Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Принципы эффективного управления в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологии. Учебное пособие
.pdf
Задача № 4.
Расчёт и обоснование выбора регулирующего клапана на линии байпаса
ГВ ПНД (клапан PТ-155А). Регулирующий клапан РТ-155А установлен на
линии байпаса ГВ ПНД. Клапан используется для поддержания температуры
основного конденсата перед деаэратором не выше 154
о
С. В качестве расчетной
уставки на всех режимах работы энергоблока принята температура основного
конденсата в непосредственной близости после узла смешения основного
конденсата после ГВ ПНД с конденсатом после ВВТО, поступающим по
байпасной линии, равная 154
о
С. Регулирование температуры основного
конденсата осуществляется путем обвода части конденсата после ВВТО
помимо ГВ ПНД по байпасной линии.
Максимальный расход воды составляет G = 150 т/ч. Давление воды перед
клапаном - Р
t
= 85 оС. Удельный объем воды составляет V1 = 0,00103 м3/кг. Давление за
1
клапаном - Р
= 1,03 МПа (10,5 кгс/см2). Температура воды перед клапаном -
1
= 0,9 МПа (9,17 кгс/см2). Коэффициент запаса - К3 = 1,1.
2
План решения задачи:
1. Для заданных значений расходных характеристик определить
пропускную способность клапана по формуле (3.1).
2. Подобрать регулирующий клапан на линии байпаса ГВ ПНД (клапан
PТ-155А), используя соответствующий промышленный каталог.
Задача № 5.
Расчёт и обоснование выбора регулирующего клапана на трубопроводе
подачи основного конденсата на деаэратор (клапан PД-7). Регулирующий
клапан РД-7 установлен на трубопроводе подвода основного конденсата перед
деаэратором и предназначен для поддержания в тракте основного конденсата
повышенного давления для того, чтобы исключить вскипание воды в змеевиках
ГВ ПНД. Данная мера должна применяться в ис
ключительных случаях, когда
другие способы регулирования температуры после ГВ ПНД будут исчерпаны.
В качестве расчетной уставки принято давление в тракте основного конденсата
перед клапаном равное 0,85 МПа (8,7 кгс/см
2
). Клапаном управляет регулятор,
поддерживающий перепад между давлением перед клапаном и давлением
насыщения.
Максимальный расход воды составляет G = 500 т/ч. Давление воды перед
клапаном - Р
t
= 154 оС. Удельный объем воды составляет V1 = 0,00109 м3/кг. Давление
1
за клапаном - Р
= 0,85 МПа (8,7 кгс/см2). Температура воды перед клапаном -
1
= 0,706 МПа (7,2 кгс/см2). Коэффициент запаса - К3 = 1,1.
2
План решения задачи:
1. Для заданных значений расходных характеристик определить
пропускную способность клапана по формуле (3.1).
2. Подобрать регулирующий клапан на трубопроводе подачи
основного конденсата на деаэратор (клапан PД-7), используя
соответствующий промышленный каталог.
51
Задача № 6.
Регулирующие клапаны РДД-1 и РДД-2 установлены на трубопроводе
подачи греющего пара в деаэратор и предназначены для регулирования расхода.
Исходные данные для решения данной задачи представлены в таблице 3.1.
Максимальный расход пара через клапан – G
пара в коллекторе составляет Р
перед клапаном - t
V
= 0,16345 м3/кг. Давление пара перед клапаном определяется из выражения
1
Р
= 0,95·Р
1
= 0,95·1,6 = 1,52 МПа (15,5 кгс/см2). Коэффициент критического
кол
= 305 оС. Удельный объем пара перед клапаном -
1
= 1,6 МПа (16 кгс/см2). Температура пара
кол
расхода для шиберного клапана согласно принимается равным К
Давление за клапаном - Р
= 0,6865 МПа (7 кгс/см2).
