Автоматизация паровова котла

Графический интерфейс с пользователем [1]

Оперативное представление  процесса на детализированных рисунках, позволяющих наблюдать и вмешиваться  в протекающие процессы в реальном времени. Рисунки размещаются на пультах и панелях, представляемых в виде стандартных окон Windows. Управление окнами пультов и панелей (открытие, закрытие, работа с меню, ввод текстов, перемещение и т.д.) осуществляется с использованием стандартного интерфейса Windows Пульт – графическая оконная форма, включаемая функциональной клавишей с алфавитно-цифровой клавиатуры или графической клавишей с другого пульта или панели.

Панель —  графическая оконная форма, принадлежащая  по технологическому или какому-либо другому признаку пульту и включаемая только графической клавишей с пульта или другой панели (рис.8)

 
Рис.8 Мнемоническая схема работы парового котла

Представление тенденций изменения средних  значений аналоговых данных на панелях  в виде гистограмм и графиков.

Представление на панелях списков событий и текущих состояний точек контроля.

Сигнализация  об отклонениях от нормального течения  процесса.

Печать данных системы и графических форм, отображаемых на пультах и панелях.

Поддержка существующих и проектирование новых графических  панелей во время эксплуатации системы.

4. ДАТЧИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ПАРОВОГО КОТЛА

Для измерения  уровня воды в верхнем барабане используем уровнемеры радиоволновые взрывозащищенного  исполнения УР 203Ех предназначенные  для бесконтактного непрерывного измерения уровня жидких, сыпучих и кусковых продуктов, в технологических резервуарах, танках, силосах, бункерах и т.п.стационарных объектах, а также для обмена информацией с другими техническими средствами автоматизированных систем управления (АСУ). [5] Принцип действия уровнемера основан на измерении времени распространения, излученного прибором радиосигнала до поверхности контролируемой среды и обратно. В результате обработки сигнала формируются цифровой (кодовый) и токовый выходные сигналы, пропорциональные текущему значению измеряемого уровня.

•Возможность  демонтажа измерительной части  прибора без разгерметизации  емкости.

•Отсутствует  необходимость перепроверки показаний  при регламентных работах за счет привязки частоты излучения к  частоте эталонного генератора.

•Настройка  и калибровка осуществляется дистанционно через интерфейс цифровой коммуникации.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Диапазон измерения: 
-УР 203Ех-30 0,5 —30 м 
Параметры контролируемой среды: 
-давление до 1,6 МПа 
-температура от -40 до +150 °С 
Напряжение питания постоянного или переменного тока 24 ± 2,4 В 
Потребляемая мощность, В•А, не более 5 
Выходные сигналы 
-цифровой по стандарту RS 485(протокол Modbus) 
-токовый 4 —20 мА 
-сопротивление нагрузки, не более 0,5 кОм 
Длина кабельной линии связи для передачи выходных сигналов до 1000 м 
Пределы допускаемой основной погрешности ±1 см 
Степень защиты от пыли и воды, обеспечиваемая оболочкой IP65 
Взрывозащита: 
-вид взрывонепроницаемая оболочка 
-маркировка 1ЕхdIIВT3 
Показатели надежности: 
наработка на отказ, не менее 105 ч 
средний срок службы 14 лет

Для измерения  давления применим приборы серии  Сапфир-22, в которых для преобразования силового воздействия давления в  электрический сигнал используется сапфировая мембрана с напыленными  кремниевыми резисторами. [4]

Основным достоинством преобразователей «Сапфир-22″ является использование небольших деформаций чувствительных элементов, что повышает их надежность и стабильность характеристик, а также обеспечивает виброустойчивость преобразователей. При осуществлении тщательной температурной компенсации предельная погрешность приборов может быть снижена до 0,1 %.

Для измерения  давления топлива перед горелкой принимаем Сапфир-22МП-Вн-2050-09 с характеристиками: 
• максимальный показатель абсолютного давления – 0.25МПа 
• безопасность – взрывонепроницаемая оболочка 
• материалы – Титан ВТ-1-0 
• предел допускаемой основной погрешности – 0.1 
• масса – 2.5кг 
• схема включения – 2-х проводная 
• выходной сигнал – (4-20)мА

Для измерения  давления в газопроводе в режиме проверки герметичности клапанов принимаем Сапфир-22МП-Вн-2050-09 с характеристиками: 
• максимальный показатель абсолютного давления – 0.25МПа 
• безопасность – взрывонепроницаемая оболочка 
• материалы – Титан ВТ-1-0 
• предел допускаемой основной погрешности – 0.1 
• масса – 2.5кг 
• схема включения – 2-х проводная 
• выходной сигнал – (4-20)мА

Для измерения  разряжения принимаем Сапфир-22МП-Вн-2350-09 с характеристиками: 
• максимальный показатель абсолютного давления – 40кПа 
• безопасность – взрывонепроницаемая оболочка 
• материалы – Титан ВТ-1-0 
• предел допускаемой основной погрешности – 0.1 
• масса – 2.5кг 
• схема включения – 2-х проводная • выходной сигнал – (4-20)мА

Для измерения  температуры мазута и отходящих  газов берем термопреобразователи из числа предлагаемых в комплекте  с модулем ввода аналоговых сигналов (таб.2).

