хозяйство, а при сжигании газа – газорегуляторные станции.

2. Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от типа потребителя разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях.

Производственно- отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные отопительные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более или паровыми котлами с рабочим давлением до . Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.

Групповые отопительные котельные обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специальных зданиях.

Районные отопительные котельные предназначены для теплоснабжения крупных жилых массивов; их оборудуют сравнительно мощными водогрейными и паровыми котлами.

Рис.1.1 Схема районной отопительной котельной установки.

На рис. 1.1. приведена схема районной отопительной котельной с водогрейными котлами 1 типа ПТВМ-50 теплопроизводительностью 58 МВт. Котлы могут работать на жидком и газообразном топливе, поэтому они оборудованы горелками и форсунками 3. Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 4, приводимыми в действие электродвигателями. На каждом котле установлено 12горелок и столько же вентиляторов.

Вода в котел подается насосами 5, приводимыми в действие электродвигателями. Пройдя через поверхность нагрева, вода нагревается и поступает к потребителям, где отдает часть теплоты, и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Дымовые газы из котла удаляются в атмосферу через трубу 2. Эта котельная имеет компоновку полуоткрытого типа: нижняя часть котлов (примерно до высоты 6 м) расположена в здании, а верхняя их часть – на открытом воздухе. Внутри котельной размещают дутьевые вентиляторы, насосы, а также щит управления. На перекрытии котельной устанавливают деаэратор 6 для удаления кислорода и из воды.

Автоматизация заводской котельной установки

Понятие и строение парового котла, его назначение и функциональные особенности. Характеристика основных элементов рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке. Конструкция парового котла типа ДЕ. Методы и средства управления работой котла.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	27.06.2010
Размер файла	1,2 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Курсовая работа по дисциплине

"Автоматизация заводской котельной установки"

Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

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

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

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

2) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

4) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

5) увеличивает экономичность работы парогенератора.

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

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

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

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

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

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

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

1. Технологическая часть

1.1 Описание технологического процесса

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

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

1) процесс горения топлива,

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

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

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

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

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

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

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

Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в данном случае ширмовой и коньюктивный, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.

1.2 Описание конструкции объекта

Паровые котлы типа ДЕ паропроизводительностью 6,5 т/ч, с абсолютным давлением 1,3 МПа (14 кгс/см2) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технологических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления и горячего водоснабжения. Масса котельной установки 16,5 т, температура питательной воды 100 С, температура пара 210 С. В качестве сжигаемого топлива используют газ или мазут.

Котлы двухбарабанные вертикально-водотрубные выполнены по конструктивной схеме «Д», характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны 1, конвективный пучок и образующие топочную камеру 2 левый топочный экран (газоплотная перегородка), правый топочный экран, трубы экранирования фронтальной стенки топки и задний экран.

Снизу в топку подается нужный для сгорания топлива воздух посредством дутьевых вентиляторов 3. Процесс горения топлива протекает при высоких температурах, поэтому экранные трубы котла воспринимают значительное количество тепла путем излучения.

Продукты сгорания топлива, называемые иначе газами, поступают в котельные газоходы, при этом обогревается поверхность пароперегревателя 4, омывают трубы экономайзера 6, в котором происходит подогрев питательной воды до температуры, близкой к 200 С, поступающей в барабаны котла 1. Далее дымовые газы проходят в дымоход 5 и поступают в воздухоподогреватель 7. Из него газы через дымовую трубу выходят в атмосферу. Вода в котел подается по трубопроводу 9, газ-трубопроводу 10. Пар из барабана котла, минуя пароперегреватель 4, поступает на паропровод 11.

Одним из важнейших показателей конструкции котлоагрегата является его циркуляционная способность. Равномерная и интенсивная циркуляция воды и паровой смеси способствует смыванию со стены пузырьков пара и газа, выделяющихся из воды, а так же препятствует отложению на стенках накипи, что в свою очередь обеспечивает невысокую температуру стенок (200-400 С), ненамного превышающую температуру насыщения и еще не опасную для прочности котельной стали. Паровой котел ДЕ -10-14 Г. принадлежит к котлам естественной циркуляцией.

