Реферат Котел ДКВР
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
В современном промышленном производстве все большее значение придается автоматизации. Усложняется оборудование и технологический процесс, повышаются требования к качеству выпускаемой продукции. Управление современными технологическими комплексами зачастую вообще невозможно без средств автоматизации. Автоматизация способствует росту производительности труда, повышению эффективности и других показателей производства, обеспечивает значительный подъем материального и культурного уровня жизни трудящихся.
Большое развитие получила автоматизация в промышленности строительных материалов, которую отличает от других отраслей многообразие и сложность технологического процесса, их большая энергоемкость.
За истекший период в промышленности выполнен большой объем работ по созданию и внедрению специализированных приборов, установок автоматического контроля локальных систем автоматического регулирования и по разработке автоматизированных систем управления производством ( АСУП ) с применением управляющих вычислительных машин ( УВМ ).
Накопленный опыт позволил проектировать и вводить автоматизированные системы управления одновременно с проектированием и вводом технологических ниток, управление всем производством осуществлять с центрального поста, значительно сократив тем
Значительные успехи достигнуты в области автоматизации производства асбестоцементных изделий.
Котельными установками называются устройства, в которых производится водяной пар или нагревается вода; при этом пар или вода используются в качестве теплоносителей вне этих устройств.
Основным устройством котельной установки, предназначенной для производства пара, является котельный агрегат.
Для шиферного производства требуются котлы малой производительности, одним из которых является котел типа ДКВР.
Котельный агрегат состоит из двух барабанов: верхнего длинного 1, и нижнего короткого 2. Нижний барабан соединен с задней половиной верхнего барабана системой за вальцованных в барабаны и расположенных в коридорном порядке гнутых кипятильных труб. Вода из верхнего барабана опускается в нижний барабан по опускным трубам 3, а затем по подъемным трубам 4 возвращается в верхний барабан. Под передней половиной верхнего барабана находится топочная камера 5, боковые стены которой покрыты гладкими экранными трубами. Топка делится на две части
–
собственно топку и камеру догорания справа на лево. Топочные газы выходят из топки через особое окно, расположенное в правом углу шамотной стенки, проходят камеру догорания справа на лево и с левой стороны котла поступают в пучок кипятильных труб, омывая его поперечным горизонтальным потоком. Затем газы направляются через пучок опускных труб.
За котлом устанавливается водяной экономайзер, который омывается топочными газами, выходящими из котла.
В топке котельного агрегата происходит сгорание газа, подаваемого в топку нагнетательным насосом. В паровом котле образуется пар, который затем поступает по паропроводу 6 к потребителю.
Убыль воды в паровом котле пополняется при помощи питательных насосов. До поступления в котел питательная вода проходит через трубчатый
–
экономайзер 7. Водяные экономайзеры представляют собой поверхности нагрева предназначенные для подогрева питательной воды. Они выполнены из стальных труб. Поскольку размещают экономайзеры в предпоследнем или последнем газоходе котельного агрегата, установка их снижает температуру уходящих из котлоагрегата газов и тем самым повышает КПД установки.
В барабанах котлоагрегата создается непрерывное движение пара и воды и происходит интенсивный отвод тепла от поверхности нагрева. Это происходит за счет циркуляции воды. Непрерывным движением воды смываются пузырьки пара с поверхности нагрева. Вследствие этого улучшается теплоотдача и стенки котельного агрегата от химического разрушения.
Для ускорения процесса горения воздух подается в топку дутьевым вентилятором 8.
Чтобы процесс горения проходил эффективно, необходимо постоянно перемещать и удалять дымовые газы из котельного агрегата. Для этой цели служат тяговые устройства, которые создают необходимое разрежение в топке и газоходах. Для этого применяют дымососы 9 и дымовые трубы 10.
2. Анализ динамических свойств объекта управления
Динамические свойства объектов проявляются, когда возникают возмущающие воздействия на объект. Чтобы определить динамические свойства объекта, рассматривают зависимость изменения регулируемой величины при типовых возмущениях. Обычно пользуются кривой разгона.
Кривой разгона объекта называется функция изменения во времени выходного параметра переходного процесса, вызванного однократным ступенчатым возмущением на входе.
