Повышение эффективности работы парового котла ДЕ-1014-ГМ

Преобразователи взрывозащищенных исполнений могут применяться для работы во взрывобезопасных условиях.

Преобразователи поставляются либо без индикации, либо со светодиодным или жидкокристаллическим индикатором.

Технические характеристики датчика ПД100 приведены в таблице 5.

Рисунок 6 - Преобразователь давления ОВЕН ПД100

Таблица 5 - Технические характеристики

Тип прибора:	преобразователь
Избыточное давление:	да
Гидростатическое:	нет
Вакуумметрическое:	да
Дифференциальное:	нет
Избыточное- вакуумметрическое:	да
Абсолютное:	нет
Производитель:	ОВЕН

Преобразователи данной модели предназначены для систем автоматического регулирования и управления в промышленности на основных и вторичных производствах, расположенных в сложных климатических и иных условиях, требующих применения оборудования в "полевом" корпусе: газотранспортных и газораспределительных системах, нефтепромыслах, объектах транспортировки нефти, НПЗ, объектах энергетики и т.п.

Основные характеристики

Измерение избыточного/вакуумметрического/избыточно-вакуумметрического давления нейтральных к нержавеющей стали AISI 316L (AISI 304S) сред (пар, вода, газы в том числе природный, масло, слабоагрессивные жидкости и т.п.) в сложных условиях эксплуатации.

Преобразование давления в унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА.

Верхний предел измеряемого давления (ВПИ) - от 10 кПа до 6,0 (10*) МПа.

Перегрузочная способность- от 200% ВПИ и выше.

Основная приведенная погрешность- 0,25; 0,5 % ВПИ.

Взрывозащита "ВЗРЫВОНЕПРОНИЦАЕМАЯ ОБОЛОЧКА" 1ExdIICT6Gb - опционально.

Степень защиты корпуса и электроразъёма преобразователя - IP65.

Помехоустойчивость удовлетворяют требованиям к оборудованию класса А по ГОСТ Р 51522.

Рисунок 7 - Схема подключения ПД100

3.2.3 Многопараметрический датчик Метран-331

В качестве датчика расхода воздуха выбираем датчик расхода Метран-331, который изображен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Датчик расхода воздуха Метран- 331

Счетчик газа вихревой Метран-331 предназначен для измерений объемного расхода, избыточного давления и температуры газа, вычисления расхода и объёма газа.

Состав счетчика: датчик многопараметрический (датчик) Метран-335 с КМЧ; устройство микровычислительное (вычислитель) Метран-333 с КМЧ.

Измеряемая среда: природный газ; сжатый воздух; технические газы.

Принцип измерения расхода - вихревой.

Диаметр условного прохода многопараметрического датчика: 32, 50, 80, 100, 150 мм

Пределы измерений расхода при рабочих условиях: 6...15000 м3/ч

Динамический диапазон по расходу - 1:30

Исполнение: датчика Метран-335 (обыкновенное; кислородное; взрывозащищенное, маркировка взрывозащиты 1ExdllAT3X); вычислителя Метран-333 (обыкновенное)

Связь с внешними устройствами вычислительной техники.

Основные преимущества: одновременное измерение 3-х параметров среды (F, Р, Т) одним многопараметрическим датчиком; существенное сокращение кабельных линий и врезок в трубопровод, удобство монтажа; отсутствие подвижных элементов в проточной части; снижение потерь давления по сравнению с измерением расхода методом перепада давлений на диафрагме и турбинными расходомерами; возможность эксплуатации многопараметрического датчика Метран-335 в помещениях категории В-1а, В-16, а также на открытом воздухе; архивирование данных по часам, суткам и месяцам; сохранение архивных данных в течение 5 лет, в т.ч и при отсутствии питания; защита от несанкционированного доступа; возможность построения сети сбора данных.

Датчик дифференциального давления для универсального применения в промышленности. Устойчив к односторонней перегрузке равной статистическому давлению. В качестве среды измерения выступают жидкости и газы неагрессивные к нержавеющей стали марки 1,4571 или 1,4435 и FKM. В зависимости от разности давлений на входах DMD 331 генерируется выходной сигнал пропорциональный разности давлений.

Преимущества и особенности датчика давления DMD331

- Экономичный датчик дифференциального давления

- Защита от неправильного подключения, коротких замыканий и перепадов напряжений

- Прочная и надёжная конструкция для тяжелых условий эксплуатации

- Компактное исполнение

Области применения

- Контроль технологических процессов

- Контроль перепада давления на фильтрах

- Коммунальное хозяйство

- Водоподготовка

Технические характеристики

-Выходной сигнал: 4…20 мА / 2-х проводное соединение, 0…10 В / 3-х проводное соединение

-Допустимая перегрузка: 4-х кратное превышение номинального давления

Диапазоны давления: от 0…0,2 до 0…16 бар, разрежение, дифференциальное

Основная погрешность: 1 / 0,5 % ДИ

Выходной сигнал: 0/4…20 мА, 0…10 В

Сенсор: кремниевый тензорезистивный

Диапазон температур измеряемой среды: -25…+125°C

Класс защиты: IP 65-67

Механическое присоединение: M20x1.5, Gј" GЅ", 7/16" UNF

Электрическое присоединение: DIN 43650, Binder 723

3.2.4 Газоанализатор АКГ-МП

Для измерения качества дымовых газов используем анализатор качества горения АКГ-МП, представленный на рисунке 9.Свободно программируемый многофункциональный газоанализатор, предназначен для технологического контроля качества процесса горения промышленных топливосжигающих установок и формирования алгоритмической (вычислительной) основы систем авторегулирования топочных процессов.

