МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

Методичні вказівки для виконання курсової роботи

з курсу “Автоматизовані системи керування об’єктами теплоенеогетики”

для студентів спеціальності 7.090510 “Теплоенергетика”

Затверджено

на засіданні кафедри

автоматизації теплових

та хімічних процесів

Протокол № від 2012 р.

Львів – 2012

В робочій програмі курсу “Автоматизовані системи керування об’єктами теплоенергетики” для студентів спеціальності 7.090510 “Теплоенергетика” заплановане виконання курсової роботи (КР).

Метою виконання цієї КР є перевірка підготовленості студентів до самостійного проектування розширених функціональних схем автоматизації (ФСА). Під час роботи студент повинен виявити вміння розробляти ФСА технологічного процесу.

Загальні методичні положення.

КР виконується студентами згідно із завданням, виданим викладачем. Вихідними даними до розроблення розширеної ФСА є:

1. Конкретний технологічний процес у визначеному тепловому об’єкті (процес згоряння палива чи пароуктворення в котлоагрегаті, нагрівання води в бойлері або підігрівниках, перегрівання пари в пароперегрівниках, деаерування живильної чи мережевої вод в деаераторі, тощо ).

2. Умови реалізації технологічного режиму в процесі (номінальні значення параметрів та їх допустимі відхилення).

3. Основні завдання автоматизації, що витікають з вимог до оптимального ведення технологічного процесу.

КР складається з текстової та графічної частин. Текстова частина КР обсягом 8-12 сторінок формату А4 оформляється згідно з діючими вимогами до оформлення текстових документів [1]. Обсяг графічної частини - 1 лист формату А3. Креслення виконуються згідно з вимогами ЄСКД [ 2] та вимогами до проектування систем автоматизації [3]. Текстова та графічна частини об’єднуються в пояснювальній записці до КР.

Текстова частина пояснювальної записки охоплює наступні розділи:

1. Короткий опис технологічної схеми даного агрегату, його тракту чи ділянки.

2. Обгрунтування номінальних значень та допустимих відхилень технологічних параметрів.

3. Технологічна карта.

4. Обгрунтування точок контролю, регулювання, керування, сигналізації, захисту та блокування.

5. Обгрунтування вибору систем автоматичного регулювання.

6. Обгрунтування вибору технічних засобів автоматизації.

7. Опис схеми автоматизації.

8. Специфікація приладів та засобів автоматизації.

9. Висновки.

Графічна частина містить креслення ФСА.

1. Зміст текстової частини пояснювальної записки.

Пункт 1. Подається короткий опис технологічного процесу та обладнання, на якому здійснюється цей процес. Вказуються основні стадії технологічного процесу та послідовність їх виконання, при цьому подаються номінальні значення параметрів (тиску, температури, витрати, рівню, концентрації тощо), при яких відбуваються фізико-хімічні процеси.

Пункт 2. Виявляються основні фактори та параметри, що впливають на хід технологічного процесу. На основі аналізу впливу технологічних параметрів на ефективність процесу обгрунтовують їх номінальні значення та допустимі відхилення від них.

Пункт 3. Складають технологічну карту процесу в вигляді таблиці, куди записують основні технологічні параметри.

№ п/п	Назва параметру	Одиниця вимірювання	Позна-чення	Номінальне значення	Допустимі відхилення
1	Рівень конденсату в підігрівнику	м	L	0,8	 0,05
2					

Пункт 4. На основі визначених в п. 2 параметрів, що найбільш суттєво впливають на хід технологічного процесу та їх допустимих відхилень, а також аналізу взаємного впливу параметрів в окремих елементах технологічного апарату визначаються параметри, які необхідно контролювати, регулювати, сигналізувати і вибираються точки дистанційного керування, захисту та блокування.

Пункт. 5. Згідно з обраними точками регулювання обгрунтовується побудова систем автоматичного регулювання (САР) параметрів. При цьому обирають такі схеми, які забезпечують необхідну якість регулювання, безпечні умови проведення технологічного процесу, максимально можливу економічну ефективність роботи обладнання. Для багатьох об'єктів регулювання в теплоенергетичних процесах, наприклад в паленищах, підігрівниках, барабанах тощо, доцільно застосовувати не лише одноконтурні, але й багатоконтурні, зокрема, комбіновані, каскадні схеми регулювання, що в стані забезпечити високі вимоги до якості регулювання.

Пункт 6. Вибір технічних засобів автоматизації (ТЗА) визначає структуру кожного контуру автоматизації. При виборі ТЗА враховуються умови пожежо- та вибухонебезпечності процесу, агресивність, шкідливість продуктів, параметри та фізико-хімічні властивості контрольованих середовищ, відстань між первинними вимірювальними перетворювачами, виконавчими механізмами, регулюючими органами до пунктів керування, необхідна точність вимірювання та швидкодія.

Доцільно вибирати прилади, що випускаються серійно і мають уніфіковані вихідні та вхідні сигнали, є взаємозамінними [ 4,5 ].

