Файл: Министерство науки и высшего образования российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский индустриальный университет.docx

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо с топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где и сгорает. В результате сгорания топлива образуются дымовые газы – горят продукты сгорания.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухонагреватель, где они охлаждаются вследствие подачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Охлажденные дымовые газы с помощью дымососа 8 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги со встраиваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения к питательному трубопроводу насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после нагрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане.

Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель, где теплотой дымовых газов он полностью подсушивается, в результате чего температура его повышается.

Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную. Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой.

Котельная установка с паровыми котлами имеет компоновку закрытого типа, когда все основное оборудование котельной размещено в здании.

---

Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

Все большее распространение получают установки, работающие на ядерном топливе, исходным сырьем которого является урановая руда.
3.2.1 Цели и задачи проектирования АСУ ТП
С целью значительного повышения технологических и производственно-экономических показателей установки, спроектирована автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).

Система обеспечивает выполнение следующих функций:

- сбор, обработку, отображение и регистрацию информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании котельной;

- расчет, учет и регистрацию расходов газа и пара, измеряемых с помощью расходомеров, расчет, учет и регистрацию пара и воды, отпущенных потребителям;

- распознавание, сигнализацию и регистрацию аварийных ситуаций, отклонений процесса от заданных пределов, отказов технологического оборудования;

- представление информации о технологическом процессе и состоянии оборудования в виде мнемосхем общего вида и отдельных участков с индикацией на них значений технологических параметров, их отклонений;

- регистрацию контролируемых параметров и событий и автоматическое архивирование их в базе данных;

- предоставление информации из базы данных в виде трендов, таблиц, диаграмм;

- ведение оперативной документации (журналов, отчетов, рапортов), формирование сменных и суточных ведомостей;

- расчет и анализ технико-экономических показателей работы котлов.

Автоматическое отключение котлов при возникновении аварийных ситуаций (защиты котла):

- автоматизированный розжиг котлов;

- автоматическое регулирование параметров работы котлов;

- автоматическое регулирование производительности котлов в зависимости от изменения нагрузки или по заданному графику;

- автоматическое управление (в том числе блокировки и АВР) оборудованием котельной;

- дистанционное управление оборудованием котельной с рабочего места оператора с использованием средств операторского интерфейса;

- автоматическую регистрацию действий оператора;

---

- диагностику состояния и учет времени наработки оборудования;

- проверку достоверности измерительных каналов и исполнения управляющих воздействий;

- диагностику состояния технических средств Системы, локализацию, сигнализацию и регистрацию отказов оборудования Системы;

- многоуровневую парольную защиту от несанкционированного доступа;

- изменение в процессе эксплуатации установок сигнализации и блокировок, заданий и параметров настройки регуляторов с рабочего места оператора.

АСУ ТП является распределенной системой. В ней имеется большое число каналов контроля, регулирования и управления и децентрализация явилась методом повышения живучести АСУ ТП, снижения стоимости и эксплуатационных расходов. Технической основой являются микропроцессоры, выполняющие следующие функции:

- сбор данных (коммутация сигналов, фильтрация, преобразование в цифровую форму, ввод в базу данных);

- регулирование и управление, изменение установок, параметров алгоритмов, и самих алгоритмов;

- реализация алгоритмов ввода, вывода, блокировки.

В распределенной системе подсистемы функционально связанны и их работа подчинена общей цели, а процессоры имеют помимо аппаратной связи программный обмен, который осуществляется при помощи каналов связи.

С точки зрения обработки данных распределенная АСУ ТП представляет собой объединение при помощи каналов связи различных МПС.

Физическая среда передачи образованна коаксиальным кабелем.

Для подключения процессоров используют приемопередатчики – узел сбора данных и управления ввода-вывода данных от подсистем в магистраль, и включает в себя адаптеры, интерфейсные схемы канала связи и сетевые интерфейсы.

Обмен информации между отдельными устройствами осуществляется через интерфейсы.

Нижний уровень АСУ ТП предусматривает:

- сбор информации о значении параметров технологического процесса, о состоянии и положении исполнительных механизмов технологического оборудования;

- передачу управляющих сигналов на исполнительные механизмы, регулирующих: местную световую и звуковую сигнализацию.

Средний уровень АСУ ТП предусматривает:

- контроллеры, принимающие и обрабатывающие информацию с датчиков и выдающие управляющие сигналы исполнительным механизмам.

Конечная цель создания системы - эффективная работа и высокие технологические и производственно-экономические показатели установки.

---

Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью технических средств, включающих в себя: отборные устройства, средства получения первичной информации, средства преобразования и переработки информации, средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу, комбинированные, комплексные и вспомогательные устройства.

Верхний уровень АСУ ТП предусматривает:

- обработку всей поступающей информации с визуальным отображением на пульте (дисплее) АРМа оператора в режиме реального времени значений всех измеряемых параметров и сигнализацию их выхода за установленные пределы;

- автоматическое регулирование контроллерами всех требуемых параметров установки, формирование аналоговых и импульсных сигналов управления исполнительными устройствами.
3.3. Описание нижнего уровня
Расходомер-счетчик «ВЗЛЕТ РС» (ЭРСВ-010М)

Для измерения расхода воды используется расходомер-счетчик «ВЗЛЕТ РС» (УРСВ-010М).

Расходомер-счетчик предназначен для измерения объемного расхода и объема различных жидкостей (горячей, холодной и сточных вод, нефтепродуктов, агрессивных жидкостей и т.д.) в напорных металлических и пластмассовых трубопроводах с помощью врезных или накладных преобразователей электроакустических (ПЭА) в различных условиях эксплуатации, в том числе во взрывоопасных зонах.

Расходомер выполняет измерение и/или индикацию значений следующих параметров:

- среднего объемного расхода при любом направлении потока жидкости;

- объема жидкости нарастающим итогом, как суммы результатов измерения в обоих направлениях с учетом знака направления потока;

- скорости потока жидкости при любом направления потока жидкости;

- текущей даты и времени;

- времени работы РС при наличии нештатных ситуаций и времени останова РС при наличии отказов.

Расходомер выполняет:

- вывод результата измерения в виде импульсов объема нормированного веса с помощью пассивного импульсного выхода;

- автоматический контроль исправности РС, наличия нештатных ситуаций;

- вывод измерительной, диагностической, установочной и архивной информации посредством коммуникационной связи через последовательный интерфейс RS232 (в том числе с помощью модема по телефонной сети или радиоканалу) и RS485.

Расходомер имеет релейный выход (коммутация цепи постоянного тока), срабатывающий при возникновении одного или нескольких видов событий (по выбору).

---

Принцип работы. По принципу работы расходомер относится к времяимпульсным ультразвуковым расходомерам, работа которых основана на измерении разности времен прохождения зондирующих импульсов ультразвуковых колебаний (УЗК) по направлению движения потока жидкости в трубопроводе и против него. Возбуждение зондирующих импульсов производится электроакустическими преобразователями, устанавливаемыми на трубопровод с измеряемым расходом. По способу организации зондирования потока жидкости ультразвуковыми импульсами расходомер относится к автоциркуляционным расходомерам с попеременной коммутацией.

Особенностью этих ультразвуковых расходомеров (УЗР) является попеременное функционирование двух синхроколец. Синхрокольца образованы приемопередающим трактом, охваченным запаздывающей обратной связью через электроакустический тракт (ПЭА1 - стенка трубопровода - жидкость - стенка трубопровода - ПЭА2).

Первичный преобразователь расхода включает в себя отрезок трубы и закрепленные на нем два электроакустических преобразователя - ПЭА1 и ПЭА2, обеспечивающие излучение и прием ультразвуковых сигналов (УЗС) в жидкость под углом к оси трубопровода. При движении жидкости наблюдается снос ультразвуковой волны, который приводит к изменению полного времени распространения УЗС между ПЭА: по потоку жидкости (от ПЭА1 к ПЭА2) время распространения уменьшается, а против потока (от ПЭА2 к ПЭА1) - возрастает. Вторичный измерительный преобразователь осуществляет попеременное излучение в движущуюся жидкость и прием УЗК.

Вихревой расходомер KROHNE VFM 3100.

Приборы VFM 3100 серии VFM 3100 F-T и VFM 3100 W-T предназначены для измерения расхода различных сред (жидкостей, газов и пара) по принципу образования и срыва вихрей. При этом на выходе они выдают пропорциональный объемному расходу цифровой, аналоговый (4-20 мА) или частотный сигнал. Измеряемая среда проходит через VFM 3100, обтекая вихреобразователь специальной формы, с обеих сторон которого попеременно образуются и срываются вихри с частотой, пропорциональной расходу среды. Срывающиеся вихри создают переменный перепад давления, который регистрируется датчиком, расположенным сверху вихреобразователя. Датчик, в свою очередь, создает синусоидальное напряжение с частотой, синхронной с частотой срыва вихрей. Этот сигнал обрабатывается электронным блоком и преобразуется микроконтроллером в цифровой, аналоговый (4-20 мА) и/или импульсный сигнал.

Датчики давления Метран-55 предназначены для работы в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин - давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. Датчики Метран-55 предназначены для преобразования давления рабочих сред; жидкости, пара, газа в унифицированный токовый выходной сигнал.

---