1.3 Обоснование необходимости контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром, характеризующим баланс, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести л нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег.

Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера.

Барабанам котла с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня воды в барабане котла определяется состоянием материального баланса, то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являются. изменение расхода питательной воды, изменение паросъема котла при изменении нагрузки потребителя, изменение паропроизводительности при изменении при изменении нагрузки топки, изменение температуры питательной воды.

Регулирование соотношения газ-воздух необходимо как чисто физически, так и экономически. Известно, что одним из важнейших процессов, происходящих в котельной установке, является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с газом посредством дутьевого вентилятора. Соотношение газ-воздух примерно составляет 1.10. При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. Не сгоревший газ будет выбрасываться в атмосферу, что экономически и экологически не допустимо. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки, хотя газ будет сгорать полностью, но в этом случае остатки воздуха будут образовывать двуокись азота, что экологически недопустимо, так как это соединение вредно для человека и окружающей среды.

Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом, то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения (примерно 4 мм.вод. ст.). При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.

В питательной воде растворены соли, допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в котловой воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам - твердое вещество, кристаллизующееся в котловой воде. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях барабана и коллекторов.

Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой, которая в данном случае автоматически не регулируется. Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом, доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде, тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередь зависит от доли добавочной воды, в которую входит, в частности, доля теряемой продувочной воды.

Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов котла, физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например при упуске воды из барабана, уровень воды в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция и вызван пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора, интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела.

Надежность защиты в значительной мере определяется количеством, схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются на действующие на останов парогенератора; снижение нагрузки парогенератора; выполняющие локальные операции.

2. Общая характеристика объекта управления и классификация переменных величин

Парогенератор представляет собой теплотехнологическое устройство, преобразующее воду в пар заданных параметров с помощью теплоты сгорания топлива.

Объектом управления является процесс преобразования воды в пар, характеризуемый входными и выходными параметрами:

Автоматизация котельной установки

К вспомогательным службам КС газопроводов относятся котельные установки, система водоснабжения, система пожаротушения, источники энергоснабжения. В данной курсовой работе будет рассматриваться автоматизация котельных установок.
Системы отопления являются крупнейшим потребителем топлива в народном хозяйстве. Ежегодно в городах и поселках страны на отопление зданий расходуются десятки миллионов тонн топлива. В связи с этим осуществление мероприятий, направленных на сокращение расходов топлива в отопительных установках, имеет большое народнохозяйственное значение.

Содержание работы

Введение…………………………………………………………………4
Описание технологического процесса…………………………………6
Анализ технологического процесса с целью выбора параметров контроля и управления………………………………………………….9
Построение математической модели технологического процесса…..11
Выбор критерия оценки эффективности средств контроля и управления…………………………………………………………….12
Определение закона распределения технологических параметров…14
Определение обьеденяемости выборок по различным пунктам рассматриваемого участка производства……………………………..15
Выбор структуры регулирования и расчета САР…………………….16
7.1. Определение передаточной функции по кривой разгона……….16
7.2. Моделирование одноконтурной САР…………………………….17
7.3. Моделирование каскадной САР…………………………………..21
8. Расчет исполнительного механизма…………………………………. 22
9. Выбор комплекса технических средств……………………………… 27
Заключение………………………………………………………………30
Используемой литературы………………………………………. 31

Файлы: 1 файл

курсовик атк.doc

Описание технологического процесса…………………………………6
Анализ технологического процесса с целью выбора параметров контроля и управления…………………………………………………. 9
Построение математической модели технологического процесса…..11
Выбор критерия оценки эффективности средств контроля и управления…………………………………………………… ……….12
Определение закона распределения технологических параметров…14
Определение обьеденяемости выборок по различным пунктам рассматриваемого участка производства……………………………..15
Выбор структуры регулирования и расчета САР…………………….16

7.1. Определение передаточной функции по кривой разгона……….16

7.2. Моделирование одноконтурной САР…………………………….17

7.3. Моделирование каскадной САР…………………………………..21

8. Расчет исполнительного механизма…………………………………. 22

9. Выбор комплекса технических средств……………………………… 27

Используемой литературы………………… ……………………. 31

Заказная спецификация на средства автоматизации ….………………..32

Системы отопления являются крупнейшим потребителем топлива в народном хозяйстве. Ежегодно в городах и поселках страны на отопление зданий расходуются десятки миллионов тонн топлива. В связи с этим осуществление мероприятий, направленных на сокращение расходов топлива в отопительных установках, имеет большое народнохозяйственное значение.