Регулятори вибираються із законами регулювання, що забезпечують задану якість регулювання. Найбільш широко для автоматизації теплоенергетичних процесів застосовують комплекси електричної регулюючої апаратури систем "Каскад-2", "Контур-2", АКЕСР-2. Ці комплекси забезпечують керування технологічними процесами за допомогою електричних виконавчих механізмів.

В сучасних системах автоматизації все більше застосовуються мікропроцесорні регулюючі контролери. Серед вітчизняних мікропроцесорних засобів слід відзначити “Реміконт-130”, “Ломіконт”, “Уніконт”, на базі яких можна створювати автоматизовані системи керування теплоенергетичними процесами. Вони являють собою програмно-технічні комплекси, основою яких є мікропроцесорі контролери різних модифікацій і конфігурацій, які інтегрують в собі функції контролю, обчислень, автоматичного регулювання і керування.

Пункт 7. Опис схеми автоматизації має охоплювати всі контури, що розроблені студентом для конкретного технологічного агрегату, а їх послідовність - відповідати нумерації цих контурів на ФСА.

Опис кожного контуру здійснюється за функціональними зв'язками із зазначенням цифрових позицій кожного приладу, який входить в контур. Послідовність опису позицій приладів має бути такою, щоб враховувалась послідовність проходження сигналу від пристроїв отримання інформації до пристроїв дії на процес. Одночасно при описі вказується місце встановлення кожного приладу, що входить в контур автоматизації, його тип, вхідні та вихідні величини, функціональне призначення.

Для прикладу опишемо контур стабілізації температури води на виході з підігрівника, побудований із застосуванням одного з локальних комплексів регулюючої апаратури, наприклад, системи “Каскад – 2”. Функціональна схема автоматизації підігрівника показана в додатку 1.

Температура води на виході з підігрівника вимірюється подвійним термоперетворювачем електричного опору типу ТСМ-1088 поз. 5-1, розташованим в трубопроводі гарячої води. Вихідний сигнал одного термоперетворювача надходить на аналоговий регулюючий блок з імпульсним вихідним сигналом типу Р27.2 поз. 3-2, розташованим на щиті. Цей сигнал порівнюється зі сигналом від задавача типу ЗУ11 поз. 3-3, розташованим на пульті оператора, і у випадку їх небалансу згідно зі заданим, наприклад, ПІ- законом регулювання формується вихідний релейний (імпульсний) сигнал регулятора, який через блок керування типу БУ21 поз. 3-4, розташованим також на пульті, надходить до магнітного пускача безконтактного реверсивного типу ПБР-2М поз. 3-5, що діє на виконавчий механізм типу МЕО-16/25-0.63-82 поз. 3-6, який змінює положення регулюючого органу, встановленого в паропроводі гріючої пари. З допомогою вказівника типу В12 поз. 3-8 обслуговуючий персонал (оператор) на пульті керування має інформацію про положення регулюючого органу, який надходить від дистанційного давача типу БСПТ-10 поз.5-9 положення виконавчого механізму типу МЕО-16/25-0.63-82.

Для автоматичного контролю температури гарячої та холодної вод сигнали від другого термоперетворювача електричного опору типу ТСМ-1088 поз. 3-1 та одинарного термоперетворювача електричного опору типу ТСМ-1088 поз. 4-1, розташованих у відповідних трубопроводах, надходять на вторинний прилад – триканальний автоматичний міст типу КСМ2-074 поз. 4-2, розташований на щиті оператора, який показує та реєструє значення температури води на виході з підігрівника і на його вході та сигналізує з допомогою ламп світлової сигналізації HL4 і HL5 вихід її за гранично допустимі межі.

Якщо для автоматизації вказаного об’єкту застосовується, наприклад, мікропроцесорний контролер “Реміконт”, то опис даного контуру може бути таким (див. додаток 2).

Температура води на виході з підігрівника вимірюється термоперетворювачем електричного опору типу ТСМ-1088 поз. 3-1, сигнал від якого надходить на нормуючий перетворювач типу БУС-20 з уніфікованим струмовим вихідним сигналом 0-5 мА, який подається на вхід пристрою зв'язку з об'єктом (ПЗО) “Реміконта-130”, де перетворюється з аналогового в цифровий вигляд. Далі цей сигнал згідно із заданим алгоритмом керування (ПІ-закон регулювання, сигналізація) перетворюється і формуються вихідні дії, які через ПЗО надходять до пускача безконтактного реверсивного типу ПБР-2М поз. 3-5, що діє на виконавчий механізм типу МЕО-16/25-0.63-82 поз. 3-6, який змінює положення регулюючого органу, встановленого в паропроводі гріючої пари. Вихід сигналізації через ПЗО, блок перемикання реле типу БПР-20 надходить на лампи світлової сигналізації HL4 і HL5.

Крім сигналу термоперетворювача електричного опору на вхід ПЗО “Реміконта-130” надходить сигнал від дистанційного давача типу БСПТ-10 поз 3-7 положення виконавчого механізму типу МЕО-16/25-0.63-82, який застосовується в алгоритмі керування. “Реміконт-130” дозволяє також реалізувати функції блоку керування для перемикання режиму роботи з автоматичного на ручне, завдання і контролю вхідних і вихідних сигналів на лицевій панелі.

