ВСТУП

У хімічній промисловості комплексній механізації та автоматизації приділяється велика увага. Це пояснюється складністю й високою швидкістю протікання технологічних процесів, а також чутливістю їх до порушення режиму, шкідливістю умов роботи, вибухо-пожежо-небезпекою речовин, що переробляють.

У міру здійснення механізації виробництва скорочується важка фізична праця, зменшується чисельність робітників, безпосередньо зайнятих у виробництві, збільшується продуктивність праці.

Обмежені можливості людського організму (стомлюваність, недостатня швидкість реакції на зміну навколишнього оточення й на велику кількість одночасно надходячої інформації, суб'єктивність в оцінці сформованої ситуації й т.д.) є перешкодою для подальшої інтенсифікації виробництва. Наступає новий етап машинного виробництва - автоматизація, коли людина звільняється від особистої участі у виробництві, а функції керування технологічними процесами, механізмами, машинами передаються автоматичним пристроям.

Автоматизація призводить до поліпшення основних показників ефективності виробництва: збільшенню кількості, поліпшенню якості й зниженню собівартості випускає продукції, підвищенню продуктивності праці. Впровадження автоматичних пристроїв забезпечує високу якість продукції, скорочення браку й відходів, зменшення витрат сировини й енергії, зменшення чисельності основних робітників, зниження капітальних витрат на будівництво будинків (виробництво організується під відкритим небом), подовження строків міжремонтного пробігу встаткування.

Впровадження спеціальних автоматичних пристроїв сприяє безаварійній роботі устаткування, виключає випадки травматизму, попереджає забруднення атмосферного повітря й водойм промисловими відходами.

Комплексна автоматизація процесів (апаратів) хімічної технології припускає не тільки автоматичне забезпечення нормального ходу цих процесів з використанням різних автоматичних пристроїв (контролю, регулювання, сигналізації ), але й автоматичне керування пуском й зупинкою апаратів для ремонтних робіт й у критичних ситуаціях.

Завдання, які вирішуються при автоматизації сучасних хімічних виробництв, досить складні. Від фахівців потрібні знання не тільки пристрою різних приладів, але й загальних принципів складання систем автоматичного керування.

Обслуговування автоматичних систем й їхніх елементів, підтримка в чистоті й справному стані, впровадження нових приладів, періодичну перевірку, налагодження й ремонт для забезпечення нормального ходу технологічного процесу й виконання плану випуску продукції робить на заводах служба контролю й автоматики.

1.ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС. ОСНОВНЕ ТА ДОПОМІЖНЕ ОБЛАДНАННЯ.

1.1ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

Артезіанська вода надходить в систему через фільтр, в якому очищається від домішок які можуть відкладатися на внутрішній поверхні труб, від куди підпиточний насосом подається в систему. Далі вода надходить у котел, де нагріватися до певної температури і надходить до споживача, а так само в теплообмінник де нагріває питну воду. З теплообмінників і від споживача вода повертається в котел.

Газ подається в котел від пункту розподілення газу, крім прямої подачі газу в котел, газ, так само, подається на запальник. Відпрацьовані гази відводяться з котла вентилятором-димососом.

1.2ОСНОВНЕ ТА ДОПОМІЖНЕ ОБЛАДНЕННЯ

Котел жаротрубний водогрійний газовий «КОЛВИ-650». Потужність 756 кВт. Комплектується газовою або рідинною горілкою з різним номінальним тиском палива.

 

 

 

Рисунок 1 – Конструкція котла КОЛВИ - 650

1. Горілка 2. Корпус котла 3. Дверцята топки 4. Опора 5.  Шлюз очистки короба димових газів 6. Короб димових газів 7. Вхідний патрубок

8. Патрубки для установки ПСК 9. Вихідний патрубок 10. Гільза для установки термостата.

11. Турбілізатори 12. Оглядове вікно 13. Ущільнювач 14. Теплоізоляція

15. Дренажний патрубок 16. Шнур ущільнювача 17. Патрубок дренажу конденсату 18. Гільза для установки манометра

18.1. Гільза для установки термометра ( з протилежної сторони )

19. Пульт керування 20. Захисний клапан.