Эффективным средством для решения этой задачи является внедрение автоматизации процессов регулирования расхода тепла. Если принять, что автоматизация отопительных установок и систем даст возможность уменьшить перегрев отапливаемых помещений всего на 1˚С, то для средних климатических условий страны это составит около 4% от общего годового расхода топлива на нужды отопления. В действительности размер экономии топлива при правильной организации автоматического регулирования расхода тепла превышает 10 %. В связи с этим представляется возможным получить годовую экономию топлива, как минимум, 4-5 млн.т.

В последние годы все большее внимание уделяется вопросам комплексной автоматизации промышленных котельных. И это не случайно: в «малой энергетике» сжигается свыше 50% всего топлива, добываемого в стране. Учитывая, что автоматизация процессов горения дает до 10% экономии топлива, становится ясным повышенный интерес к комплексной автоматизации котельных.

Комплексная автоматизация котельных может быть наиболее успешно осуществлена лишь при наличии недорогих высоконадежных, по возможности универсальных средств автоматизации, серийно освоенных промышленностью.

До 1965г. Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА) для промышленных котельных выпускалась автоматика типа АГКММ (автоматика горения котлов малой мощности): электрогидравлическая система автоматики, включающая регуляторы давления пара, воздуха и разрежения. Начиная с 1964 г., завод МЗТА перешел на

производство электронногидравлической системы авторегулирования «Кристалл».

Система авторегулирования «Кристалл» более универсальна и включает регуляторы питания, горения и температуры, что позволяет использовать ее при автоматизации как собственно котла, так и вспомогательного оборудования котельной.

1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Назначение котельного агрегата состоит в получении пара для целей технологии и отопления производственных помещений. Получение пара из воды слагается из трех физических процессов: а) подогрева воды до температуры кипения; б) кипения воды, когда жидкая фаза переходит в насыщенный пар; в) перегрева пара до заданной температуры.

Необходимое для этого тепло выделяется при сгорании топлива в топочной камере; Передача тепла от продуктов сгорания к поверхностям нагрева происходит в результате всех видов теплообмена: радиационного, конвективного и теплопроводности.

Подогрев воды происходит в экономайзере, парообразование — в экранах, перегрев пара — в пароперегревателе. Каждый из этих конструктивных элементов котлоагрегата участвует в превращении теплоты сгорания топлива в тепловую энергию водяного пара. Теплообмен во всех этих элементах происходит при высоких температурах стенок поверхностей нагрева, находящихся одновременно и под действием давления воды или пара. Тяжелые условия работы ставят особые требования к поддержанию температуры металла стенок труб в пределах допустимых величин по условиям прочности. Это достигается путем создания устойчивого движения воды и пара внутри трубной системы котлоагрегата за счет разности удельных весов вышеуказанных компонентов.

Процесс получения пара протекает в следующем порядке. Центробежными насосами питательная вода непрерывно подается в барабан котла, ее давление выше давления вырабатываемого пара. Прежде чем попасть в барабан котла, питательная вода проходит через экономайзер, подогреваясь в нем до температуры кипения. Барабан котла служит распределителем котловой воды и сборником образующегося пара. С помощью опускных (необогреваемых) труб вода из барабана поступает в нижние коллекторы (их два), к которым присоединяются трубы экранов, вертикально установленные по внутренним стенкам топочной камеры. Другим концом экранные трубы присоединяются к барабанам котла. Как уже говорилось, экранные трубы представляют поверхность нагрева котла и предназначены для получения пара, кроме того, они защищают стенки топочной камеры от воздействия высоких температур и вредного влияния расплавленной золы. В результате радиационного нагрева экранных труб находящаяся в них вода закипает, образовавшиеся пузырьки пара стремятся вверх, увлекая за собой еще не вскипевшую воду.