Для экспериментального определения кривой разгона необходимо:
1)
Привести объект в равновесное состояние. Подержать 2-3 минуты убедившись, что это состояние наступило;
2)
3)
Молниеносно (мгновенно) нанести изменение входной величины на конечную величину. Это значение зафиксировать для дальнейших расчетов;
4)
В момент нанесения возмущения включить секундомер и вести запись изменения выходной величины в моменты времени, согласно таблицы;
5)
Эксперимент провести 2-3 раза при прямом и обратном движении регулирующего органа. При этом нельзя наносить слишком большое изменение Хвх, так как регулируемая величина выйдет за допустимые пределы, слиш
6)
Возмущение необходимо нанести в пределах рабочего хода регулирующего органа в пределах САР;
7)
По результатам эксперимента необходимо построить разгонную характеристику.
С разгонной характеристики определяю следующие параметры:
1)
2)
3) То= 90 сек - постоянная времени объекта;
4) по отношению
5)
R
д - динамический коэффициент регулирования, приняв
X
1
=35%;
Y
в
=9%
Так как по графику изменения динамического коэффициента регулирования от отклонения
В данном процессе получение пара в котле типа ДКВР необходимо контролировать следующие параметры: разрежение в топке, уровень воды в барабане котла, давление воздуха и давление газа. Их необходимо контролировать для того, чтобы облегчить пуск, наладку и ведение технологического процесса, а также в случае необходимости перейти на дистанционное управление. Для предупреждения обслуживающего персонала об отклонении основных технологических параметров от нормы или их аварийном состоянии предусматривается световая сигнализация. Существует сигнализация для каждого котельного агрегата и для вспомогательного оборудования котельной. На щит выводятся сигнализация:
−
прекращения подачи топлива;
−
повышения и понижения давления газообразного топлива;
−
повышения и понижения уровня воды в барабане котла.
Для электродвигателей, управляемых со щита регулирования и контроля, проектируется световая и звуковая сигнализация их аварийной остановки или сигнализация несоответствия между состоянием механизма и положением ключа управления.
Схемы сигнализации котельной должны обладать двухламповым табло, повторного действия звукового сигнала, ручным устройством для съема звукового сигнала, а также каждый световой сигнал должен сопровождаться звуковым сигналом. Так же необходимо, чтобы схема сигнализации имела отключающее устройство от общих цепей сигнализации.
4. Выбор контролируемых и сигнализируемых параметров
Выбор приборов и регуляторов зависит от :
−
первичного преобразователя и вида выдаваемого сигнала;
−
требования, предъявляемого к виду контроля: указание, регистрация,
преобразование и т. д.
−
требования к быстродействию и точности измерения;
−
удобства монтажа и обслуживания;
−
наличия дополнительных устройств между первичными преобразователями и
приборами;
−
количества первичных преобразователей;
−
экономических соображений.
При измерении разрежения в топке котла унифицированного токового сигнала 0÷5мА с выхода САПФИР-22ДВ-2210 поступает на вход регулятора РП4-У, мощность которого 20 В·
А и на вход регулятора показывающего, регистрирующего прибора РП160М1-08: основная погрешность +/-1%; питание переменным током 220В,50Гц; потребляемая мощность не более 24 В·
А·
(поз.1е).
При регулировании давлении пара унифицированный сигнал 0÷5мА с выхода манометра типа САПФИР-22-ДИ-2151 поступает на вход регулятора РП4-У, мощность которого 20В·
А, питание переменным током 220В,50Гц (поз.2б).
При регулировании подачи соотношения газ-воздух ,унифицированный токовый сигнал 0 ÷ 5мА с выхода расходомера типа САПФИР –
22ДД –
2430 поступает на вход регулятора РП4-У: питание переменным током 220В,50Гц; мощность 20В·
А (поз.5б).
При контроле давления газа унифицированный сигнал 0 ÷ 5мА с выхода манометра типа САПФИР –
22ДИ –
2110 поступает на вход показывающего, регистрирующего прибора РП160М1-08: погрешность +/-1%, питание переменным током 220В,50Гц, мощность не более 24В·
А (поз.4б).