Таблиця 1 – Характеристики котла КОЛВИ - 650

Найменування та показники	КОЛВІ-650
Об’єм опалюємого приміщення, м³	15000
Номінальне тепловиробництво, МВт	0,756
ККД %	92
Температура води на виході, °C	90
Площа поверхні нагріву м²	12,5
Габарити трубної частини під газ, мм	3290х1270х1750
Габарити під дизпаливо, мм	3240х1270х1750
Маса, кг	1570

2. Вибір величин, які регулюються, та каналів внесення регулюючих дій

Процес підігріву води за допомогою котла КОЛВИ-650 відноситься до пожежо-вибухо безпечного процесу, тому це потрібно враховувати при розробці автоматизації.

Розглянемо систему водопостачання, як окремий об’єкт регулювання. В першу чергу регулюванню, підлягають параметри, які є показниками ефективності процесу, ті вхідні і вихідні величини через які на об'єкт подають обурюючі впливи.

У системі постачання слід підтримувати тиск на заданому рівні. Оскільки кількість води яка йде до споживача та повертається від нього може різнитися, і як наслідок зміниться тиск в системі. Це збурення усувається подачею нестачі води від фільтру через підпиточний насос.

Температура теплоносія, який йде до споживача, є показником ефективності роботи котла КОЛВИ – 650, та впливає на якість опалення.

Температура теплоносія регулюється подачею газу до котла.

Температура гарячої питної води, є важливою частиною комфортного життя людини, регулюється подачею теплоносія до теплообмінника.

Тиск повітря перед котлом залежить від витрати повітря, в свою чергу витрата повітря має відповідати витраті газу за певним співвідношення, для чого вимірюється тиск повітря та газу, і в залежності від зміни тиску газу буде регулюватися подача повітря.

3. ВИБІР ВЕЛИЧИН, ЯКІ КОНТРОЛЮЮТЬСЯ, СИГНАЛІЗУЮТЬСЯ ТА ПАРАМЕТРИ ЗАХИСТУ

Процес підігріву води за допомогою котла КОЛВИ-650 відноситься до пожежо-вибухо безпечного процесу, тому це потрібно врахувати при виборі параметрів сигналізації, контролю та керування. Також правильний підбір параметрів керування може вплинути навіть на ефективність виробництва.

3.1 Вибір контролюючих величин

При виборі контролюючих величин ми повинні знати, що в першу чергу беруться керуючі величини, а також ті величини, які найбільш повно характеризують технологічний процес (для полегшення слідкування за ходом процесу, полегшення запуску, наладки і зупинки технологічного процесу) та найбільш важливі вихідні параметри для здійснення оперативного управління. Тому в даній схемі автоматизації контролюються такі величини.

3.1.1 Розрідження в топці котла.

3.1.2 Тиск повітря перед котлом.

3.1.3 Тиск теплоносія після котла.

3.1.4 Тиск гарячої питної води.

3.2 Вибір величин, які сигналізуються

Сигналізація розділяється на технологічну сигналізацію і сигналізацію стану. Технологічна сигналізація використовується для параметрів зміни яких можуть привести до аварійної ситуації. У нашому випадку такими параметрами є:

3.2.1 Тиск води в системі опалення.

3.2.2 Температура теплоносія після котла.

3.2.3 Розрідження в топці котла.

3.2.4 Тиск газу перед котлом.

3.2.5 Тиск повітря перед котлом.

3.2.6 Тиск теплоносія після котла.

3.2.7 Тиск питної води.

3.2.8 Наявність полум’я в топці котла.

3.3 Вибір параметрів керування

В схемі передбачено керування двигуна дутьевого вентилятора та вентилятора димососа, підпиточного, циркуляційного та подаючого насосів.

Керування двигуна М1, М2,M3,М4,М5 можна здійснювати як по місцю, так і на щиті оператора за допомогою перемикача керування двигуном (“По місцю” , “Дист.”).

4 ВИБІР ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Засоби автоматизації, за допомогою яких буде здійснюватися керування процесом, повинні бути вибрані технічно грамотно і економічно обґрунтовано. Конкретні типи автоматичних пристроїв вибирають з урахуванням можливостей об'єктів управління. У першу чергу приймають до уваги такі фактори, як пожежо- та вибухо- небезпечність, агресивність і токсичність середовищ, число параметрів, які приймають участь в управлінні, і їх фізико - хімічні властивості а також вимоги до якості контролю і регулювання. Прилади на щиті можливо використовувати звичайні, так як щитова віддалена від технологічного обладнання і розташовується у окремому приміщенні куди немає доступу небезпечним речовинам.