По направлению к барабану котла в трубах экрана образуется поток пароводяной смеси. Так как гидростатическое давление пароводяной смеси (эмульсии) в экранных трубах меньше, чем вес столба воды в опускных трубах, то в замкнутой гидравлической системе (барабан котла — опускные трубы — нижние коллекторы — экранные трубы -барабан котла) образуется устойчивое движение — естественная циркуляция.

Пар из барабана котла направляется в пароперегреватель, предназначенный для повышения температуры пара до заданного значения за счет охлаждения продуктов сгорания. Поддержание допустимой температуры металла стенок труб достигается выбором соответствующих скоростей пара в змеевиках, а также расположением наиболее опасных участков в зоне не очень высоких температур.

Итак, продукты сгорания, образующиеся в результате горения топлива, сначала охлаждаются в топочной камере, отдавая тепло радиацией экранным трубам, затем они охлаждаются за счет конвекции, проходя пароперегреватель и экономайзер. Дымовые газы (продукты сгорания) из топки отсасываются дымососом и выбрасываются через дымовую трубы в атмосферу. Для обеспечения нормального режима горения топлива в топку вентилятором подается воздух. Таким образом, в топку котла подаются топливо и воздух, а отсасываются дымовые газы; в барабан котла подается питательная вода, а отбирается водяной пар.

Проектируемые в последнее время паровые котельные чаще всего предназначены для одновременного отпуска пара и горячей воды, поэтому в их тепловых схемах имеются установки для подогрева воды. Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами для потребителей пара и горячей воды представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами.

1 — паровой котел; 2 — деаэратор питательной воды; 3 — деаэратор подпиточной воды; 4 — охладитель выпа-ра; 5 — насос сырой воды; 6 — насос питательный; 7 — насос подпиточный; 8 — насос сетевой; 9 — насос кон-денсатный; 10 - бак конденсатный; 11 — охладитель продувочной воды; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — подогреватель химически очищенной воды; 14 — охладитель подпиточной воды; 15 — охладитель конденсата; 16 — подогреватель сетевой воды; 17 — РОУ; 18 — сепаратор непрерывной продувки.

Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30-40 м вод. ст. Если напор сырой воды недостаточен, предусматривают установку насосов сырой воды 5.

Сырая вода подогревается в охладителе непрерывной продувки из паровых котлов 11 и в пароводяном подогревателе сырой воды 12 до температуры 20—30° С. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ), и часть ее направляется в подогреватель химически очищенной воды 13 этого потока (часть проходит через охладитель выпара деаэратора 4) и поступает в головку деаэратора питательной воды 2. В этот деаэратор направлены также потоки конденсата и пар после РОУ (17) с давлением 1,5

кгс/см2 для подогрева деаэрируемой воды до 104° С. Деаэрированная вода при помощи питательных насосов 6 подается в водяные экономайзеры паровых котлов и к охладителю РОУ. Часть выработанного котлами пара редуцируется в РОУ и расходуется для подогрева сырой воды и деаэрации. Вторая часть потока химически очищенной воды подогревается в подогревателе 14, частично в охладителе выпара 4 и направляется в деаэратор подпиточной воды для тепловых сетей 3. Так как температура подпиточной воды обычно ниже 100° С, вода после этого деаэратора проходит водо-водяной теплообменник 14 и подогревает химически очищенную воду. Подпиточным насосом 7 вода подается в трубопровод перед сетевыми насосами 8, которые прокачивают сетевую воду сначала через охладитель конденсата 15 и затем через подогреватель сетевой воды 16, откуда вода идет в тепловые сети. Деаэратор подпиточной воды 3 также использует пар низкого давления.