При контроле давления газа унифицированный токовый сигнал 0 ÷ 5А с выхода манометра типа САПФИР-22ДИ –
2130 поступает на вход показывающего, регистрирующего прибора РП160М1-08: погрешность +/-1%, питание переменным током 220В,50Гц,мощность не более24В·
А.
При регулировании уровня воды в барабане котла унифицированный токовый сигнал 0 ÷ 5мА поступает с выхода уровнемера типа САПФИР-22ДГ-2520 на вход регулятора РП4-У: питание переменным током 220В,50Гц ,мощность 20В·А (поз.7б).
При контроле уровня воды в барабане котла унифицированный токовый сигнал 0 ÷5мА с выхода уровнемера типа САПФИР-22ДГ-2520 поступает на вход показывающего, регистрирующего прибора РП160М1-08: погрешность +/-1%, питание переменным током 220В,50Гц, мощность 24В·А (поз.8б).
При выборе системы управления сложными агрегатами производства строительных материалов необходимо учитывать индивидуальные особенности технологического процесса и выявить закономерность поведения параметров, характеризующих работу агрегатов. Так как подача газообразного топлива происходит непрерывно, то необходимо выбрать непрерывную систему управления.
Котел работает с постоянной производительностью и все параметры подачи топлива должны поддерживаться в определенных номинальных значениях. Поэтому необходимо выбрать стабилизирующую систему управления процессом, реализуемую регуляторами.
Для осуществления экономичного сжигания газообразного топлива в топке котельного агрегата необходимо поддерживать оптимальное соотношение газа и воздуха. Поэтому следует выбрать такую систему управления процессом ,при которой регулирование подачи воздуха зависит от расхода газа.
Выбор контролируемых параметров и управляющих воздействий
Основным требованием для управления процессом получения пара является поддерживание оптимального аэродинамического режима, режима питания топки котла газообразным топливом, оптимального уровня в барабане котла и режимов работы технологического оборудования. Для осуществления этих требований следует правильно выбрать регулируемые параметры, влияющие на технологический процесс, и каналы внесения регулирующих воздействий.
Поэтому для данного процесса выбираем следующие параметры регулирования:
1.
Назначение котла типа ДКВР
–
получение пара давлением 0,8Мпа. Для обеспечения этого давления необходимо регулировать подачу топлива в топку:
Датчик по
→
Регулятор
→
Испытательный
→
Подача газа
давлению механизм
2.Для экономичного сжигания топлива в топке котла необходимо в курсовом
проекте предусмотреть следующую систему газ-воздух, т.е. регулировать
подачу воздуха в зависимости от расхода газа. Воздух на горение подается
принудительно и для полного сгорания газа необходимо его определенное
количество. Так как если воздуха будет подаваться больше, то на нагрев
КПД котла. При нехватке воздуха в топке будет происходить
неполное сгорание топлива, что также снижает КПД котла.
Датчик по
→
Регулятор
→
Испытательный
→
Подача
давлению механизм воздуха
3. Для того, чтобы процесс горения газа в топке происходил более эффективно, а так же во избежание аварий на производстве необходимо поддерживать устойчивый аэродинамический режим, т.е. разрежение. Этот процесс осуществляется с помощью дымососов.
Датчик по
→
регулятор
→
исполнительный
→
подача
расходу газа механизм воздуха
4. Так же необходимо регулировать питание барабанов котла, так как упуск уровня или перепитка котла могут привести к серьезным авариям. Поддержание уровня воды в заданных пределах (+/- 10мм) означает соответствие расхода питательной воды, поступающей в барабан, расходу пара (нагрузке).
Датчик по
→
регулятор
→
исполнительный
→
подача
уровню механизм воды
Защита котлоагрегата при возникновении аварийных режимов является одной из основных задач комплексной автоматизации котельных установок.
Аварийные режимы возникают чаще всего при пуске котлоагрегата.
Схемы защиты и блокировки должны решать следующие задачи:
−
контроль за правильным выполнением предпусковых операций: включение
тягодутьевых устройств, заполнение котла водой и т.д.;
−
контроль за состоянием основных параметров;
−
дистанционный розжиг запальника со щита управления и т.д..
Для паровых котлов автоматикой защиты и блокировки при работе необходимо предусматривать прекращение подачи газообразного топлива .