2
гр.п
= 20 т/ч. Давление
= 0,7.
m
План решения задачи:
1. Определить расчётный перепад давления на клапане, как разность
давлений пара перед клапаном и за ним;
2. Определить критический перепад давления на клапане по следующей
зависимости (3.2):
∆Р
0,6∙∙∙
кр
, (3.2)
где 1,3 – показатель адиабаты для перегретого пара;
3. Определить пропускную способность клапана по формуле (3.3):
гр.п
К
10∙
∙
(3.3)
∆
где y - коэффициент расширения пара, определяемый по зависимости (3.4):
∆Р
р
1
(3.4)
∙∆Р
кр
4. Подобрать регулирующие клапаны РДД-1 и РДД-2 на трубопроводе
подачи греющего пара в деаэратор, используя соответствующий
промышленный каталог.
Вариант G
1 2 3 4 5 6
1 20 1,11 0,15345 0,7 0,6165
2 21 1,21 0,16145 0,6 0,6805
3 22 1,32 0,14325 0,5 0,6265
4 23 1,42 0,13345 0,8 0,6365
5 24 1,51 0,16045 0,6 0,6815
6 25 1,61 0,14345 0,7 0,6465
7 26 1,71 0,15545 0,8 0,6565
8 27 1,81 0,14745 0,5 0,6805
9 28 1,92 0,14145 0,5 0,6265
10 29 1,01 0,11245 0,7 0,5865
гр.п
, т/ч Р
, МПа V
кол
, м3/кг Кm Р2, МПа
1
Таблица 3.1
52
Окончание таблицы 3.1
1 2 3 4 5 6
11 30 1,23 0,17845 0,8 0,5665
12 20 1,36 0,18145 0,8 0,5165
13 21 1,47 0,14645 0,6 0,5865
14 22 1,53 0,16945 0,7 0,5365
15 23 1,64 0,15845 0,8 0,5055
16 24 1,78 0,15545 0,5 0,5125
17 25 1,83 0,17045 0,5 0,5275
18 26 1,91 0,17145 0,7 0,6065
19 27 1,32 0,18348 0,8 0,5775
20 28 1,27 0,16242 0,7 0,5385
21 29 1,63 0,16343 0,8 0,6966
22 30 1,65 0,15345 0,6 0,6464
23 21 1,47 0,14945 0,7 0,5565
24 22 1,55 0,16845 0,7 0,4875
25 23 1,58 0,16745 0,8 0,5465
Задача № 7.
Регулирующий клапан РТ-СВ установлен на трубопроводе байпаса
задвижки С-2 на выходе сетевой воды из ВВТО. Клапан предназначен для
установления оптимального расхода сетевой воды, отводящей тело основного
конденсата от ВВТО, в зависимости от температуры наружного воздуха
(температурного графика сетевой воды) и нагрузки котла; используется как при
малых расходах сетевой вод
ы, так и совместно с основной линией (через
задвижку С-2) при расходах сетевой более 520 т/ч.
Максимальный расход воды - G = 350 т/ч. Давление воды перед клапаном
= 1,77 МПа (18 кгс/см2). Температура воды перед клапаном составляет
Р
1
t
= 70 0С. Удельный объём воды - V1 = 0,0012 м3/кг. Давление за клапаном –
1
=1,522 МПа (15,5 кгс/см2). Коэффициент запаса - К3 = 1,1.
Р
2
План решения задачи:
1. Для заданных значений расходных характеристик определить
пропускную способность клапана по формуле (3.1).
2. Подобрать регулирующий клапан РТ-СВ по промышленному
каталогу, установленный на трубопроводе байпаса задвижки С-2
на выходе сетевой воды из ВВТО.
Технические измерения и приборы.
Задача № 1.
Максимальный уровень воды в резервуаре 400 мм. Внутренний
диаметр трубок уровнемера d=10 мм. При изменении уровня от 0 до 400 мм
объем правой каме
ры дифманометра изменяется на ΔV=4 см
3
. При Н=0 уровни
53
воды в обеих трубках равны. Температура воды 20°С. Оценить относительную
погрешность измерения максимального уровня, вызванного изменением уровня
воды в правой трубке.
