2 Основні рішення по автоматизації об’єкту

2.1 Формулювання завдання автоматизації об’єкта

Основними вхідними величинами парового котла, що характеризують якість роботи, є тиск, температура і витрата перегрітої пари, витрата палива і живильної води. Ці показники залежать від багатьох вхідних і проміжних величин, таких, як хімічний склад живильної води, калорійність палива, тиск дуттєвого повітря, розрідження в топці та димоході перед димососом, рівень води в барабані, і багатьох інших факторів.

Найкращі умови протікання процесу отримання перегрітої пари в паровому котлі барабанного типу створюються шляхом стабілізації рівня води в барабані і розрідження в топці, дозування палива й повітря, стабілізації солевмісту води в барабані. Відхилення рівня води в барабані від номінального значення убік зниження може викликати перегрів барабана і екранних труб, що пов'язано з порушенням їх міцності. При надмірному рівні води відбудеться надмірне зволоження пари. Недостатнє розрідження в топці погіршує конвективний теплообмін в топці і димоходах через невеликій швидкості димових газів і забруднення поверхонь теплообмінника. Підвищений розрідження погіршує радіаційний теплообмін через швидке видалення продуктів горіння і може привести, навіть до відриву факела від пальникового пристрою. Нестача палива, що подається до пальників, призводить до зниження паропродуктивності котла, а надлишок палива - до неприпустимого підвищення тиску в барабані, спрацьовування запобіжного тільних клапанів і перевитрати палива. Кількість повітря, що нагнітається в топку, має відповідати кількості палива. В іншому разі або паливо буде згоряти не повністю при нестачі повітря, або температура топкових газів знизиться внаслідок надлишку повітря. При підвищенні солевмісту в котлової воді прискорюється утворення накипу, що погіршує теплопередачу. Зниження солевмісту пов'язане з перевитратою живильної води.

2.2 Вибір схеми автоматизації на підставі аналізу типових рішень

Контури автоматичного регулювання (Рис2.1) реалізовані на регулюючих приладах системи «Контур».

Регулятор палива Р25 (5б) отримує імпульс по тиску з барабані котла від перетворювача тиску МЕД (5а) і змінює положення виконавчого механізму МЕОК (5в), зчленованого з регулюючим органом подачі палива (мазуту або газу) до пальника, що стабілізує тиск пари в барабані котла.

Регулятор повітря Р25 (7б) відпрацьовує співвідношення паливо-повітря, отримуючи імпульси по тиску газу від дифманометра ДМ 9а (при роботі на газі) або по положенню виконавчого механізму МЕОК 5в (при роботі на мазуті) і тиску повітря перед пальником від диференціального тягоміри ДТ- 2 (7а). Вихідний сигнал регулятора співвідношення 7б впливає на виконавчий механізм МЕОК (7в) і змінює положення направляючих дуттєвого вентилятора, що змінює витрата повітря до пальника.

Регулятор розрідження Р25 (15б) отримує імпульс по розрідженню в топці котла від диференціального тягоміри ДТ-2 (15а) і змінює положення виконавчого механізму МЕОК (15в), зчленованого з напрямними димососа, стабілізуючи розрідження в топці котла.

Регулятор рівня Р25 (20б) отримує імпульс від дифманометра ДМ (20а) і впливає на виконавчий механізм МЕОК (20в) регулюючого органу подачі живильної води в економайзер, рівень води в барабані котла підтримується постійним.

Крім того, передбачається автоматичний контроль параметрів, спостереження за якими необхідно для правильної експлуатації обладнання; сигналізація параметрів, відхилення яких від норми може призвести до аварійного стану обладнання; реєстрація параметрів, облік яких необхідний для аналізу роботи обладнання або для розрахунків: температури (термометри П5-1 25 і ТСП 22а, логометр Ш69000 22б) і тиску (манометр МТП 2, Тягонапоромір ТДЖ 1) живильної води та димових газів за економайзером; розрідження в топці котла (датчик-реле напору і тяги ДНТ 14а і показує вакуумметр 14б) напору повітря, що подається до пальників котла (Тягонапоромір ТДЖ 5а, датчик-реле напору ДН 6б і показуючий напоромір 6в); температури рідкого палива (термометр П5-1 24); тиску газу (мазуту), що подається до пальників (напороміри мембранний НМП 10, манометр МТП 12б, датчик-реле напору ДН 11 і датчик-реле тиску ДД 13); витрати пари на виході з котла; тиску і рівня в барабані котла (манометр 3, перетворювач тиску ПЕД 4а, вторинний прилад КОД 46, дифманометр сильфонний ДСП 18а,вторинний прилад КСД 18б); відхилення рівня в барабані котла (вторинний прилад КСД 19); горіння факела (прилад Ф25 21а, 21б); процентного вмісту О₂ в газоподібному паливі (переносний газоаналізатор ГХП).