У котлов типа ДКВР включение дутьевых вентиляторов возможно только после включения дымососов. Отключение же дымососов вызывает автоматическую остановку дутьевых вентиляторов.
Так же предусматривается схема блокировки двух сетевых насосов: при аварийной остановке работающего насоса автоматически включается резервный. При этом рабочим или резервным может быть любой из насосов. Включение и отключение электродвигателей сетевых насосов должно осуществляться соответственно с открытием либо закрытием задвижек на напорных трубопроводах.
7. Подбор приборов и средств автоматизации.
С
Выбор первичных преобразователей.
Выбор первичных преобразователей зависит от следующих требований:
−
от предела измерения с учетом запаса 1 ∕
3 шкалы;
−
от максимального значения параметра;
−
от рабочей среды, чтобы неблагоприятные условия окружающей среды не
привели к преждевременному выходу из строя первичного преобразователя
и как можно меньше влияло на качество его работы;
−
от габаритов объекта выбирается монтажная длина преобразователя.
При измерении разрежения ( 10‾
МПа ) сигнал от сужающего устройства поступает на манометр типа САПФИР-22ДВ-2210: верхний предел измерения 0,4кПа, питание переменным током 220В,50Гц, погрешность 0,25%, блок питания 4БП-36, унифицированный выходной сигнал 0÷5 мА (поз.1а)
При измерении давления пара (0,8Мпа) сигнал от сужающего устройства поступает на вход манометра типа САПФИР -22ДИ –
2151: верхний предел измерения 1,6 мПа ,питание переменным током 220В,50Гц; погрешность 0,5% , блок питания 4БП-36; унифицированный выходной сигнал 0÷5 мА (поз.2а,3а).
При измерении давления воздуха (10ֿ
Мпа) используют манометр типа САПФИР-22ДИ-2110: верхний предел измерения 1,6Кпа, питание переменным током 220В,50Гц, погрешность 0,5%, блок питания 4БП-36; унифицированный выходной сигнал 0÷5мА (поз.4а).
При измерении расхода газа (0,0063Мпа) сигнал от сужающего устройства поступает на вход расходомера типа САПФИР-22ДГ-2520: погрешность 0,5% , 0,25%; блок питания БП-36, унифицированный выходной сигнал 0 ÷5 мА (поз.7а,8а).
8.
Выбор исполнительных механизмов и аппаратуры управления.
Одним из звеньев автоматической системы регулирования является исполнительное устройство; его назначение –
регулирующее воздействие в соответствии с сигналом, подаваемым на его вход от регулирующего прибора. Наиболее распространенным являются электрические исполнительные устройства постоянной скорости.
Пусковые устройства предназначены для пуска, реверса и остановки исполнительного механизма.
1.
Регулирование разрежения в топке котла:
Сигнал с регулятора РП4-У через ключи управления ПФ и ПВ поступает на пускатель ПБР-2-3 : питание переменным током 220В, мощность
2.При регулировании давления пара, соотношения газ-воздух и уровня воды в барабане котла сигналы с регуляторов РП4-У через ключи управления ПФ и ПВ поступают на бесконтактные реверсивные пускатели ПБР-2-3 : питание переменным током 220В, мощность 50 В·А. Пускатели срабатывают на исполнительные механизмы МЭО-250/63-0,25, которые в свою очередь воздействуют регулирующие органы-заслонки. Мощность МЭО равна80В·А.
9. Построение структурной схемы и определение передаточной функции системы управления.
Управление можно показать структурной схемой, т. е. такой схемой, в которой каждой математической операции преобразования сигнала соответствует определенное звено. Любая структурная схема состоит из звеньев определенным образом соединенных между собой.
Таким образом, структурная схема автоматизации - это графическое изображение в виде прямоугольников и линий связи определенной совокупности типовых звеньев. Внутри прямоугольников указывается аналитическое выражение передаточной функции звена, полностью характеризующее его динамические свойства. Направление передачи сигнала обозначается стрелками.
где: ОУ - объект управления;
РО - регулирующий орган;
ИМ - исполнительный механизм;
УМ (ПБР) - усилитель магнитный;
РУ
–
регулирующее устройство;
ЭС - элемент сравнения;
Зд - задающее воздействие;
ДТ - датчик.
