Файл: Курсовая работа Формирование систем автоматического управления котлом отопления.docx
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 253
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Анализ автоматизируемого технологического процесса управления котельной
1.2 Обоснование разработки САУ ТП автоматической котельной
1.3 Технологическая карта существующего (или планируемого ) процесса. САУ ТП
1.4 Описание средств разработки САУ ТП
2.1 Технологическая карта разработанного ТП
2.2 Функциональная блок схема сформированой САУ ТП
2.3 Обоснование и выбор элементов САУ ТП
4. Требования безопасности и охраны труда при монтаже и наладке средств автоматизации
подпитки возврата из теплосети, например, в случае наличия утечек теплоносителя, автоматизированная отопительная установка содержит узел подпитки, включающий демпферно-подпиточный бак 12, расположенный в верхней части металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 и связанный трубопроводом 13 с выходом воды из узла водоподготовки 11. Кроме того, демпферно-подпиточный бак 12 связан трубопроводом подпиточной воды 14, содержащим рабочий 15 и резервный (не показан) подпиточные насосы, с входом рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса. Также демпферно-подпиточный бак 12 предназначен для компенсации температурного расширения теплоносителя. Трубопроводы прямой 6 и обратной 7 сетевой воды соединены между собой трубопроводом 24 с возможностью осуществления регулируемого подмеса воды из трубопровода обратной сетевой воды 7 в трубопровод прямой сетевой воды 6, например, посредством трехходового клапана 25. Для очистки воды, поступающей в автоматизированную отопительную установку, на входе трубопровода обратной сетевой воды 7 и входе трубопровода исходной воды 9 установлены сетчатые фильтры 26. Для обеспечения температуры сетевой воды на входе в котлы не ниже заданного значения, например, не ниже 70°C, в целях предотвращения внешней низкотемпературной коррозии, возникающей в результате образования на поверхностях нагрева капель или пленки влаги, вступающих в реакцию с металлической поверхностью, каждый из отопительных котлов 2 содержит трубопровод 17, соединяющий вход и выход отопительного котла 2. Трубопровод 17 содержит насос рециркуляции 18, подающий часть нагретой в отопительном котле 2 воды обратно на вход отопительного котла 2. Кроме того, автоматизированная отопительная установка содержит запорно-регулирующую арматуру (не показана). Автоматизированная отопительная установка кроме вышеперечисленного, содержит узлы учета тепла, топлива и электроэнергии (не показаны). Узел учета тепла (не показан) включает тепловой счетчик-регистратор типа «Взлет» TCP-M, который обеспечивает вычисление количества тепловой энергии и массы теплоносителя, среднечасовых и среднесуточных значений параметров, накопление архивных и отчетных параметров, времени работы прибора
, вывод данных на индикатор. Узел учета топлива (не показан) включает два счетчика-расходомера топлива 27 «Contoil control VZO-20», предназначенных для организации учета расхода жидкого топлива, установленных на трубопроводы подвода 20 и отвода 21 жидкого топлива. Также узел учета топлива (не показан) включает комплекс для измерения количества газа 28, например, «СГ-ЭКВз», предназначенный для учета расхода природного газа и, обеспечивающий автоматическое измерение приведенного и рабочего объема газа, абсолютного давления, температуры, введение поправок на состав и удельную теплоту сгорания газа, относительную плотность, регистрацию основных измеренных параметров - давления и температуры с фиксацией даты измерения. Узел учета электроэнергии (не показан) включает два счетчика электрической энергии «Меркурий 236 ART» (для учета электроэнергии от основного и резервного источника энергоснабжения), предназначенные для учета активной и реактивной электроэнергии в прямом направлении в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока с возможностью тарифного учета по зонам суток, долговременного хранения и передачи накопленной информации в блок автоматики и электропитания (не показан). Также автоматизированная отопительная установка содержит узлы охранной и пожарной сигнализации (не показаны).
Автоматизированная отопительная установка работает следующим образом.
Производят монтаж металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 (фиг. 1) из двух секций (не показаны), предварительно демонтировав металлические листы со стыковочных (межсекционных) сторон контейнеров и с окон. К газоходам 5 (фиг. 2) отопительных котлов 2 подсоединяют нижние секции (не показаны) дымовых труб 3, на которые, в свою очередь, монтируются верхние секции (не показаны). Производят подключение автоматизированной отопительной установки к трубопроводам теплосети, к источнику исходной воды, например, к производственному водопроводу, к источникам энергоснабжения (основного и резервного) и газоснабжения, к баку для жидкого топлива 16.
Подают воду из технического водопровода через сетчатый фильтр 26 по трубопроводу исходной воды 9 к узлу водоподготовки 11. При давлении воды в техническом водопроводе ниже необходимого для нормальной работы узла водоподготовки 11 включают насос исходной воды 10, который создает необходимое давление. После узла водоподготовки 11 вода с необходимыми показателями по трубопроводу 13 подается в узел подпитки (не показан), а именно в демпферно-подпиточный бак 12 и далее, в случае необходимости восполнения утечек в трубопроводе обратной сетевой воды 7 и обеспечения постоянного давления перед рабочим 8 (резервным (не показан)) сетевым насосом, по трубопроводу подпиточной воды 14 посредством рабочего 15 или резервного (не показан) подпиточного насоса подается на всас рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса. Температурное расширение теплоносителя в теплосети компенсируется демпферно-подпиточным баком 12 за счет того, что он сообщен с атмосферой и обладает достаточным свободным объемом для наполнения излишками теплоносителя из теплосети, например, при срабатывании регулятора давления (не показан), установленного на трубопроводе подпиточной воды 14. Наличие узла подпитки (не показан) обеспечивает возможность аварийной подпитки теплосети водой с необходимыми показателями, что позволяет избежать заполнения теплосети неподготовленной водой, способствующей образованию накипи, известкового налета и коррозии внутри трубопроводов и отопительных котлов 2, а также позволяет защитить трубопроводы и оборудование автоматизированной отопительной установки от температурного расширения теплоносителя. В результате повышаются эффективность и экономичность отопления, а также повышается надежность работы автоматизированной отопительной установки.
Выполнению операций технологического процесса отопления зданий и сооружений предшествует закрывание-открывание соответствующей запорно-регулирующей арматуры (не показана).
Управление насосным, запорно-регулирующим и другим оборудованием автоматизированной отопительной установки производится блоком автоматики и электропитания (не показан).
Рабочим 8 (резервным (не показан)) сетевым насосом вода из теплосети по трубопроводу обратной сетевой воды 7 подается к отопительным котлам 2, в которых происходит нагрев воды до заданной температуры. Для регулирования подачи рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса и его плавного запуска-останова используют частотно-регулируемый привод (не показан), которым оборудован насос, благодаря чему снижаются гидравлические нагрузки в трубопроводах, увеличивается срок службы рабочего 8 (резервного) сетевого насоса, а также снижается расход электроэнергии.
Нагрев воды в каждом из отопительных котлов 2 осуществляется с помощью горелочного устройства 4, управляемого блоком автоматики и электропитания (не показан). Жидкое топливо, например, нефть, для каждого из горелочных устройств 4 подается при помощи насосной станции 19 из бака для жидкого топлива 16 по трубопроводу подвода 20 жидкого топлива, а излишки топлива, неизрасходованные в горелочном устройстве 4, возвращаются в бак для жидкого топлива 16 по трубопроводу отвода 21 жидкого топлива. При помощи счетчиков-расходомеров топлива 27 «Contoil control VZO-20», установленных на трубопроводах подвода 20 и отвода 21 жидкого топлива измеряют расход жидкого топлива поступившего к горелочным устройствам 4 и возвратившегося назад в бак для жидкого топлива 16, а вычисление итогового расхода производится блоком автоматики и электропитания (не показан). Природный газ подается к каждому из горелочных устройств 4 по трубопроводу подвода газа 22. Учет расхода природного газа производится комплексом для измерения количества газа 28 «СГ-ЭКВз», установленным на трубопроводе подвода газа 22. Для поддержания постоянным выходного давления природного газа, подаваемого к горелочным устройствам 4, используют регулятор давления 23, установленный на трубопроводе подвода газа 22. Отработанные дымовые газы из каждого отопительного котла 2 поступают через дымоход 5 в дымовую трубу 3, и выводятся в атмосферу.
Учет электроэнергии производят при помощи двух счетчиков электрической энергии «Меркурий 236 ART» (не показан), одним из которых ведут учет электроэнергии полученной от основного источника энергоснабжения, а вторым - от резервного.
Для оптимизации процесса горения путем автоматического поддержания оптимального соотношения «топливо-воздух» во всем диапазоне нагрузок используют электронную систему управления с регулированием уровня кислорода в дымовых газах «Oilon WiseDrive 200» (не показана), которой оборудовано каждое горелочное устройство 4, благодаря чему повышается КПД отопительных котлов 2 и снижается расход топлива.
Для регулирования температуры подаваемого в теплосеть теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха используют трехходовой клапан 25, установленный на трубопроводе прямой сетевой воды 6, который посредством трубопровода 24 соединен с участком трубопровода обратной сетевой воды 7, расположенным после рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса. Таким образом, каждое из горелочных устройств 4 работает в устоявшемся оптимальном режиме работы, нагревая воду в отопительном котле 2 до определенной заданной температуры. В случае изменения температуры наружного воздуха в сторону потепления необходимо уменьшить температуру подаваемого в теплосеть теплоносителя для этого производят подмешивание части воды из трубопровода обратной сетевой воды 7 в трубопровод прямой сетевой воды 6. При понижении температуры окружающего воздуха уменьшают подмес из трубопровода обратной сетевой воды 7 в трубопровод прямой сетевой воды 6, а при необходимости, прекращают подмес и постепенно увеличивают нагрузку на горелочные устройства 4. В результате сохранения устоявшегося режима работы каждого горелочного устройства 4 без резких перепадов нагрузки увеличивается срок службы горелочных устройств 4, снижается расход топлива, и повышается эффективность отопления.
Для предотвращения внешней низкотемпературной коррозии, возникающей в результате образования на поверхностях нагрева капель или пленки влаги, вступающих в реакцию с металлической поверхностью, обеспечивают температуру сетевой воды на входе в отопительные котлы 2 не ниже заданного значения, например, не ниже 70°C. Для этого насосом рециркуляции 18 по трубопроводу 17 подают часть нагретой воды с выхода отопительного котла 2 обратно на вход.
По трубопроводу прямой сетевой воды 6 вода заданной температуры подается в теплосеть и циркулирует в ней, благодаря давлению, создаваемому рабочим 8 (резервным (не показан)) сетевым насосом.
, вывод данных на индикатор. Узел учета топлива (не показан) включает два счетчика-расходомера топлива 27 «Contoil control VZO-20», предназначенных для организации учета расхода жидкого топлива, установленных на трубопроводы подвода 20 и отвода 21 жидкого топлива. Также узел учета топлива (не показан) включает комплекс для измерения количества газа 28, например, «СГ-ЭКВз», предназначенный для учета расхода природного газа и, обеспечивающий автоматическое измерение приведенного и рабочего объема газа, абсолютного давления, температуры, введение поправок на состав и удельную теплоту сгорания газа, относительную плотность, регистрацию основных измеренных параметров - давления и температуры с фиксацией даты измерения. Узел учета электроэнергии (не показан) включает два счетчика электрической энергии «Меркурий 236 ART» (для учета электроэнергии от основного и резервного источника энергоснабжения), предназначенные для учета активной и реактивной электроэнергии в прямом направлении в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока с возможностью тарифного учета по зонам суток, долговременного хранения и передачи накопленной информации в блок автоматики и электропитания (не показан). Также автоматизированная отопительная установка содержит узлы охранной и пожарной сигнализации (не показаны).
Автоматизированная отопительная установка работает следующим образом.
Производят монтаж металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 (фиг. 1) из двух секций (не показаны), предварительно демонтировав металлические листы со стыковочных (межсекционных) сторон контейнеров и с окон. К газоходам 5 (фиг. 2) отопительных котлов 2 подсоединяют нижние секции (не показаны) дымовых труб 3, на которые, в свою очередь, монтируются верхние секции (не показаны). Производят подключение автоматизированной отопительной установки к трубопроводам теплосети, к источнику исходной воды, например, к производственному водопроводу, к источникам энергоснабжения (основного и резервного) и газоснабжения, к баку для жидкого топлива 16.
Подают воду из технического водопровода через сетчатый фильтр 26 по трубопроводу исходной воды 9 к узлу водоподготовки 11. При давлении воды в техническом водопроводе ниже необходимого для нормальной работы узла водоподготовки 11 включают насос исходной воды 10, который создает необходимое давление. После узла водоподготовки 11 вода с необходимыми показателями по трубопроводу 13 подается в узел подпитки (не показан), а именно в демпферно-подпиточный бак 12 и далее, в случае необходимости восполнения утечек в трубопроводе обратной сетевой воды 7 и обеспечения постоянного давления перед рабочим 8 (резервным (не показан)) сетевым насосом, по трубопроводу подпиточной воды 14 посредством рабочего 15 или резервного (не показан) подпиточного насоса подается на всас рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса. Температурное расширение теплоносителя в теплосети компенсируется демпферно-подпиточным баком 12 за счет того, что он сообщен с атмосферой и обладает достаточным свободным объемом для наполнения излишками теплоносителя из теплосети, например, при срабатывании регулятора давления (не показан), установленного на трубопроводе подпиточной воды 14. Наличие узла подпитки (не показан) обеспечивает возможность аварийной подпитки теплосети водой с необходимыми показателями, что позволяет избежать заполнения теплосети неподготовленной водой, способствующей образованию накипи, известкового налета и коррозии внутри трубопроводов и отопительных котлов 2, а также позволяет защитить трубопроводы и оборудование автоматизированной отопительной установки от температурного расширения теплоносителя. В результате повышаются эффективность и экономичность отопления, а также повышается надежность работы автоматизированной отопительной установки.