Задача № 2.
Как изменятся показания ртутного U – образного манометра, если
барометрическое давление уменьшилось на 7 кПа при неизменном абсолютном
измеряемом давлении и неизменных прочих условиях?
Задача № 3.
Переведите заданное давление в указанные единицы.
Таблица 3.2
Давление,
р,
мм.рт.ст
Единицы кПа кПа МПа Па МПа кПа МПа
Давление,
р, атм
Единицы кПа кПа МПа Па МПа кПа МПа
1 2 3 4 5 6 7
710 715 720 725 730 735 740
8 9 10 11 12 13 14
1,1 1,5 1,8 2,4 3,2 4,5 6,2
Вариант
Вариант
Задача № 4.
Определить термоЭДС для термопары хромель-копель, при заданной
температуре рабочего спая t с поправкой на температуру свободного конца
t
, используя данные таблицы 3.3.
0
Таблица 3.3
Вариант 1 2 3 4 5 6 7
t 70 76 80 84 88 100 102
t
0
Вариант 8 9 10 11 12 13 14
t 552 556 558 590 594 596 598
t0 20 14 16 12 24 10 18
Вариант 15 16 17 18 19 20 21
t 600 602 604 606 608 50 52
t0 52 14 22 10 24 12 14
Вариант 22 23 24 25 26 27 28
t 54 106 104 106 108 58 78
t0 10 16 12 24 20 18 14
12 10 14 10 16 22 14
Задача № 5.
При установке диафрагмы в трубопроводе номинальный расход среды
должен составлять 230 т/ч, диафрагма рассчитана на максимальный расход 250
т/ч, а дифференциальный манометр рассчитан на перепад давления 4 кПа. Но в
процессе эксплуатации изменился расход среды до 380 т/ч, при этом сменить
диафрагму не представляется возможным. Подобрать дифманометр с таким
предело
м измерения, чтобы с его помощью измерить расход.
54
РАЗДЕЛ 4. ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ
4.1 Организация автоматизированного управления
в системах централизованного теплоснабжения
Устойчивая и эффективная работа системы централизованного
теплоснабжения от городских ТЭЦ или районных котельных невозможна без
автоматизированной системы управления. Организация автоматизированного
управления в системах теплоснабжения населённых пунктов позволит решить
следующие задачи:
создать комфортные условия в отапливаемых по
мещениях независимо от
внешних воздействий;
минимизировать суммарные затраты на производство, транспортировку и
потребление тепловой энергии;
повысить надёжность теплоснабжения;
обеспечить энергетическую безопасность функционирования всех
объектов системы;
сократить обслуживающий персонал, улучшить условия его труда,
изменить характер деятельности и перевести объекты на безлюдную
технологию;
автоматизировать учёт потребления энергоресурсов и ди
агностировать
состояние оборудования и трубопроводов;
снизить затраты на проведение текущих и капитальных ремонтов и
ликвидацию последствий аварий.
Эти поставленные задачи реализуются на базе использования
технических средств: датчиков, органов исполнительных механизмов,
управляющих комплексов, средств передачи информации и пр.
Результативным показателем эффективного теплоснабжения является
комфортность климатических условий, созданных в отапливаемых
помещениях. Оц
енка эффективности теплоснабжения определяется методом
сопоставления интегральных отклонений температуры внутреннего воздуха
(до и после автоматизации) от значений отклонений с учетом допустимой
точности поддержания температуры в пределах зоны комфорта. Эффективность
автоматического регулирования расхода теплоты на отопление помещений
выражается формулой (4.1):
– L
в
(4.1)
в
где L
= L
∆L
в
,
— интегральное отклонение температуры воздуха в отапливаемых
в
в
помещениях соответственно до и после автоматизации;
— эффективность автоматического регулирования.