Для захисту котлів при порушеннях режиму роботи і для припинення подачі палива в аварійних ситуаціях схема передбачає блокування, спрацьовування яких супроводжується світловою та звуковою сигналізаціями. Автоматичне відключення подачі палива до пальників відбувається при зниженні тиску мазуту, відхиленні тиску газу, відхиленні рівня в барабані котла, зниженні тиску повітря, зменшенні розрідження в топці, згасанні факела пальників.

Рисунок 2.1Типова схема автоматизації

2.3 Обгрунтовання вибору приладів і засобів автоматизації

Рисунок 2.2 Напороміри НМП-52-М1 Тягонапороміри ТНМП-52-М1

Напороміри НМП-52-М1, Тягонапороміри ТНМП-52-М1 (рис. 2.2) ─  показуючі мембранні прилади які  призначені  для  виміру вакуум метричного й надлишкового  тисків повітря і не агресивних газів (природного газу, азоту та ін.)

Клас точності ─  1,5

Межі вимірювання ─ від 0 до 2500Па

Робоча температура50 до +60°С при відносній вологості до 98%

М аса ─ 0,5кг

Рисунок 2.3 Прилад контролю полум’я Ф34.2

Прилад контролю полум’я Ф34.2 (рис. 2.3) ─ застосовується в схемах контролю полум'я та автоматичного розпалу  пальників в топкових камерах стаціонарних котлів та печей.

Вхідні сигнали: від ультрафіолетових  датчиків полум'я;

від частотних датчиків і  інших пристроїв, що перетворюють сигнал про

наявність полум'я в напругу  постійного струму.

Робоча температура ─ +5…+50°С при відносній вологості не більше як 80%

Живлення ─ ~220 В (50; 60Гц)

Маса ─ 3,3кг

Рисунок 2.4 Перетворювач ДМТ-3583М12

Перетворювач ДМТ-3583М12 (рис. 2.4) ─ призначений для:

• перетворення різниці тисків у вихідні уніфіковані сигнали постійного струму з квадратичною залежністю; 

• інтегрування витрати в часі з цифровим  відліком результату  інтегрування електромеханічним лічильником (СИ-206);

• індикації значення різниці тисків або значення витрати на цифровому електронному табло (залежно від положення тумблера).

Вихідний сигнал ─ 4-20мА

Клас точності ─ 1,5

Робоча температура ─ від -30…+50°С

Маса ─ 12кг

Рисунок 2.5 Термометр манометричний ТКП-100

Термометр манометричний ТКП–100(рис2.5) ─ Призначений для вимірювання температури в рідких і газоподібних середовищах.

Границі виміру ─ 100…200°С

Клас точності ─ 1

Довжина капіляру ─ 10м

Довжина ─ 125мм

Маса ─ 0,9кг

Рисунок 2.6 Манометр МП4-У

Манометр МП4-У(рис. 2.6) ─ Призначений для вимірювання тиску і розрідження неагресивних, некристалізующихся рідин, пару, газу.

Границі виміру 0…4МПа

Робоча температура ─ від -50 до +60°С 

Клас точності ─ 1,5

Маса ─ 1,2кг

Покажчики рівня Т-30б є зниженими та  призначені  для  спостереження за рівнем води в барабані з місця  розташування пульта управління котлом або посудиною (тобто дистанційно).

