Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-петербургский государственный

Технологический университет

Растительных полимеров»

Кафедра АТПиП

Контрольная работа

На тему: Спроектировать и рассчитать систему САУ температуры воды

на выходе водогрейного котла КВГМ 70/150

Разработал: студент гр. 7-538 Аверьянов Г.А.

Проверил: Буйлов Г.П.

Санкт-Петербург

2015

Оглавление

В соответствии с заданием рассматриваю контур регулирования температуры воды на выходе котла. Топливо – природный газ. 9

Входные сигналы: 9

- температура воды за котлом, сигнал поступает с двух термометров сопротивления 9

платиновых ТС-1088/3, (поз. 1-1, 1-2), с диапазоном температур 0…+200°С 9

- давление газа перед котлом, сигнал поступает с трёх преобразователей избыточного 9

давления (поз. 8-1, 9-1, 10-1) Метран-150TG1, с диапазоном измерения 0-160 кПа, 9

выходным сигналом 4...20 mA; 9

- расход газа на котел, сигнал поступает с преобразователя разности давления (поз. 7-2) 9

Метран 150CD2 функционирующим в составе с сужающим устройством (поз. 7-1) 9

диафрагмой камерной стандартной; 9

Управляющее воздействие действует на дроссельную заслонку. На регулирующей заслонке через переключатель ПВР реализованы три регулятора: 9

1-регулятор Р газа; 10

2- регулятор F газа; 10

3-регулятор Тсв. 10

Регулятор температуры поддерживает заданное значение температуры воды за котлом t_св путем воздействия на дроссельную заслонку подачи газа к котлу. Температура воды за котлом формируется как среднее значение температур t_св,1 (1-1) и t_св,2 (1-2). Заданное значение температуры сетевой воды t_св,зд устанавливается оператором вручную или рассчитывается на основе температурного графика. Для улучшения динамики работы регулятора предусмотрен опережающий сигнал по t_св, который формируется в дифференциаторе ДИФ. 10

Если в процессе работы регулятора давление газа достигает уставки предупредительной сигнализации, формируются сигналы запрета срабатывания регулятора в соответствующем направлении – при Р_г  Р_г.макс запрещается прохождение сигнала в сторону открытия РК и наоборот, при Р_г  Р_г.мин запрещается прохождение сигнала на закрытие клапана. Сигналы управления регулятора также блокируются в обе стороны, если при работающем регуляторе соотношения “топливо – воздух” суммарный расход воздуха F_в, отклоняется от заданного значения F_в,зд больше допустимого (~ 5%). Сигналы F_в, и F_в,зд формируются в регуляторе соотношения “топливо – воздух”. 10

Включение и отключение регулятора осуществляется оператором или пошаговой программой. 10

Для безударного включения регулятора в схеме реализована статическая балансировка. 10

При недостоверности измерения регулируемого параметра 1-1, 1-2 регулятор автоматически переводится в дистанционный режим. 10

Пусковой регулятор стабилизатор давления газа поддерживает заданное значение давления газа перед котлом, путем воздействия на дроссельную заслонку подачи газа к котлу. 10

Для безударного включения регулятора в схеме реализована статическая балансировка. 10

При недостоверности измерения регулируемого параметра регулятор автоматически переводится в дистанционный режим. 10

Регулятор стабилизатор расхода газа поддерживает заданное значение расхода газа перед котлом, путем воздействия на дроссельную заслонку подачи газа к котлу. 10

Для безударного включения регулятора в схеме реализована статическая балансировка. 11

Давление в газовой линейке котла после газорегуляторно1 установки, поддерживается в установленных пределах 5,0÷36,0 кПа при аварийном повышении выходного давления сверх допустимого значения – 40 кПа. Диаметр трубопровода в месте установки регулирующего органа (дроссельной заслонки) 250 мм. 11

Из вышеприведённых условий выбираю по каталогу исполнительный механизм МЭО-250/25-0,25 11

11

Рис.1. Регулятор температуры воды за котлом. 12

13

Рис.2. Функциональная схема КВГМ 70-150. 14

Обозначения трубопроводов: 14

Газопровод 14

Воздухопровод 14

Сетевая вода 14

2. Спецификация на измерительные преобразователи и технические средства автоматизации САУ 14

3. Характеристика программируемого логического контроллера (ПЛК). 16

Применение контроллера S7-300 позволяет получить целый ряд преимуществ: 16

• Прозрачное программирование. Программы могут быть написаны на всех доступных для S7-300 языках. Программа, написанная для обычного центрального процессора, может 16

выполняться и центральным процессором резервированного контроллера и наоборот. При написании программы учитываются только технологические особенности объекта управ- 16

ления. Вопросы повышения надежности функционирования системы решаются операционной системой и аппаратной частью контроллера. 16

• Стандартная обработка данных. С точки зрения пользователя в контроллере S7-300 есть только один центральный процессор и одна программа. 16

• Быстрое безударное переключение с ведущего на ведомый процессор с типовым временем переключения не более 100мс. На период переключения операционная система исключает возможность потери данных или сигналов прерываний. 17

• Автоматическая синхронизация центральных процессоров после замены одного из них. После замены одного из центральных процессоров предусмотрено выполнение автома- 17

тической безударной синхронизации с передачей в память включенного в работу процессора всех текущих данных (программы, блоков данных, динамических данных и т.д.). 17

Контроллер S7-300Н имеет следующие параметры: 17

Введение.

Водогрейный котел КВ-ГМ 70-150 предназначен для получения горячей воды, используемой в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также технологических целей.

Котел предназначен для работы на природном газе и дизельном топливе под наддувом.

Котел предназначен для эксплуатации в базовом режиме.