∆L
в
55
Интегральное отклонение температуры воздуха в отапливаемых
помещениях определяется отношением (4.2) суммарного за отопительный
период отклонения температуры воздуха от заданной величины к числу дней
отопительного периода:
Т
В
в
ВД
(4.2)
где
— температура воздуха в отапливаемом помещении в различные дни
в
отопительного сезона;
τ= 1,2…Т — количество дней отопительного сезона;
(
2) — заданные температуры в помещении с учетом допустимых
ВД
отклонений в пределах зоны комфорта.
Снижение суммарных энергетических затрат при автоматизации систем
централизованного теплоснабжения определяется выражением (4.3):
-В
А
=∆ВТИ+∆ВМС+∆В
СЦТ
+∆ВРС+∆ВРТ+∆В
ПТИ
ПТ
где ∆В
∆В
СЦТ=ВСЦТ
- годовая экономия условного топлива в системе централизованного
СЦТ
теплоснабжения (СЦТ) за счет автоматизации, т;
В
— годовой расход топлива до автоматизации, т;
СТЦ
∆В
— годовая экономия топлива на основном теплоисточнике;
ТИ
∆В
∆В
∆В
∆В
∆В
— экономия в магистральных тепловых сетях;
МС
— экономия на пиковом теплоисточнике (теплообменной станции);
ПТИ
— экономия в распределительных тепловых сетях;
РС
— экономия в системе распределения тепловых нагрузок;
РТ
— экономия в системе потребления тепла.
ПТ
(4.3)
Экономия топлива в автоматизированной котельной достигается за счёт
повышения эффективности сжигания топлива в котле, оптимизации
распределения нагрузки между котлами, изменения общей
теплопроизводительности котельной в соответствии с величиной
теплопотребления. Годовая экономия топлива за счет повышения
эффективности его сжигания обеспечивается путем автоматического
регулирования соотношения «топливо-воздух» (поддержания минимально
необходимого значе
ния коэффициента избытка воздуха) при использовании
различных видов топлива, поддержания оптимальной величины давления
воздуха, подаваемого в топку при сжигании твердого топлива в кипящем
слое и др.
Величина годовой экономии топлива за счет повышения эффективности
его сжигания в котле может быть определена из выражения (4.4):
ок
(4.4)
к
где
А
∆В
К
— доля экономии топлива за счет оптимизации процесса горения;
,
— коэффициенты полезного действия котла до и после
∑
автоматизации;
56
i=τ
...Tок — число часов работы котла при разных нагрузках в течение
1, τ2
года;
— продолжительность работы котла в течение года в ч.
Т
ок
Экономия топлива за счет оптимального распределения нагрузки
между котлами составляет:
где
к
оку
ку
∆В
,
— коэффициент полезного действия котельной до и после
к
∑
к
к
(4.5)
ку
к
автоматизации;
— доля экономии топлива за счет оптимизации распределения нагрузки
между котлами;
ку
...T
i=τ
1, τ2
— число часов работы котельной при разных нагрузках в
оку
течение года.
Сущность оптимального распределения нагрузки между котлами
заключается в автоматическом отключении (включении) котлов в зависимости
от изменения нагрузки таким образом, чтобы котельная в течение года работала
с максимально возможным коэффициентом полезного использования топлива.
Экономия при автоматизации процессов отпуска теплоты зданиям
определяется как суммарная эк
ономия за счет:
устранения перегрева помещений в переходный период отопительного
сезона. Устранение перегрева зданий с системами горячего
водоснабжения в переходный период отопительного сезона позволяет
снизить расход тепла до 10% от годового расхода тепла на отопление;
снижения отпуска теплоты жилым зданиям в ночные часы, а нежилым —
в нерабочее время;
полезного испо
льзования в тепловом балансе зданий теплоты, вносимого
солнечной радиацией, а также бытовых тепловыделений и теплоты от
технологического оборудования промышленных предприятий.