4.1 Контур регулювання та сигналізації тиску в системі водопостачання: датчиком виступає являється перетворювач тиску Сафир 22ДИ(1а), який встановлюється поблизу місця відбору тиску. Сигнал від датчика (0 – 5мА) надходить до контролера ТРМ – 212 (1б). У разі виходу сигналу за межі норми, прилад подасть сигнал керування (0 – 10В) на регулюючий пристрій, електро привід 2-х ходового сідельного клапана «Belimo» (1в). Дискретний сигнал з виходу мікропроцесорного регулятора надходить до сигнальної арматури HL1 , яка сигналізує про те, що тиск в вище норми.

Рисунок 2 – Контур регулювання на сигналізації тиску

4.2 Контур контролю та сигналізації температури води за котлом: датчиком виступає термометр опору ДТС – 127 – 50М(2а), який встановлюється на трубі. Сигнал від термометра опору, у вигляді активного опору, надходить до контролера ТРМ – 212 (2б). У разі виходу сигналу за межі норми, прилад подасть сигнал керування (0 – 10В) на регулюючий пристрій, електропривод 2-х ходового сідельного клапана «Belimo» (2в). Дискретний сигнал з виходу мікропроцесорного регулятора надходить до сигнальної арматури HL2, яка сигналізує про те, що температура в вище норми.

Рисунок 3 – Контур регулювання та сигналізації температури

4.3 Контур контролю та сигналізації температури води за котлом: датчиком виступає термометр опору ДТС – 127 – 50М(3а), який встановлюється на трубі. Сигнал від термометра опору, у вигляді активного опору, надходить до контролера ТРМ – 212 (3б). У разі виходу сигналу за межі норми, прилад подасть сигнал керування (0 – 10В) на регулюючий пристрій, електропривод для 2х ходового сідельного клапана «Belimo» (3в).

Рисунок 4 – Контур регулювання температури.

4.4 Контур регулювання подачі газу в топку котла: датчиками виступають перетворювачі тиску Сафир 22ДИ(5а,5б), який встановлюється поблизу місця відбору тиску. Сигнал від датчика (0 – 5мА) надходить до контролера ТРМ – 212 (5в). У разі виходу сигналу за межі норми, прилад подасть сигнал керування (0 – 10В) на регулюючий пристрій, електропривод 2-х ходового сідельного клапана «Belimo» (1в). Дискретний сигнал з виходу мікропроцесорного регулятора надходить до сигнальної арматури HL4, яка сигналізує про те, що витрата повітря нижче норми.

Рисунок 5 – Контур регулювання подачі газу в топку котла.

4.5 Контур контролю розрідження в топці котла: датчиком виступає перетворювач тиску Сафир 22ДВ(4а), який встановлюється поблизу місця відбору тиску. Сигнал від датчика (0 – 5мА) надходить до контролера ТРМ – 201 (4б). У разі виходу сигналу за межі норми спрацює сигнальна арматура HL3, яка сигналізує про те, що розрідження в топці котла нижче норми.

Рисунок 6 – Контур контролю розрідження в топці котла.

4.6 Контур контролю витрати повітря перед котлом: датчиком виступає перетворювач тиску Сафир 22ДИ(6а), який встановлюється поблизу місця відбору тиску. Сигнал від датчика (0 – 5мА) надходить до контролера ТРМ – 201 (6б). У разі виходу сигналу за межі норми спрацює сигнальна арматура HL5, яка сигналізує про те, що витрата повітря нижче норми.

Контури 7, 8 виконані аналогічно.

Рисунок 7 – Контур контролю витрати повітря перед котлом.

4.7 Контур підрахунку ефективності роботи котла: підрахунок гігакалорій виконується приладом СВТУ – 10м, датчики до нього постачаються в комплекті виробником. Прилад вимірює температуру до та після котла, та витрату води через котел, та за запрограмованими формулами вираховує ефективність котла.

Рисунок – 8 Контур підрахунку ефективності роботи котла.

4.8 Контур контролю полум’я в топці котла: датчиками виступають електроди (10а,10б) між на які подається 10000В і між якими, при наявності полум’я, виникає дуга, також присутній клапан розжигу (10д) та трансформатор розжигу ТГ – 1020К – У2 (10в), за допомогою яких запалюється полум’я в топці котла. Якщо полум’я в топці котла сгасне, то розірветься дуга між датчиками, та прилад Ф – 34 – 2 подасть сигнал, та ввімкнеться сигнальна арматура HL8.

Рисунок – 9 Контур контролю полум’я в топці котла.

