Анотація

В курсовому проекті на тему: "Розробка системи захисту парового котла ДКВР-10”, розроблено систему захисту побудовану з використанням новітніх приладів та засобів автоматизації, чим досягнуто покращення технічних характеристик об’єкту.

В проекті вибрані прилади та засоби автоматизації для системи захисту парового котла ДКВР-10, розроблена схема автоматизації, принципова схеми автоматизації, пояснювальна записка, а також розроблені заходи з питань охорони праці.

За рахунок впровадження новітньої системи захисту, контролю та блокування зменшиться кількість поломок, зменшиться час простою при ремонті.

Зміст

Вступ

1 Аналіз технологічного процесу

1.1 Типи та характеристики технологічного обладнання об’єкту

1.2 Опис схеми технологічного процесу

1.3 Аналіз особливостей об’єкту та технологічних середовищ

1.4 Параметри контролю, захисту та блокування

2 Основні рішення по автоматизації об’єкту

2.1 Формулювання завдань по автоматизації об’єкту

2.2 Вибір схеми автоматизації на підставі аналізу типових рішень

2.3 Обґрунтування вибору приладів і засобів автоматизації

2.4 Розробка проектної документації

2.4.1 Розробка схеми автоматизації та її опис

2.4.2 Розробка схеми принципової та її опис

3 Розрахункова частина

3.1 Розрахунок забезпечення енергоресурсами системи автоматизації

4 Охорона праці

4.1 Класифікації приміщень автоматизованої дільниці за категоріями

пожежовобухонебезпеки

4.2 Правила експлуатації в системах автоматизації і обов’язки персоналу при

управлінні об’єктом

4.3 Вплив автоматизованого виробництва на персонал і навколишнє

середовище

Висновки

Список використаної літератури

Вступ Значна кількість підприємств на території країн СНД відчувають гостру необхідність в модернізації систем контролю та управління основного технологічного обладнання. Це обумовлено, крім моральної деградації, вичерпанням фізичного ресурсу засобів КВП (як правило, обладнання перебуває в експлуатації 15-20 і більше років), а також відсутністю запасних частин (більшість приладів знято з виробництва)

Завдання реконструкції тепловикористовуючого обладнання на промислових підприємствах і в енергетичній галузі набуває все більш актуальний характер.

По-перше, це пов'язано з тим, що значна частина обладнання не тільки морально і фізично застаріла, а й може бути потенційним джерелом небезпеки навіть при мінімальних відхиленнях робочих параметрів від штатних свідчень. По-друге, прямі (теплові) і непрямі втрати (частий ремонт, заміна дорогих вузлів) у процесі експлуатації зношеного обладнання стають вагомими при оцінці собівартості продукції та знижують рентабельність всього підприємства. З іншого боку, якісний стрибок у підвищенні ефективності роботи підприємства, пов'язаний із заміною старого обладнання на нове, менш енерго- і тепло ємнісне, скрутний через великих розмірів необхідних капіталовкладень, термін окупності яких є суттєвим. Важливим фактором, що впливає на ефективність функціонування будь-якого технологічного обладнання та теплового особливо, є стан і надійність його контрольно-вимірювальних та керуючих засобів. Стан та технічні можливості встановлених раніше апаратних засобів контролю та управління технологічними та тепловими процесами оцінюються як задовільні. Ремонт цих приладів важкий через відсутність запасних частин, а заміна на аналогічні морально застарілі не рятує від «грубості» регулювання та оцінки робочого стану. Найчастіше такі прилади входять в конфлікт з встановленими новими приладами, які є більш мобільними і швидкодіючими.

Найкращим рішенням у цій ситуації є розробка повномасштабних систем автоматизації, а також впровадження сучасного технологічного устаткування, що дозволяє максимально використовувати можливості систем управління і тим самим добитися якісно нового рівня технології. За порівняльними оцінками такий підхід економічно виправданий і за обсягом витрат на впровадження, і за показниками ефективності (економії енергоресурсів, зниження аварійності, більш ефективного використання обладнання). Крім того, з'являються можливості реалізовувати широке коло екологічних заходів та підвищити загальну культуру виробництва. З урахуванням усього вищесказаного, завдання автоматизації котельного господарства підприємств стає все більш актуальною. В умовах зростаючої конкуренції, скорочення витрат на енергоносії є одним з головних факторів, що визначають успіх підприємства. Як показує практика постійного підвищення цін на енергоносії, впровадження систем автоматизації та оптимізації роботи котлів допоможе істотно знизити річні витрати підприємства. Важливо враховувати те, що старіюча котельня автоматика не завжди може захистити котел і обслуговуючий його персонал від аварійних ситуацій. Тоді, в кращому випадку, власник котла відбувається витратами на проведення його ремонту, в гіршому - багатомільйонними збитками, пов'язаними з аваріями і простоями технологічного устаткування.