Пункт 8. Всі засоби автоматизації у відповідності з функціональною схемою автоматизації записуються в таблицю – специфікацію приладів та засобів автоматизації – в наступній формі:

№п/п	№ позиції	Назва приладу	Тип приладу	Кількість	Коротка технічна характеристика
1	2	3	4	5	6
1	1-1	Діафрагма камерна	ДК16-50	1	Умовний тиск 1,6 МПа, умовний прохід 50 мм, виконання ІІ, матеріал диску – сталь 12Х17
2	2-1	Зрівноважувальна посудина	СУМ-63	1	Умовний тиск 6,3 МПа, виконання 2, маса 5 кг, матеріал – сталь 20
3	3-1	Термоперетворю-вач електричного опору подвійний	ТСМ-1088	1	Межі вимірювання 50.. ..200 С, НСХ 50М, матеріал захисної арматури – сталь 12Х18Н10Т
4	4-1	Термоперетворю-вач електричного опору одинарний	ТСМ-1088	1	Межі вимірювання 50.. ..200 С, НСХ 50М, матеріал захисної арматури – сталь 12Х18Н10Т
5	1-2	Диференційний манометр мембранний	ДМ-3583М	1	Верхня межа вимірювання 2,5 кПа, робочий тиск 16 МПа, вихідний сигнал 0...10 мГн
1	2	3	4	5	6
6	2-2	Вимірювальний перетворювач різниці тисків	“Сапфир-22ДД– 2420”	1	Верхня межа вимірювання10 кПа, допустимий надлишковий тиск 4МПа, похибка – 1%
7	1-3	Вторинний прилад – витратомір	КСД2-056	1	Діапазон вимірювання 0...40 м3/год, похибка 1%, інтегруючий та сигналізуючий пристрої
8	2-3	Вторинний прилад – рівнемір	РП160-09С	1	Діапазон вимірювання 0....1 м, похибка 0,5 %, сигналізуючий пристрій
9	4-2	Вторинний прилад – автоматичний міст для вимірюва-ння температури	КСМ2-051	1	Діапазон вимірювання 0...100 С, похибка 0,5 %, 3 канали вимірю-вання, сигналізуючий при-стрій
10	2-4, 3-2	Блок регулюючий	Р27.2	2	Вхідні сигнали: зміна активного опору на 20 Ом в межах 0...100 Ом, 0..5 мА, 0...10 В; Вихідний сигнал: 24 В постійного пульсую-чого струму; потужність 18 ВА.
11	2-5, 3-3	Задавач ручного керування потенці-ометричний	ЗУ11	2	Вихідний сигнал – зміна елек-тричного опору 0....2,2 кОм
12	2-6, 3-4	Блок керування	БУ21	2	Перемикання з ручного на автоматичне керування та навпаки; маса 0,6 кг; габаритні розміри 6060170 мм
13	2-7, 3-5	Пускач безконтактний реверсивний	ПБР-2М	2	Живлення 220 В, 50Гц; вхідний сигнал 24 6 В; вхідний опір не менший ніж 750 Ом; макси-мальний струм 4 А; потуж-ність 10 ВА; маса 4,5 кг.
14	2-8, 3-6	Електричний однообертовий виконавчий механізм (ВМ)	МЕО-16/25-0.63-82	2	Живлення 220 В, 50Гц; номінальні: обертовий момент 16 Нм, час повного ходу 25 с, повний хід вихідного валу 0,25 об.; споживана потужність 60 ВА; габаритні розміри 200185250 мм, маса 8 кг.
15	2-9, 3-7	Давач положення валу ВМ	БСПТ-10	2	Уніфікований вихідний сигнал 0...5 мА; похибка 2,5%; живлення 220 В, 50Гц; потужність 10 ВА.
16	2-10, 3-8	Дистанційний вказівник положе-ння валу виконав-чого механізму	В-12	2	Шкала 0...100%; вхідний сигнал 0...5 мА; внутрішній опір не більший 80 Ом; габаритні розміри 608045 мм, маса 8 кг

Номери позицій приладів у специфікації подаються у відповідності з номерами позицій на ФСА. Якщо в декількох контурах застосовуються однакові прилади, то в специфікації вони можуть записуватись під одним порядковим номером (графа 1), але з обов'язковим зазначенням позиції за ФСА (графа 2).

Звичайно, в короткій технічній характеристиці (графа 6) вказують діапазон вимірювання або верхню межу вимірювання, основну похибку, характеристику вихідного сигналу, параметри робочого середовища – для первинних вимірювальних перетворювачів; діапазон шкали, швидкодію, клас точності або зведену основну похибку, характеристику вхідного сигналу – для вторинних приладів; номінальну статичну характеристику, клас допуску – наприклад, для термоперетворювачів опору, термоелектричних перетворювачів. Для регулюючих пристроїв важливо відзначити характер вхідних та вихідних сигналів, закон регулювання і діапазони їх параметрів настроювання.

У висновках (п. 9) студент повинен висвітлити основні результати з автоматизації технологічного агрегату.

В текстовій частині КР повинні бути посилання на літературу, що застосовувалась під час розроблення схеми автоматизації.