Задача автоматизированного управления системой централизованного
теплоснабжения является многоплановой и многокритериальной, и её решение
направлено на оптимизацию режимов функционирования составных элементов
данной системы. Необходимым условием реализации АСУ ТП теплоснабжения
и ее важным составным зве
ном является автоматизированный коммерческий
учёт потребления топливно-энергетических ресурсов. Автоматизированный
учёт количества приобретаемого топлива и продаваемой тепловой энергии
позволяет теплоисточникам минимизировать удельный расход топлива на
вырабатываемое тепло. Автоматизированная непрерывная диагностика
состояния технологического оборудования и трубопроводов систем
57
теплоснабжения позволяет существенно повысить надёжность их
функционирования, предотвратить возникновение аварийных ситуаций,
снизить ежегодные затраты на обслуживание, текущий и капитальный ремонты.
Академиком В.М. Глушковым сформулированы основополагающие
принципы создания автоматизированных систем управления, в которых
необходимо:
расширить круг и усложнить характер решаемых задач по созданию
автоматизированных систем управления;
всесторонне изучить и провести ан
управления;
разработать и внедрить автоматизированные системы управления в
присутствии руководителя автоматизируемого объекта;
предусмотреть тиражирование проектных решений в области
теплоснабжения с множеством однотипных объектов, но имеющих
различия в организации технологического процесса;
обеспечить возможность развития автоматизированной системы,
вызванной присоединением новых потребителей, вводом новых
источников тепловой эн
обеспечить однократный ввод информации, необходимой для решения
всех задач автоматизации, информационная связь между которыми
должна учитываться при определении состава задач автоматизации.
При создании и организации автоматизированного управления в
системах централизованного теплоснабжения должны учитываться следующие
особенности:
неразрывность процессов выработки, транспортировки и распределения
тепловой энергии, стохастический характер теплопотребления;
организационная р
рассредоточенность объекта по территории города;
большое количество локальных систем теплоснабжения и их
технологическая взаимосвязанность;
высокая стоимость основных фондов, разветвленное сетевое хозяйство и
ущерб, наносимый городскому хозяйству и экономике вследствие
повреждений;
значительный объём потребления топливно-энергетических ресурсов;
государственная и соци
энергетических ресурсов и улучшения качества теплоснабжения.
Структура построения АСУ носит иерархический характер и состоит из
ряда взаимосвязанных управляющих комплексов:
нижний уровень — управление технологическим оборудованием
объектов (теплообменниками, приводами насосов и вентиляторов,
теплогенераторами);
ергии, развитием предприятия;
азобщенность в эксплуатации систем теплоснабжения;
альная важность экономии топливно-
ализ автоматизируемого объекта
средний уровень — управление объектами системы (тепловыми
источниками, тепловыми сетями, объектами теплопотребления);
58
В
П
с
т
а
т
с
Н
я
ы
з
н
а
а
а
е
а
о
и
м
р
л
м
р
и
я
о
о
я
у
м
о
ы
ы
н
л
и
р
п
р
е
р
о
м
в
л
в
и
в
е
я
тр
р
о
п
а
е
р
л
н
р
и
д
в
ч
е
т
и
м
п
в
н
и
л
ж
и
к
н
д
н
т
р
и
в
й
е
н
1
и
н
т
к
г
е
м
и
е
е
м
е
р
ж
г
р
п
п
н
м
у
о
п
с
е
о
ц
л
л
т
э
н
ч
я
и
х
и
е
и
е
ь
в
—
н
с
т
ы
л
а
т
и
а
Т
т
е
а
л
С
в
в
о
о
с
О
ч
тепло
средс
автом
струк
тепло
верхний
снабжен
ерхний
в систе
ванное
города и
в систе
операто
остроен
набжени
в, позв
тическог
урная
набжени
уровень
я.
уровень
ах цент
абочее м
и предп
ах тепл
а регион
е авто
осущест
ляющих
управ
схема
предста
— цент
редстав
ализова
сто опе
иятия;
фикаци
ального
атизиро
ляется с
в зна
ения т
автома
лена на р
альный
яет:
ного те
атора це
— ав
испетче
анной с
использо
ительно
плоэнерг
изирован
сунке 4.