Крім того, вимоги наглядових органів до влаштування та експлуатації котлів постійно жорсткішають, вводяться нові санкції до підприємств, що не забезпечує допустимі рівні викидів продуктів горіння в навколишнє середовище, не впроваджують енергозберігаючі технології та ін.

Вищевказані причини зумовлюють зростаючий попит на автоматизацію котлів із застосуванням сучасних технологій.

1 Аналіз технологічного процесу

1.1 Опис схеми технологічного процесу

Котел ДКВР (рис. 1.1) складається з двох горизонтально розташованих барабанів (верх нього 3 і нижнього 4) з природною циркуляцією води. Верхній барабан з'єднаний з нижнім пучком кип'ятильних труб 2, в яких відбувається конвективний нагрів води. Пучок кип'ятильних труб поміщений в газоходи котла. Живильна вода подається до верхнього барабану через економайзер, який служить для попереднього підігріву живильної води залишковим теплом димових газів. Перед кіп’ятильним пучком розташована топкова камера, яка складається, з власне топки з газовими пальниками і камери догорання. Камера догорання призначена для попередження можливого затягування полум'я в конвективний пучок труб, а також для зменшення втрат від хімічного недопалювання палива. Живильна вода подається у верхній барабан під рівень води. Циркуляція води відбувається за рахунок опускання більш холодної води через не обігріваємі труби, розташовані поза пристроєм. Вода піднімається по кипятильним трубам, а пара відводиться через штуцер у верхньому барабані котла.

Парові котли дають насичений пар. Однак під час транспортування на значні відстані і використання для технологічних потреб, а також на ТЕЦ пара повинна бути перегрітою, так як в насиченому стані при охолодженні вона відразу починає конденсуватися. Тому в котлах ДКВР частина кип'ятильних труб в зоні температур газів близько 700°С замінюють пароперегріваче.

Котельні установки складаються з декількох котельних агрегатів, які з'єднуються один з одним спільними трубопроводами - колекторами. На установці є загальний паровий колектор, два колектора живильної води, а також колектори палива - газо або мазутопроводу. У котельних установках, в яких мазут є резервним паливом, передбачають обидва колектора.

Рисунок 1.1 Схема котла ДКВР-10

1.2 Типи та характеристики технологічного обладнання об’єкта

Котли ДКВР (двобарабанний котел вертикально-водотрубний реконструйований) призначені для виробництва насиченого і перегрітого пару. Вони реконструйовані з котлів ДКВ і на відміну від них мають менші габарити, але колишню паропродуктивність. Котли ДКВР випускалися Бійським котловим заводом (Алтайський край) наступних типорозмірів:

ПОКАЗНИКИ	ДКВр-2,5- 13	ДКВр-4-13	ДКВр-6,513ГМр,б	ДКВр-10-13ГМр	ДКВр-10-13-225ГМр	ДКВр-10-23ГМр
Паропродуктивність, т/год	2,5	4,0	6,5	10,0	10,0	10,0
Тиск пару, Мпа (кгс/кв.см)	1,3 (13)	1,3 (13)	1,3 (13)	1,3 (13)	1,3 (13)	2,3 (23)
Температура пару, °С	194	194	194	194	225	220
Розрахунковий ККД (газ,мазут)	90,0/88,8	90,0/88,8	91,0/89,5	91,0/89,5	90,0/88,0	91,0/89,0
Габарити в мм,
довжина	4120	5410	6520	6860	6860	6860
ширина	3200	5410	3830	3830	3830	3830
висота	4343	4345	4345	6315	6315	6315
Маса блоку, кг	7068	7800	12200	16000	17000	17000
ПОКАЗНИКИ	ДКВр-10-23-370ГМр	ДКВр-10-39ГМ	ДКВр-10-39-440ГМ	ДКВр-20-13ГМ	ДКВр-20-13-250ГМ	ДКВр-20-23-370ГМ
Паропродуктивність, т/год	10,0	10,0	10,0	20,0	20,0	20,0
Тиск пару, Мпа (кгс/кв.см)	2,3 (23)	3,9 (39)	3,9 (39)	1,3 (13)	1,3 (13)	2,3 (23)
Температура пару, °С	370	247	470	194	250	370
Розрахунковий ККД (газ,мазут)	90,0/88,0	89	89	92/90	91/89	91/89
Габарити в мм,
довжина	6860	7050	7050	9775	9775	9775
ширина	3830	3450	3450	3215	3215	3215
висота	6315	6660	6660	7660	7660	7660
Маса блоку, кг	19300	30500	32700	43700	44400	44400

1.3 Аналіз особливостей об’єкта та технологічних середовищ

Розгляд особливостей процесів згоряння палива, тепло- і масообміну, що протікають в барабанному паровому котлі, дозволяє сформулювати основні вимоги до автоматизації стабільності рівня води в барабані, підтримка заданих параметрів перегрітої пари, стабілізація розрідження в топці та димоході, підтримання заданого надлишку повітря для спалювання палива.