При закрытой системе теплоснабжения расход воды на подпитку тепловых сетей обычно незначителен. В этом случае довольно часто не выделяют отдельного деаэратора для подготовки подпиточной воды тепловых сетей, а используют деаэратор питательной воды паровых котлов.

На приведенной схеме (рисунок 1) предусматривается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.

Для этой цели устанавливается сепаратор непрерывной продувки 18, в котором вода частично испаряется за счет снижения ее давления от 14 до 1,5 кгс/см2. Образующийся пар отводится в паровое пространство деаэратора, горячая вода направляется в водо-водяной подогреватель сырой воды 11. Охлажденная продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец.

Автоматизация котельных установок курсовая

Введение

В современной промышленности автоматизация занимает ведущие места во всех отраслях. Особенно в теплоэнергетическом комплексе.

Автоматическое управление является одним из главнейших направлений развития современной техники. Она обеспечивает повышение производительности труда, снижение себестоимости выпускаемой продукции, повышает производительность оборудования, снижает брак и отходы производства, уменьшает численность рабочего персонала, улучшает условия труда, снижает аварийность и повышает эффективность ведения технологического процесса.

Современное промышленное производство невозможно без автоматизации. Широта автоматизации управления различными процессами на том или ином предприятии или объекте, во многом характеризует общий уровень и совершенство данного технологического объекта. Облегчая труд человека, повышая культуру труда, во всех её видах, устраняя различая между физическим и умственным трудом. Автоматизация в то же время в десятки раз повышает производительность труда, позволяет полнее удовлетворять многообразные потребности человека.

При автоматизации котельной автоматизируются все основные и вспомогательные технологические процессы. Это ведет к освобождению обслуживающего персонала от необходимости регулировать эти процессы вручную. Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключая случаи травматизма, предупреждая загрязнение атмосферного воздуха. В последние годы все больше внимания уделяется вопросам комплексной автоматизации промышленных котельных.

Общая часть

Описание технологического процесса по структурной схеме.

Назначение процесса и описание его по структурной схеме.

Процесс предназначен для выработки пара с технологическими параметрами следующего характера:

давление 1,3 МПа
температура 180°С
расход 20 т/ч

Воздух к горелкам котла нагнетается вентилятором под давлением 65-195 кПа В летний период года забор воздуха берётся с улицы. В зимнее время года из помещения котельной.

Топливо (в данном технологическом процессе это природный газ) поступает к горелкам котла под давлением 60-180 кПа

Рабочее соотношение топливо воздух указывается в режимной карте.

В горелках котла происходит пропорциональное смешивание топлива с воздухом.

Передача теплоты от продуктов сгорания к воде, пароводяной смеси, пару, движущейся в элементах котла, осуществляется за счёт теплопроводности и конвекции, происходящих одновременно. Через металлические стенки, а также внешние и внутренние загрязнения теплота передаётся теплопроводностью.

При сжигании газа источником излучения является объём его горящего факела и получаемые продукты сгорания. При этом интенсивность излучения факела зависит от состава газа и условий протекания процесса.

Питательная вода после ХВО и деаэрации подается питательными насосами в верхний барабан котла. Далее по спускным трубам она начинает циркуляцию. Под действием температуры в топочной камере конвективные пучки, состоящие из спускных и подъемных труб, нагреваются. Вода нагревается и, из-за разности плотностей холодной и горячей воды, она поднимается по подъемным трубам, в процессе подъема она испаряется и до барабана доходит в виде пара. Для избегания смешения воды и пара, в барабане предусмотрены сепараторы. Далее пар, по паропроводу, поступает в паровой коллектор. Дымовые газы, получаемые в процессе горения, направляются в экономайзер, для предварительного подогревания питательной воды. Воздух подается отдельно к каждой горелке вентилятором. За котлом установлен дымосос, для обеспечения разрежения в топке.

На нижнем барабане котла установлена следующая арматура :

Вентиль слива барабана
Вентиль с обратными клапанами на линии подачи пара на прогрев барабана

На нижнем барабане котла, имеются две продувочные линии с двумя запорными вентилями. Котел имеет девять продувочных точек для произведения периодической продувки.

Читайте также: