Описание технологического процесса.

Содержание

Введение. 4

1. Описание технологического процесса. 6

2. Обоснование выбора схемы.. 13

3. Определение параметров объекта регулирования. 15

3.1 Выбор типового регулятора АСР и определение параметров его настройки для заданного технологического параметра. 17

3.2 Определение параметров настройки П – регулятора. 18

3.3 Анализ динамических характеристик АСР с типовым регулятором. 21

4. Описание выбранных технических средств автоматизации. 24

5. Используемые датчики в САУ.. 35

Заключение. 38

Список использованной литературы.. 40

Введение

Ускорение научно-технического прогресса рассматривается как главное направление экономиче­ской стратегии Российского государства, основной рычаг интенсификации промышленности и повышения ее эффективности. Одним из главных средств интенсификации в промышленности является концентрация ресурсов на важнейших направлениях научно-технического прогресса, к которым отнесена и комплексная автоматизация производства. Автоматизированные системы управления оборудованием и технологическими процессами внедряют во все без исключения отрасли промышленного произ­водства.

Характерные особенности современного этапа автоматизации состоят в том, что она опирается на революцию в электронно-вычислительной технике, на самое широкое использо­вание мини- и микро-ЭВМ, а также на быстрое развитие робото­техники и гибких производственных систем.

Применение современных средств и систем автоматизации по­зволяет решать следующие задачи:

-1 вести процесс с производительностью, максимально достижи­мой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств ис­ходных материалов и полуфабрикатов, изменений в окружающей среде, ошибки операторов;

- управлять процессом, постоянно учитывая динамику производ­ственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т. п.;

- автоматически управлять процессами в условиях, вредных или опасных для человека.

Широкое внедрение систем автоматизации приносит промышленности кроме прямого экономического эффекта существенный организационный эффект, так как требует специалистов высокой квалификации, и, следовательно, повышает общий уровень органи­зации производства (уменьшает степень

неупорядоченности) и его культуры, улучшает стиль и эффективность руководства и т.д.

Уровень механизации и автоматизации производственных про­цессов сегодня является одним из важнейших показателей научно-технического прогресса в стране.

Описание технологического процесса.

Паровые котлы типа ДЕ паропроизводительностью 10 т/ч, с абсолютным давлением 1,4 МПа (14 кгс/см2) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технологических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления и горячего водоснабжения.

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 200⁰ С, поступающей в барабаны котла 1.Далее дымовые газы проходят в дымоход 5 и поступают в воздухоподогреватель7.Из него газы через дымовую трубу выходят в атмосферу. Вода в котел подается по трубопроводу 9, газ-трубопроводу10.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.

Водяной пар соответствующего давления и температуры (или горячую воду заданной температуры) получают в котельной установке, представляющей собой совокупность устройств и механизмов для сжигания топлива и получения пара. Котельная установка состоит из одного или нескольких рабочих и резервных котельных агрегатов и вспомогательного оборудования, размещаемого в пределах котельного цеха или вне его. Общее представление о рабочем процессе котельного агрегата на жидком или газообразном топливе дает схема котельного агрегата с основными и вспомогательными устройствами. Жидкое или газообразное топливо по топливопроводам котельной и котельного агрегата подается в мазутные форсунки или газовые горелки и по мере выхода из них сгорает в виде факела в топочной камере.

Стены топочной камеры покрыты трубами , называемыми топочными экранами. В результате непрерывного горения топлива в топочной камере образуются нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания. Продукты сгорания снаружи омывают экранные трубы и излучением (радиацией) и частично конвективным путем передают теплоту воде и пароводяной смеси, циркулирующим внутри этих труб.

Продукты сгорания, охлажденные в топке до температуры 1000-1200°С, непрерывно двигаясь по газоходам котельного агрегата, омывают вначале разреженный пучок кипятильных труб , затем трубы пароперегревателя , экономайзера и воздухоподогревателя, охлаждаются до температуры 150-200°С и дымососом через дымовую трубу удаляются в атмосферу.

