Проектирование системы автоматизации котельной

     В котельных установках с паровыми котлами (рис.1.2) паровой котел 4 имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой, а в верхней части насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого и газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами - обмуровкой.

     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.

 

     Рис.1.2 Схема паровой котельной установки.

     

     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 3, 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.

 

      

      2. Техническая часть.

 2.1 Структура АСУ ТП

     На  рис. 2.1. представлена обобщенная структура АСУ ТП, спроектированной на базе микропроцессорных программируемых контроллеров и программного    обеспечение " InTouch "

     Рис 2.1:

 

      

 2.1.1 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:

1. сбор, обработку, отображение и регистрацию информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании котельной;
2. расчет, учет и регистрацию расходов газа и пара, измеряемых с помощью расходомеров, расчет, учет и регистрацию пара и воды, отпущенных потребителям;
3. распознавание, сигнализацию и регистрацию аварийных ситуаций, отклонений процесса от заданных пределов, отказов технологического оборудования;

4. 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;

5. регистрацию контролируемых параметров и событий и автоматическое архивирование их в базе данных;
6. предоставление информации из базы данных в виде трендов, таблиц, диаграмм;
7. ведение оперативной документации (журналов, отчетов, рапортов), формирование сменных и суточных ведомостей;
8. расчет и анализ технико-экономических показателей работы котлов;
9. автоматическое отключение котлов при возникновении аварийных ситуаций (защиты котла):
10. автоматизированный розжиг котлов;
11. автоматическое регулирование параметров работы котлов;
12. автоматическое регулирование производительности котлов в зависимости от изменения нагрузки или по заданному графику;
13. автоматическое управление (в том числе блокировки и АВР) оборудованием котельной;
14. дистанционное управление оборудованием котельной с рабочего места оператора с использованием средств операторского интерфейса;
15. автоматическую регистрацию действий оператора;
16. диагностику состояния и учет времени наработки оборудования;
17. проверку достоверности измерительных каналов и исполнения управляющих воздействий;
18. диагностику состояния технических средств Системы, локализацию, сигнализацию и регистрацию отказов оборудования Системы;
19. многоуровневую парольную защиту от несанкционированного доступа;
20. изменение в процессе эксплуатации уставок сигнализации и блокировок, заданий и параметров настройки регуляторов с рабочего места оператора.

2. Автоматизированная  система управления

    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 уставок, 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;

 

      2.3. 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.