4.9 Контур керування двигуном М1: Для місцевого управління двигуном М1 необхідно перевести ключ управління у положення «М». У цьому випадку для запуску двигуна необхідно натиснути кнопку SB3.1 – напруга живлення через замкнуті контакти перемикача SA1 живить котушку пускача КМ1. Пускач спрацює і замкне контакт КМ1.1, тим самим ставлячи кнопку SB3.1 на самоблокування, також замкнуться силові контакти і запуститься двигун.

Також напруга подається на контакти лампочки HL9, вона загоряється і свідчить про те, що двигун ввімкнений.

Для відключення двигуна необхідно натиснути кнопку SB3.2, схема розімкнеться, котушка пускача знеструмиться і силові контакти розімкнуться, двигун зупиниться, також напруга не подається на лампочку HL9, вона затухає і це свідчить про те, що двигун вимкнений.

Для управління двигуном М1 дистанційно необхідно перевести ключ управління у положення «Д» У цьому випадку для запуску двигуна необхідно натиснути кнопку SB4.1 – напруга живлення через замкнуті контакти перемикача SA1 живить котушку пускача КМ1. Пускач спрацює і замкне контакт КМ1.2 тим самим ставлячи кнопку SB4.1 на самоблокування.

Далі процес запуску і зупину двигуна проходить аналогічно місцевому режимі.

Рисунок 10 – Контур керування двигуном.

6 ОПИС СХЕМ СИГНАЛІЗАЦІЇ, КЕРУВАННЯ, БЛОКУВАННЯ ТА ЗАХИСТУ

6.1 Опис схеми технологічної сигналізації.

На підприємствах знаходять призначення різноманітні схеми технологічної сигналізації, які відрізняються числом та типом обладнання, напругою та родом струму, характером світлових та звукових сигналів. Правильно побудовані схеми забезпечують чітку сигналізацію, сприяють відвертанню аварій та нещасних випадків. Схема автоматичної сигналізації повинна забезпечувати одноразову подачу світлового та звукового сигналів, знімання звукового сигналу (натисненням кнопкового вимикача), повторність спрацьовування виконавчого пристрою звукової сигналізації після його відключення натисненням кнопкового вимикача, а також перевірку сигналізації.

Коли всі параметри знаходяться в нормі, контакти приладів розімкнуті, і обмотки реле KV1-KV8 не активні, і не перебувають під напругою, відповідно їх контакти KV1.2-KV8.2 розімкнуті, і лампи HL1-HL8 не горять, у свою чергу контакти KV1.1- KV8.1 замкнуті. Через замкнуті контакти KV1.3, KV2.3, KV3.3, KV6.3, KV7.3 подають напругу на реле часу КТ1, контакти КТ1.1, КТ1.2 замкнуті, подаються напруга на реле блокування KV9, KV10 і соленоїд S1. Розмикається KV10.5 і обезструмлює дзвінок HA1, розмикаються контакти KV9.1,2,3,4 і KV10,1,2,3,4.

При зниженні подачі повітря в топку котла нижче заданої, розмикається контакт (6б) знеструмлюється реле KV5, замикається контакт KV5.2, включається лампа HL5, розмикається контакт KV5.3, знеструмлюється соленоїд S1 і реле KV9, KV10. Соленоїд припиняє подачу газу в котел, і контакти KV9,1,2,3,4 та KV10,1,2,3,4 замикаються, тим самим не даючи знеструмити реле KV1- KV8 (без вже спрацювали реле) при відхиленні інших параметрів. Параметр тиску газу перед пальником, і згасання полум'я в пальнику спрацьовує аналогічно.

При відхиленні тиску води від норми розмикаються контакти і знеструмлюють реле KV1, замикається контакт KV1.2, в слідстві чого загоряється лампа HL1, розмикається контакт KV1.1 знеструмлюючи реле часу КТ1, контакт КТ1.2 обезструмить реле KV9, KV10 якщо в перебігу заданого часу (15 сек) параметр не повернеться в норму, розімкнеться контакт КТ1.1 і обезструмить соленоїд S1 який припинить подачу газу в котел, замкнуться контакти реле KV9,1,2,3,4 та KV10,1,2,3,4 чим не дадуть знеструмити реле KV1- KV8 (без вже спрацювали реле) при відхиленні інших параметрів.

Параметри розрідження в топці котла, тиск за котлом, температура води за котлом та температура питної води спрацьовують аналогічно.

Кнопкою SB2.1 здійснюється опробування звукової сигналізації, кнопкою SB2.2 здійснюється зняття звукової сигналізації.