Питательная вода (конденсат и добавочная предварительно подготовленная вода) после подогрева питательным насосом подается в коллектор водяного экономайзера. В экономайзере вода нагревается до температуры, близкой к температуре кипения при давлении в барабане котла, а иногда частично испаряется в экономайзерах кипящего типа и направляется в барабан котла, к которому присоединены трубы топочных экранов и фестона. Из этих труб в барабан котла поступает образовавшаяся пароводяная смесь. В барабане происходит отделение (сепарация) пара от воды. Насыщенный пар затем направляется в сборный коллектор и пароперегреватель, где он перегревается до заданной температуры. Перегретый пар из змеевиков пароперегревателя поступает в сборный коллектор. Отсюда он через главный запорный вентиль по паропроводу котельного агрегата направляется в главный паропровод котельной к потребителям. Отделившаяся от пара в барабане котла вода смешивается с питательной водой, по не обогреваемым опускным трубам подводится к коллекторам 6 экранов и из них поступает в подъемные экранные трубы и фестон, где частично испаряется образуя пароводяную смесь. Полученная пароводяная смесь снова поступает в барабан котла.

Последний элемент котельного агрегата по ходу газообразных продуктов сгорания – воздухоподогреватель. Воздух в него подается дутьевым вентилятором, и после подогрева до заданной температуры по воздухопроводу направляется в топку.

Управление рабочим процессом котельных агрегатов, нормальная и бесперебойная их эксплуатация обеспечиваются необходимыми контрольно-измерительными приборами, аппаратурой и средствами автоматики.

Необходимость в тех или иных вспомогательных устройствах и их элементах зависит от назначения котельной установки, вида топлива и способа его сжигания. Основными параметрами котлов являются: паропроизводительность, давление и температура питательной воды, КПД.

Принцип работы котельной установки

Рассмотрим процесс получения пара с заданными параметрами в котельной, работающей на газовом топливе и оборудованной приборами системы «Кристалл». Газ от газораспределительного пункта поступает в топку котла, где сгорает, выделяя соответствующее количество тепла. Воздух, необходимый для горения топлива, нагнетают дутьевым вентилятором в воздухонагреватель, расположенный в последнем газоходе котла. Воздухонагреватель, воспринимая тепло отходящих газов и передовая его воздуху, во первых уменьшает потерю тепла с отходящими газами, во вторых, улучшает условия сгорания топлива за счет подачи подогретого воздуха в топку котла. При этом повышается температура горения и коэффициент полезного действия установки. Часть тепла в топке отдается испарительной поверхности котла – экрану, закрывающему стенки топки. Непрерывно циркулирующая в экране вода образует проводящую смесь, которая отводится в барабан котла. В барабане пар отделяется от воды – получается так называемый насыщенный пар, поступающий в главную паровую магистраль. Выходящие из топки дымовые газы омывают змеевиковый водяной экономайзер, в котором подогревается питательная вода. Подогрев воды в экономайзере целесообразен с точки зрения экономии топлива. После экономайзера отходящие газы омывают воздухоподогреватель и отсасываются дымососом в атмосферу.

Паровой котел является устройством, которое работает в сложных условиях – при высокой температуре в топке и значительным давлением пара. Нарушение нормального режима работы котельной установки может вызвать аварию. Поэтому на каждой котельной установке предусмотрен ряд приборов, подающих команду на прекращение подачи топлива к горелкам котла при следующих условиях:

1) При повышении давления в котле сверхдопустимого;

2) При понижении уровня воды в котле;

3) При понижении или повышении давления в линии подачи топлива к горелкам котла;

4) При уменьшении давления воздуха в горелках;

5) При погасании или отрыве пламени горелок или запальников.