Возможна эксплуатация котла в диапазоне нагрузок 10÷100% номинальной без ограничений (при работе всех горелок).

Водогрейный котел выполнен по сомкнутой U-образной компоновке с конвективным газоходом, примыкающим к задней стенке топочной камеры. При этом задний экран топочной камеры одновременно является фронтовым экраном конвективной шахты. Котел является самонесущим, все элементы котла опираются на портал.

На котле установлены четыре газомазутные прямоточно-вихревые горелки, расположенные на потолочной части топочной камеры. Каждая горелка имеет индивидуальный подвод газа, первичного и вторичного воздуха, оборудована запальником, системой селективного контроля пламени, индивидуальными блоками газовой арматуры «Амакс», что позволяет производить останов каждой горелки индивидуально, без останова остальных горелок

Водогрейный котел укомплектован одним дутьевым вентилятором центробежного типа ДН-21МКГМ в комплекте с электродвигателем IBAO-450LB-6Y2,5

От ГРП (газораспределительного пункта) газ c давлением 0,15 МПа поступает по газовой линейке к водогрейному котлу. После регулирующего клапана газ с давлением от 24 КПа до 27,5 КПа, номинальное и минимальное давление соответственно, поступает на четыре газомазутные прямоточно-вихревые горелки. Расход газа составляет 1,37-7,7 тыс. м³/ч. Природный газ на 98% состоит из метана, химическая формула — CH₄

Формула горения метана:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂О [1]

CH₄ –одна молекула метан;

2O₂ -две молекулы кислорода;

CO₂- одна молекула диоксид углерода;

2H₂О -две молекулы воды

Горение — это химический процесс соединения горючих компонентов

( водорода Н и углерода С с кислородом О содержащимся в воздухе ) При сгорании углерода образуется углекислый газ СО₂ , а водорода — водяной пар H₂О. Процесс происходит с выделением тепла и света. Теоретически для сжигания 1 м² метана необходимо 2 м² кислорода которые содержатся в 9,52 м² воздуха. Применяется кинетическо-диффузионный (смешанный) метод сжигания газа. К каждой из горелок подводятся воздухопроводы — первичное дутьё, а также четыре трубопровода, по одному на каждую горелку, нагнетающие воздух в топку котла — вторичное дутьё. Расход воздуха составляет 26,4-103 тыс. м³/ч. Перерасход воздуха обеспечивает полное сгорание и т.о. предотвращает попадание в атмосферу углекислого газа СО₂ , угарного газа СО, сажи и не сгоревшего метана CH₄ и водорода Н. В то же время при большой подачи воздуха т. е. с избытком не весь воздух примет участие в горении, часть тепла уйдет на нагрев этого лишнего воздуха и будет выброшена в атмосферу с дымовым газом, что не экономично. Также идет перерасход электричества на работу дутьевого вентилятора.

В качестве резервного используется дизельное топливо. Уставки расхода дизельного топлива 8,4 и 8,2 т/ч. При работе на дизельном топливе расход воздуха составит 37-104 тыс. м³/ч.

При работе с основным топливом КВГМ может выдавать максимально 770 т/ч воды питьевого качества с темтературой от 72 С^О (при номинальном режиме работы) до 150 С^О (

при максимальном).

При работе с резервным топливом КВГМ может выдавать максимально 770 т/ч воды питьевого качества с темтературой 150 С^О независимо от расхода дизельного топлива.

Продукты горения поступают в дым. трубу естественной тягой. Давление в топке котла может находиться при различных режимах работы в диапазоне от -0,04 до 2,4 КПа. Естественная сила тяги возникает за счёт разности давлений равных по высоте столбов наружного холодного воздуха и более лёгкого горячего дымового газа. Дымовой газ перемещается из топки в трубу, а на его место в топку поступает холодный воздух. Температура уходящих газов при работе на газе может достигать 136 С^О. Для подогрева воздуха поступающего на горение часть уходящих газов поступает в воздухопровод перед дутьевым вентилятором.

Расчетные показатели работы котла КВ-ГМ-70-150 приведены в таблице 1.

Таблица № 1

№ п/п	Наименование параметра	Величина
1.	Номинальная теплопроизводительность, МВт (Гкал/ч)	69,8 (60)
2.	Номинальная температура воды на выходе из котла, ºС	150
3.	Температура воды на входе в котел, ºС	70
4.	Разность температур на входе и выходе из котла, ºС	80
5.	Температура уходящих газов, ºС: - при работе на природном газе - при работе на дизельном топливе	110 130
6.	Номинальный расход воды через котел, т/ч	750
7.	Минимально допустимый расход воды через котел, т/ч	675
8.	Максимально допустимое избыточное давление воды на входе в котел, МПа (кгс/см2)	2,5 (25)
9.	Минимальное рабочее давление на выходе из котла, МПа (кгс/см2)	1,0 (10)*
10.	Гидравлическое сопротивление котла при номинальном расходе воды, не более, МПа (кгс/см2)	0,25 (2,5)
11.	Аэродинамическое сопротивление газового тракта котла, кПа: - при работе на природном газе - при работе на дизельном топливе	2,6 2,7
12.	Удельный выброс оксидов азота (приведенный к α=1,4) с рециркуляцией дымовых газов, не более, г/нм3: - при работе на природном газе - при работе на дизельном топливе	0,1 0,2
13.	КПД котла брутто при номинальной нагрузке, % - при работе на природном газе - при работе на дизельном топливе	94,6 93,9
*При температуре воды на выходе из котла менее 150ºС рабочее давление воды на выходе из котла определяется с учетом недогрева воды до температуры кипения на 30ºС.