Совокупность блоков БР, УМ, ИМ, РО составляет регулирующее устройство. По условию задания регулирующее устройство должно формировать ПИ-закон регулирования.
В силу того, что требуемый закон регулирования формируется блоком БР, то для реализации регулирующего устройства с ПИ-законом регулирования необходимо, чтобы динамические характеристики блоков УМ, ИМ, РО соответствовали пропорциональным (усилительным) звеньям.
Это условие выполняется для блоков УМ и РО. Исполнительный механизм идентифицируется интегрирующим звеном. Для преобразования ИМ в усилительное звено его следует охватить отрицательной обратной связью
С учетом вышеизложенного структурная схема системы автоматизации, реализующей ПИ-закон регулирования, имеет вид, показанный на рисунке, на котором обозначено:
. Описание схемы автоматического контроля, регулирования и управления.
К котлу типа ДКВР предъявляются следующие требования :
1.
максимальная производительность при минимальных энергозатратах;
2.
определенное давление пара.
Для обеспечении этих требований необходимо контролировать и регулировать следующие параметры:
1.
разрежение в топке котла;
2.
давление пара в барабане котла;
3.
соотношение газ-воздух;
4.
уровень воды в барабане котла.
1.Регулирование и контроль разрежения в топке котла.
Сигнал с отборного устройства , находящегося в верхней части топочной камеры , поступает на прибор типа САПФИР-22ДВ-2210, где он преобразуется в унифицированный токовый сигнал 0 ÷ 5мА (поз1а). Этот сигнал поступает на вход регулятора РП4-У (поз.1б) и на вход вторичного прибора РП160М1-08 (поз.1е). Так же на регулятор подается сигнал от задатчика ЗД-10К (поз.1в). Регулятор усиливает сигнал рассогласования и он поступает через ключи ПФ(поз
S
А2) и ПВ(поз.
S
А1) на ПБР-2-3 (поз.КМ1). Пускатель выдает командные импульсы, которые поступают на исполнительный механизм МЭО-630/63-0,25 (поз.1г), который в свою очередь воздействует на шибер дымососа. В схеме предусмотрен контроль положения шибера : сигнал с исполнительного механизма поступает на ДУП-М (поз.1д).
2.
Регулирование давления пара.
Сигнал с отборного устройства, находящегося в барабане котла, поступает на САПФИР-22ДИ-2151 (поз.2а) преобразуется в унифицированный токовый 0 ÷ 5мА и далее поступает на вход регулятора РП4-У (поз.2б). туда же поступает сигнал с задатчика ЗД-10К (поз.2в). В регуляторе сигнал рассогласования усиливается и подается на ключ „основной ,резерв
”
, которым выбираем газ- основной или резервный который будет подаваться в топку.
S
А3). Сигнал через ключи управления ПФ (поз.
S
А4 или
S
А6) и ПВ (поз.
S
А5 или
S
А7) на ПБР-2-3 (позКМ2 или КМ3). Пускатель выдает импульсы, которые поступают на исполнительный механизм МЭО-250/63-0,25 (поз.2г или 2д),а тот в свою очередь воздействует на исполнительный механизм и на регулирующую заслонку. В этой схеме так же предусмотрен контроль положения заслонки : сигнал с исполнительного механизма поступает на ДУП-М (поз.2е или 2ж).
3.
Контроль давления пара.
Сигнал с преобразователя типа САПФИР-22ДИ-2151 (поз.3а) поступает на вторичный прибор РП160М1-08 (поз.3б).
4.
Контроль давления воздуха.
Сигнал с преобразователя типа САПФИР-22ДИ-2110 (поз.4а) поступает на вторичный прибор РП160М1-08 (поз.4б).
5.
Регулятор соотношения газ-воздух.
Сигнал с сужающего устройства поступает на расходомер типа САПФИР-22ДД-2430 (поз.5а), преобразуется в унифицированный токовый сигнал и подается на регулятор РП4-У (поз.5б), туда же заводится сигнал с задатчика ЗД-10К (поз.5в). Там сигнал рассогласования усиливается и через ключи ПФ(поз.