Для управлением оборудованием и контроля его работы котельная оснащена контрольно-измерительными приборами и приборами автоматики. Схемой автоматизации котла предусмотрены следующие основные точки контроля:

1) Контроль и сигнализация давления газа (Поз. 9 и 3), идущего от газораспределительного пункта (ГРП); снижение давления газа может привести к погасанию факела и возникновению взрывоопасной смеси газа и воздуха;

2) Контроль наличия пламени в топке (Поз. 8) для тех же целей, что и в п.1;

3) Контроль разрежения в топке котла (Поз. 11); снижение разрежения приводит к неустойчивому горению факела, а также к возможности проникания в помещение котельной дымовых газов;

4) Измерение разрежения дымовых газов до и после водяного экономайзера (Поз. 14) для наблюдения работы дымососа;

5) Измерение температуры отходящих газов до и после водяного экономайзера (Поз. 15)

6) Измерение содержания СО₂ (Поз. 13) в отходящих газах для контроля полноты сгорания газа в топке котла;

7) Измерение давления питательной воды (Поз. 10) для обеспечения поддержания нормального уровня воды в барабане котла;

8) Измерение температуры питательной воды до и после водяного экономайзера (Поз. 16,17);

9) Контроль уровня питательной воды в барабане котла (Поз. 5) и сигнализация при его отклонении от заданного предела;

10) Контроль давления пара и сигнализация при его повышении (Поз. 4)

11) Измерение расхода пара (Поз. 7).

При помощи регуляторов в котлоагрегате производят автоматическое регулирование давление пара (Поз. 1) разрежения (Поз. 12) и уровня питательной воды в барабане котла (Поз. 6).

Для безопасной работы котла необходима сигнализация (рис.1) отклонения следующих параметров от нормы:

1) Понижение давления газа, идущего от ГРП;

2) Уменьшение разрежения в топке котла;

3) Повышение давления пара в барабане котла;

4) Отклонения уровня воды в барабане котла;

5) Погасания факела в топке.

При понижении давления газа, идущего от ГРП, ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/см²) замыкается контакт прибора СПДС, срабатывает реле 1РП и замыкает свой разомкнутый контакт 1РП1. При этом замыкается цепь светового табло 1ТС и загорается сигнальная лампочка, подающая сигнал «Давление ниже нормы».

При разряжении в топке ниже 20 Па (2 мм вод. ст.) замыкается контакт прибора СПДМ, срабатывает реле 2РП и замыкает свой разомкнутый контакт 2РП1. При замыкании контакта загорается сигнальная лампочка светового табло 2ТС, подающее сигнал «Разрежение ниже нормы».

При повышении давления пара в барабане котла выше нормы замыкается контакт пробора ЭКМ, срабатывает реле 3РП и замыкает свой разомкнутый контакт 3РП1. При этом замыкается цепь светового табло 3ТС и загорается сигнальная лампочка, подающая сигнал «Давление выше нормы».

При повышении уровня воды в барабане котла до аварийного значения замыкается контакт прибора ДСП, срабатывает реле 4РП и замыкает своим контактом 4РП1 цепь светового табло 4ТС. При этом загорается сигнальная лампочка, подающая сигнал «Аварийный уровень».

При погасании факела в топке контакт контрольного прибора замыкается, срабатывает реле 5РП и своим контактом 5РП1 замыкает цепь светового табло 5ТС. Загорается сигнальная лампочка, подающий сигнал «Факела нет».

Наличие подобной сигнализации позволяет обслуживающему персоналу получить информацию о местах нарушения нормального режима работы и устранять различные неисправности.

Обоснование выбора схемы

Выбираем контур регулирования производительности перегрева пара из общего процесса регулирования, (Рис.3).

На основе функциональной схемы контура регулирования САР процесса производительности перегрева пара, составим структурно-функциональную схему (Рис.4), для определения автоматического регулятора.

На структурно-функциональной схеме приняты следующие обозначения:

З – Задатчик

РО – регулирующий орган

ИМ – исполнительный механизм

ТОУ – технологический объект управления

Т – датчик температуры.

В системе автоматизации процесса перегрева пара предъявляются специальные требования, которые должны обеспечить следующие положительные эффекты:

1. сокращение расхода топлива

2. увеличения производительности котлов

3. уменьшения аварийных ситуаций

Для анализа САР процесса производства добавок, составим алгоритмическую схему (Рис.5).