Для розжига  и контроля наличия пламени в топке котла применяем устройство контроля пламени Факел-3М-01 ЗЗУ. [3]

Это устройство предназначено для контроля наличия  факела в топке котла и для  дистанционного розжига горелок  с помощью запального устройства имеющего ионизационный датчик собственного пламени.

Факел-3М-01 состоит  из сигнализатора, фотодатчика, запального устройства с ионизационным датчиком и блока искрового розжига. Блок искрового розжига на выходе дает импульсное напряжение до 25кВ, достаточное  для поджога газа подаваемое в запальное устройство.

Для обеспечения  безопасности при возможном появлении  природного или угарного газа примем к установке систему автоматического  контроля загазованности САКЗ – DN40. [8]

Данная модульная  система автоматического контроля загазованности САКЗ-М предназначена для непрерывного автоматического контроля содержания топливного углеводородного (CnHm; далее – природного) и угарного (моноксида углерода CO) газов в воздухе помещений c выдачей световой и звуковой сигнализации и перекрытием подачи газа в предаварийных ситуациях. Область применения: обеспечение безопасной эксплуатации газовых котлов, газонагревательных приборов и другой газоиспользующей аппаратуры в котельных, газоперекачивающих станциях, производственных и бытовых помещениях.

Применение системы значительно повышает безопасность эксплуатации газового оборудования и является необходимым в соответствии с предписывающими документами Госгортехнадзора.

5. СТОИМОСТЬ АВТОМАТИЗАЦИИ

Выполнять монтаж оборудования будет бригада из 4 человек с окладом 15000 руб./мес. и сроками в 2 недели (коэф. для монтажа 5.71=4(человека)*0.5(2-недели или пол месяца)/0.35(фонд оплаты труда)). Следовательно, сумма монтажа оборудования составит 85714 руб. Настройка и пуско-наладка должны быть произведены в течение 1 месяца в составе 2-х человек с окладом 35000руб (коэф для пуско-наладки (здесь оплата труда повременная за месяц) 5.71=2(человека)*1 (4-недели или 1 месяц)/0.35(фонд оплаты труда)). И в итоге составит 200000 руб. Данную систему сможет обслуживать 1 оператор с заработной платой 30000 руб. Сдача объекта Госгортехнадзору 85714 руб (коэф для согласования в Госгортехнадзоре (здесь оплата труда сдельная за результат) 2.86=1/0.35(фонд оплаты труда)).

6. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТЫ ПАРОВОГО КОТЛА. [1]

Автоматизация работы парового котла ведется по четырем параметрам: поддержание  давления пара на заданном уроне, поддержание  соотношения газ-воздух, поддержание  разряжения в топке котла и  уровня воды в барабане.

Регулирование давления происходит за счет изменения подачи топлива в горелку. Технически это выполняется изменением положения заслонки снабженной электроприводом. В следствии этого происходит изменение давления топлива, которое регистрируется манометром, силовое воздействие которого преобразуется в электрический сигнал и поступает на вход модуля ввода аналоговых сигналов. Там этот сигнал подвергается оцифровке и в виде кодовой комбинации поступает в модуль центрального процессора и обрабатывается по заранее запрограммированному алгоритму. А так как мы имеем требование поддержания соотношения газ-воздух в пределах 1,1 то подается сигнал на на блок дискретного ввода-вывода на изменение положения шибера воздуходувки, пока не будет достигнуто заданное соотношение.

Данное соотношение  давления газа и воздуха подбирается опытным путем во время пусконаладочных работ.

Разряжение в  топке котла отслеживается самостоятельно и поддерживается на уровне 5мм.рт. столба.

Также поддерживается уровень воды в барабане путем  открытия или закрытия клапана подпиточной воды.

Розжиг котла  происходит в следующем порядке:

- сперва проветривается  топка котла при включенном  дымососе и воздуходувке, чтобы  не произошло взрыва газовоздушной  смеси;

- потом при  закрытых клапане безопасности  и клапане-отсекателе проводится контроль отсутствия давления газа (датчик давления разомкнут) в течение 5 мин;

- открывается  клапан-отсекатель на время 2с;

- при закрытых  клапане-безопасности и клапане-отсекателе  проводится контроль наличия  давления газа (датчик давления  замкнут) в течение 5 мин;

- открывается  клапан безопасности на 5с;

- проводится  контроль отсутствия давления  газа (датчик давления разомкнут);

- после проверки  герметичности газопровода подается  сигнал на открытие клапана  запальной горелки и подаются  импульсы на катушку зажигания. При розжиге факела запальной горелки подается устойчивый сигнал с электрода контроля пламени запальника, вследствие чего открывается клапан основной горелки и котел выводится в рабочий режим. Также данная система автоматизации обеспечивает прекращение подачи топлива при следующих аварийных режимах при упуске воды; при остановке дымососа; при остановке воздуходувки; при снижении давления в топливопроводе; при взрыве газа в топке котла; при срабатывании датчика загазованности; при резком повышении давления пара.

7. СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДАТЧИКОВ И АВТОМАТИЗАЦИИ