испетче
плоснаб
трально
оматизи
ского у
стемы
анием а
степе
тически
ого
.
ский пу
ения —
о диспет
ованное
равлени
правлен
паратны
и реал
и сист
правлен
кт АСУ
автома
ерского
рабочее
(ОДУ).
я в с
и прогр
зовать
мами.
я сис
тепло-
изиропункта
место
стемах
ммных
задачи
иповая
емами
Рис.
регул
пром
реали
урове
прогр
прогр
прогр
конкр
прогр
польз
4.1 – Стру
ижний
торов,
шленны
ующие
ь может
ммируем
ммируем
ммирова
тных ус
ммно-ор
вателя п
ктурная т
ровень
в том
и или
тдельны
строитьс
х кон
е конт
ия, кот
овий. С
ентиров
и управл
повая схе
те
ключает
числе
свобод
функци
на раз
оллерах,
оллеры
рое мо
ециализ
нными
нии опас
а автомат
лоснабже
себя да
с ми
о про
интелл
ичных
так и
характер
ет осущ
рованны
данно
ыми объ
59
зированн
ия
чики, ис
ропроце
раммиру
ктуальн
икропро
специа
зуются
ствлять
контро
у объек
ктами в
го управл
олнител
сорами
мыми
го упра
ессорах
изирован
надёжно
пользова
леры в
у управ
том случ
ения сист
ные мех
(специа
контролл
ления.
как с
ных. С
тью, пр
ель исх
пускают
ления.
е исклю
мами
низмы
ьными
рами),
редний
ободно
ободно
стотой
дя из
я уже
шибки
аются.
С помощью контроллеров обеспечивается автоматическая реализация
алгоритма управления оборудованием и функциональность АСУ ТП, включая
автоматический пуск-останов как в штатных, так и в аварийных ситуациях.
В состав среднего уровня управления могут включаться операторские панели, в
том числе программируемые, с помощью которых обслуживающий персонал
может получать оперативную информацию о состоянии объектов и
ектировать режимы работы технологического оборудования.
корр
Верхний уровень управления формируется из компьютеров обычного или
промышленного исполнения, принтеров, источников бесперебойного питания и
оборудования локальной вычислительной сети, Операторский интерфейс
программируется с помощью любой современной SCADA-системы. Такое
минимальное сочетание аппаратно-программных средств замыкает построение
АСУ ТП и обеспечивает выполнение задач автоматизированного управления
теплоэнергетическими системами в цел
4.2 Общие сведения об управлении технологическими процессами
в автоматизированных системах теплоснабжения и отопления
Управление технологическими процессами в автоматизированных
системах теплоснабжения осуществляется посредством использования
комплекса сооружений и устройств, расположенных между основным
источником энергии (городская (промышленная) ТЭЦ или котельная) и её
конечным потребителем (отапливаемое помещение или труппа помещений,
имеющая общий узел упр
тепла).
Автоматизированные системы теплоснабжения выполняют следующие
функции [9, 10]:
организуют дистанционное и логическое управление технологическим
оборудованием с обеспечением не только контроля его состояния
посредством тестирования и диагностики, но и пуска и останова техно-
логических узлов, а также автоматического включения резервных агре-
гатов;
осуществляют автоматическое регулирование те
метров и их соотношений в диапазоне нормальных эксплуатационных
нагрузок, при пуске и останове агрегатов;
поддерживают оптимальную нагрузку при вынужденном отключении
части оборудования или при нарушении его нормальной работы;
обеспечивают защиту оборудования от повреждения и осуществляют
перенастройку в процессе его эксплуатации;
обеспечивают персонал оперативной и достоверной информацией о
работе те
и оперативно предупреждают о срабатывании блокировок и защит;
организуют ведение журналов работы оборудования и действий персо-
нала системы, а также архивирование режимов (параметров) работы
оборудования;
хнологических объектов в виде мнемосхем, диаграмм, таблиц
авления температурой внутреннего воздуха и учета
ом [8].
хнологических пара-
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]