Умовний тиск Р_у ─ 6,4МПа

Р обоча температура ─ 60°С 

Маса ─ 58,9кг

Рисунок 2.7 Діафрагма ДКС

Діафрагма ДКС (рис2.7) ─ призначені для вимірювання витрати рідин, газів, пари за методом змінного перепаду тиску з використанням стандартних звужуючих пристроїв. Діафрагми використовуються в комплекті з перетворювачами

різниці тиску або дифманометрами.

Умовний тиск Р_у ─ 0,6МПа та 10МПа

Умовний прохід ─  50 до 500 мм

Рисунок 2.8 Електрозапальник газовий ЕЗ

Електрозапальник газовий ЕЗ (рис. 2.8) ─ призначений для автоматичного та дистанційного розпалу пальників, що працюють на газоподібному паливі. Займання газу який поступає в нього здійснюється від високовольтного трансформатора. Також відбувається контроль наявності власного факела.

Робоча температура ─ від 700 до 900°С 

Допустимі коливання напруги від трансформатора ─ від 6000 до12000В

Електрод контрольний (ЕК) ─ призначений для селективного контролю  факелу пальника. Пульсації  електропровідності між електродом, введеного в зону іонізації факела і заземленим  корпусом пальника,  реєструються за допомогою сигналізаторів горіння.

Контрольна напруга ─ 500В

Довжина занурювальної частини ─ 500, 700, 1000, 1200мм

Довжина жаростійкого електроду ─ 300мм

Рисунок 2.9 Електромагнітний клапан КГ-10

Електромагнітний клапан КГ-10(рис. 2.9) ─ Призначений для застосування в схемах автоматичного розпалювання, регулювання та захисту парових та водогрійних котельних агрегатів як елемент, що управляє рухом газу. Знаходить широке  застосування  в  системах автоматизації котелень.

Живлення ─ ~220 В (50; 60Гц)

Умовний прохід ─ 10мм

Умовний хід ─ 4мм

Маса ─ 3кг

Робочі тиски ─ від 0.0008 до 0.05МПа

Рисунок 2.10 Тягонапоромір диференційний ТДЖ

Тягонапороміри диференціальні рідинні ТДЖ(рис.2.10) (ТДЖ 1; ТДЖ 2  ─ в залежності від кількості трубок) призначені для вимірювання негативного надлишкового тиску і для вимірювання різниці тисків, не агресивних до сталі і поліетилену, газів, в закритих  опалювальних приміщеннях зі штучною і природною вентиляцією, для потреб народного господарства.

Кількість трубок: 1 ─ 2

Форма подання інформації: вертикально розташована шкала

Контрольована середа: гази, не агресивні до сталі

Межі виміру: ТДЖ 1×630 від 0 до 6.3кПа

ТДЖ 2×630 від 0 до 6.3кПа

ТДЖ 1×160 від 0 до 1.6кПа

ТДЖ 2×160 від 0 до 1.6кПа

ТДЖ 2×250 від 0 до 2,5кПа

Клас точності: 1,5

Умови експлуатації: +5 ... +50 ° С

Робоча рідина ─ дистильована вода

Рисунок 2.11 Контролер програмований SIEMENS LOGO! 24RCL

Контролер програмований SIEMENS LOGO! 24RCL (рис.2.11) широко використовується в автоматизації технологічного обладнання, найчастіше його застосовують для систем вентиляції та систем опалення. Контролер може, управляти комутаційною апаратуро, конвеєрними системами та ін.

Живлення ─ 24В постійного струму;

Входи ─ 12 цифрових входів (24В постійного струму)

Виходи ─ 8 релейних виходів 24В 10А 8A/240VAC

Рисунок 2.12 Вимірювач-регулятор 2ТРМ1А-Щ2.8.ТС

Вимірювач-регулятор 2ТРМ1А-Щ2.8.ТС (рис2.12) ─ призначений для вимірювання, реєстрації чи регулювання температури теплоносіїв і різних середовищ в холодильній техніці, різноманітних печах, сушильних шафах, котлоагрегатах та ін. Також є можливість вимірювання таких параметрів як: вага, тиск, вологість та ін. Прилад має два однотипні входи для вимірювання та два незалежних канали регулювання.

Живлення ─ від 187В до 242В;

Клас точності ─ 0.5;

Виконання ─ щитове;

Тип вихідного пристрою ─ електромагнітні реле.