Выполнению операций технологического процесса отопления зданий и сооружений предшествует закрывание-открывание соответствующей запорно-регулирующей арматуры (не показана).
Управление насосным, запорно-регулирующим и другим оборудованием автоматизированной отопительной установки производится блоком автоматики и электропитания (не показан).
Рабочим 8 (резервным (не показан)) сетевым насосом вода из теплосети по трубопроводу обратной сетевой воды 7 подается к отопительным котлам 2, в которых происходит нагрев воды до заданной температуры. Для регулирования подачи рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса и его плавного запуска-останова используют частотно-регулируемый привод (не показан), которым оборудован насос, благодаря чему снижаются гидравлические нагрузки в трубопроводах, увеличивается срок службы рабочего 8 (резервного) сетевого насоса, а также снижается расход электроэнергии.
Нагрев воды в каждом из отопительных котлов 2 осуществляется с помощью горелочного устройства 4, управляемого блоком автоматики и электропитания (не показан). Жидкое топливо, например, нефть, для каждого из горелочных устройств 4 подается при помощи насосной станции 19 из бака для жидкого топлива 16 по трубопроводу подвода 20 жидкого топлива, а излишки топлива, неизрасходованные в горелочном устройстве 4, возвращаются в бак для жидкого топлива 16 по трубопроводу отвода 21 жидкого топлива. При помощи счетчиков-расходомеров топлива 27 «Contoil control VZO-20», установленных на трубопроводах подвода 20 и отвода 21 жидкого топлива измеряют расход жидкого топлива поступившего к горелочным устройствам 4 и возвратившегося назад в бак для жидкого топлива 16, а вычисление итогового расхода производится блоком автоматики и электропитания (не показан). Природный газ подается к каждому из горелочных устройств 4 по трубопроводу подвода газа 22. Учет расхода природного газа производится комплексом для измерения количества газа 28 «СГ-ЭКВз», установленным на трубопроводе подвода газа 22. Для поддержания постоянным выходного давления природного газа, подаваемого к горелочным устройствам 4, используют регулятор давления 23, установленный на трубопроводе подвода газа 22. Отработанные дымовые газы из каждого отопительного котла 2 поступают через дымоход 5 в дымовую трубу 3, и выводятся в атмосферу.
Учет электроэнергии производят при помощи двух счетчиков электрической энергии «Меркурий 236 ART» (не показан), одним из которых ведут учет электроэнергии полученной от основного источника энергоснабжения, а вторым - от резервного.
Для оптимизации процесса горения путем автоматического поддержания оптимального соотношения «топливо-воздух» во всем диапазоне нагрузок используют электронную систему управления с регулированием уровня кислорода в дымовых газах «Oilon WiseDrive 200» (не показана), которой оборудовано каждое горелочное устройство 4, благодаря чему повышается КПД отопительных котлов 2 и снижается расход топлива.
Для регулирования температуры подаваемого в теплосеть теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха используют трехходовой клапан 25, установленный на трубопроводе прямой сетевой воды 6, который посредством трубопровода 24 соединен с участком трубопровода обратной сетевой воды 7, расположенным после рабочего 8 (резервного (не показан)) сетевого насоса. Таким образом, каждое из горелочных устройств 4 работает в устоявшемся оптимальном режиме работы, нагревая воду в отопительном котле 2 до определенной заданной температуры. В случае изменения температуры наружного воздуха в сторону потепления необходимо уменьшить температуру подаваемого в теплосеть теплоносителя для этого производят подмешивание части воды из трубопровода обратной сетевой воды 7 в трубопровод прямой сетевой воды 6. При понижении температуры окружающего воздуха уменьшают подмес из трубопровода обратной сетевой воды 7 в трубопровод прямой сетевой воды 6, а при необходимости, прекращают подмес и постепенно увеличивают нагрузку на горелочные устройства 4. В результате сохранения устоявшегося режима работы каждого горелочного устройства 4 без резких перепадов нагрузки увеличивается срок службы горелочных устройств 4, снижается расход топлива, и повышается эффективность отопления.
Для предотвращения внешней низкотемпературной коррозии, возникающей в результате образования на поверхностях нагрева капель или пленки влаги, вступающих в реакцию с металлической поверхностью, обеспечивают температуру сетевой воды на входе в отопительные котлы 2 не ниже заданного значения, например, не ниже 70°C. Для этого насосом рециркуляции 18 по трубопроводу 17 подают часть нагретой воды с выхода отопительного котла 2 обратно на вход.
По трубопроводу прямой сетевой воды 6 вода заданной температуры подается в теплосеть и циркулирует в ней, благодаря давлению, создаваемому рабочим 8 (резервным (не показан)) сетевым насосом.