S
А8) и ПВ(поз
S
А9) поступает на вход ПБР-2-3 (поз.КМ4), который через исполнительный механизм МЭО-250/63-0,25 (поз5г) воздействует на регулирующую заслонку подачи воздуха. Также существует контроль положения заслонки: сигнал исполнительного механизма поступает на ДУП-М (поз.5д).
6.Контроль давления газа.
С прибора типа САПФИР-22ДИ-2130 (поз.6а)сигнал поступает на вторичный прибор типа РП160М1-08 (поз.6б).
7.Регулятор уровня воды.
С отборного устройства, находящегося в барабане котла, сигнал поступает на вход прибора типа САПФИР-22ДГ-2520 (поз.7а),преобразуется в унифицированный токовый сигнал 0÷5мА и подается на регулятор РП4-У (поз.7б). Так же на регулятор подается сигнал с задатчика ЗД-10К (поз.7в). Там сигнал рассогласования усиливается и через ключи ПФ (поз
S
А10) и
S
А11) подается на вход ПБР-2-3 (позКМ5), который через исполнительный механизм МЭО-250/63-0,25 (поз.7г) воздействует на регулирующую заслонку. В схеме предусматривается контроль положения регулирующего органа: с исполнительного механизма сигнал поступает на ДУП-М (поз7в).
8. Контроль уровня воды.
С преобразователя типа САПФИР-22ДГ-2520 (поз.8а) сигнал поступает на показывающий, регистрирующий прибор типа РП160М1-08 (поз.8б).
12.
Описание электрической схемы управления, сигнализации, защиты и блокировки
перегрузок и короткого замыкания, которая осуществляется с помощью двухполюсного автоматического выключателя
QF
1 серии АЕ-2000.
Каждый прибор на щитах имеет свою защиту от перегрузок и короткого замыкания, которая осуществляется с помощью однополюсных автоматических выключателей
SF
1-
SF
18 серии АЕ-2000. Это приборы:
1.
Модульный измерительный преобразователь
2.
Вторичный прибор А542-0.67
3.
БСПТ/10
–
4.
22БП-36
–
5.
БИК-
I
–
6.
Пускатели ПБР2-3
7.
Блок питания РК 20А2
–
8.
Нормирующий преобразователь НП-П3
–
Важной проблемой современного производства является защита окружающей среды от выбросов вредных веществ в атмосферу. Загрязнение воздушной среды может вызвать нарушение экологического состояния, ухудшения санитарного и гигиенического состояния атмосферного воздуха и наносит ущерб народному хозяйству страны. В связи с этим предусматриваются необходимые меры по предотвращению выбросов вредных веществ в окружающую среду, освоение пыле очищающего оборудования. Основной причиной загрязнения атмосферы при использовании котельных агрегатов являются зола и шлаки, содержащиеся в дымовых газах. Для устранения этого недостатка большинство производств используют золо-, шлакоудалители. Более совершенная очистка движущихся газов осуществляется электрофильтрами. Кроме золы, шлаков, дымовые газы могут быть загрязнены сернистым газом. Для хорошего рассеивания дымовых газов в атмосфере используются высокие дымовые трубы.
При эксплуатации автоматических устройств должны соблюдаться меры техники безопасной эксплуатации. Для уменьшения влияния факторов окружающей среды, а так же для удобства и безопасности обслуживания рабочего персонала все щиты со средствами автоматизации располагаются в операторной. Для подсоединения первичных датчиков и регуляторов используются контрольные кабели. Силовые и контрольные цепи управления разделены во избежание короткого замыкания и искажения показаний. Конструкция и материал клем должны исключать возможность прикосновения к токоведущим частям и замыканий на корпус. Все неметаллические части приборов должны быть заземлены. Заземляющие провода подсоединяются к заземляющей магистрали, заземление происходит открытым проводом не менее 5мм. Для защиты средств автоматизации от короткого замыкания и перегрузок в силовых цепях используются автоматические выключатели. Для защиты рабочего персонала поле внутри щитов покрывается резиной. Для предупреждения об опасности к токоведущим частям устанавливаются ограждения, плакаты, таблички. Все средства пожаробезопасности должны располагаться вблизи пожароопасных участков на виду. При работе и обслуживании необходимо знать правила ее эксплуатации, технологические параметры, работу приборов.