Барабанний паровий котел як об'єкт автоматичного регулювання характеризується рядом властивостей, що ускладнюють його автоматизацію. Це в першу чергу велика кількість взаємопов'язаних вхідних і проміжних параметрів, по-друге, наявність глибоких збурень по витраті пари, що відбирається споживачами, і, по-третє, це високі вимоги до точності підтримки вихідних та проміжних величин, до надійності роботи засобів автоматизації.

Взаємопов'язаність вхідних і проміжних параметром визначається необхідністю підтримки теплового і матеріального балансів. Кількість палива, що спалюється має відповідати кількості виробленої пари, яка в свою чергу має відповідати витраті пари. 

Характеристика вхідної та вихідної речовини:

• Вода

Вода, що отримується з природних джерел непридатна для виробничих цілей. Придатність води визначається її фізичними властивостями (каламутність, кольоровість, смак і запах), хімічним складом (жорсткість, вміст свинцю, миш'яку, фтору, міді, цинку, заліза, величина рН) і бактеріологічної забрудненістю. Якість води, що подається на технологічні потреби, визначається вимогами технологічного процесу, причому іноді вимоги до окремих показників якості води бувають навіть вище, ніж до питної води. Наприклад, вище вимоги до якості води для живлення котлів по жорсткості і величиною рН.

Основними у системах водопостачання застосовують механічні, хімічні та бактеріологічні способи очищення.

Механічне очищення: Вода яка піддається до котлів піддається очищенню від механічних домішок шляхом відстоювання і фільтрації.

Біологічне очищення:

Для пом’якшення води використовують катіонний метод, при якому іони кальцію і магнію розчинених в воді солі обмінюються на іони натрію чи водню. Утворені в результаті солі не придають воді жорсткості.

Приготовлення води для котельних установок потребує водньо-натрієвого-катіонного методу пом’якшення. В такому випадку пом’якшення проводиться в двох послідовно встановлених групах фільтрів: спочатку вода обробляється в Na-катіонових фільтрах, а потім подається на H-катіонові фільтри.

• Пара

Перегрітий пар - пар, нагрітий до температури, що перевищує температуру кипіння при одному тиску. Перегрітий пар використовується в циклах різних теплових машин з метою підвищення їх ККД. Якщо насичений пар продовжувати нагрівати в окремому баку, що не має води, то вийде перегрітий пар. При цьому спочатку випарується волога, що міститься в парі, а потім почнеться підвищення температури та збільшення питомого обсягу. Перегрітий пар володіє наступними властивостями і перевагами: при однаковому тиску з насиченою парою має значно більшу температуру; має більший питомий об'єм в порівнянні з насиченим паром, тобто об'єм 1 кг перегрітої пари при тому ж тиску більше обсягу 1 кг насиченого пара. Тому в парових машинах для отримання необхідної потужності перегрітої пари за масою потрібно менше, що дає економію у витраті води і палива; перегрітий пар при охолодженні не конденсується; конденсація настає лише тоді, коли температура перегрітої пари впаде до температури насиченої пари при одому тиску.

1.4 Параметри контролю та сигналізації

Для забезпечення безпечної експлуатації котлоагрегату використовується автоматика безпеки та сигналізації. Система захисту на паровому котлі ДКВР безперервно контролює найбільш відповідальні параметри, надмірне відхилення яких від заданих значень веде до порушення нормального технологічного процесу і пошкодження обладнання. Автоматика захисту відключає котел тільки при порушенні нормальної роботи.

Для котлів головними параметрами захисту є :

1. Зниження тиску газу перед пальниками;

2. Підвищення тиску газу перед пальниками;

3. Зниження тиску повітря перед пальниками;

4. Пониження розрідження;

5. Згасання полум’я пальника;

6. Аварійна зміна рівня в барабані;

7. Загазованість повітря.

При порушенні параметрів автоматично спрацьовує сигналізація, перекривається клапан подачі газу до пальників та повністю зупиняється робота апарату. Відключення палива за всіма параметрами, задіяним у захист, крім зниження розрідження і зміни рівня в барабані котла відбувається миттєво. Відключення палива по зниженню розрідження і зміни рівня відбувається з витримкою часу.