Рисунок 9 - Газоанализатор АКГ-МП

Конструкция прибора

Анализатор качества горения АКГ-МП представляет собой многоблочное устройство, состоящее из: электрохимического твердоэлектролитного датчика ЭТД-ПБ или ДЭШ-Н блока согласующих устройств БСУ 3; контроллера I-7188EGD.Газоанализатор имеет программно реализованные систему автоматической термокомпенсации выходного сигнала чувствительного элемента (ЧЭ) и систему термостатирования ЧЭ, а, также, - встроенную автоматическую диагностику отказа датчика, дискретный выходной сигнал которой выдается во внешние цепи и может использоваться для сигнализации и автоматической блокировки. Рабочие части датчиков ЭТД-ПБ, и ДЭШ-НБ предназначены для эксплуатации в среде дымовых газов, параметры которой в месте установки датчиков должны находиться в следующих пределах температуры: ЭТД-ПБ от 150 до 550 0С; ДЭШ-НБ от 400 до 550 0С; давление от 1000 до + 1000 Па; содержание механических твердых и взвешенных частиц и пыли не более 15 г/м3.

Технические характеристики:

Анализатор качества горения АКГ-МП формирует непрерывные электрические аналоговые унифицированные и цифровые (с интерфейсом RS 232, RS-485 и Ethernet) сигналы, коррелированные с объемной концентрацией избыточного кислорода и объемной суммарной концентрацией горючих газообразных компонентов (оксида углерода CO, водорода H2, метана CH4 и других, более тяжелых углеводородов) в дымовых газах топливосжигающей установки. Эти сигналы могут использоваться для технологического контроля и автоматического регулирования процесса горения этой установки. Канал формирования выходного сигнала, коррелированного с объемной концентрацией избыточного кислорода, имеет нормированные метрологические характеристики и при выпуске из производства, а также после ремонта и, периодически, в процессе эксплуатации, в соответствии с правилами по метрологии ПР50.2.016-94, подлежит калибровке.

Канал формирования выходного сигнала, коррелированного с объемной суммарной концентрацией горючих газообразных компонентов (химнедожога) имеет высокую чувствительность к микроконцентрациям этих компонентов, но не имеет нормированных метрологических характеристик и подлежит тарировке на месте установки. Выходные сигналы: программно настраиваемые на любой стандартный тип унифицированного сигнала. Выходные дискретные сигналы систем диагностики и допускового контроля представляют собой "сухие" н. з. или н. о. (переставляются перемычкой) контакты герметизированных электромагнитных реле, способных коммутировать ток нагрузки до 5А при напряжении 30 В постоянного тока или, соответственно, 5А при 250 В переменного тока. Предел основной приведенной погрешности канала измерения концентрации кислорода 2 %, от выбранного диапазона измерения.

Фактическая точность измерения, благодаря использованию функции многоточечной корректировки номинальной статической характеристики, превышает нормированный предел и ограничивается, в основном, точностью имеющихся ПГС. Диапазон измерения концентрации кислорода (верхний предел) может быть запрограммирован по требованию заказчика на любое значение в пределах от 1 до 20 %об. Диапазон измерения концентрации горючих компонентов (верхний предел) настраивается программно исходя из конкретных условий применения в пределах от 0,05 до 0,2 %об ( от 500 до 2000 ppm).

Допускаемый предел времени установления выходного сигнала при ступенчатом изменении концентрации на входе в датчик (Т0,9) 20 сек.).

3.2.5 Измеритель давления АДН-1.4.1

Для измерения разряжения предлагается измерители давления АДН-1.4.1, представленный на рисунке 10.

Измерители давления АДН предназначены для непрерывного измерения значения избыточного давления (разрежения) воздуха, природных и других газов, неагрессивных к материалам контактирующих деталей (кремний, сталь); формирования токового выходного сигнала 4-20мА.

Измерители давления АДН предназначены для непрерывного измерения значения избыточного давления (разрежения) воздуха, природных и других газов, неагрессивных к материалам контактирующих деталей (кремний, сталь); формирования токового выходного сигнала 4-20мА.

Измерители давления АДН предназначены для: непрерывного измерения значения избыточного давления (разрежения) воздуха, природных и других газов, неагрессивных к материалам контактирующих деталей (кремний, сталь) формирования токового выходного сигнала 4-20мА.

Электрические параметры:

-напряжение питания - 12…27 В;

-потребляемый ток - не более 20 мА;

- токовый выход:

- напряжение питания токового выхода 24 - 30В;

- сопротивление нагрузки токового выхода до 500 Ом.

Габаритные размеры измерителя давления котла:

Диаметр - 50 мм

Длина - 90 мм.

Рисунок 10 - Измеритель давления АДН-1.4.1

Измерители давления АДН предназначены для: непрерывного измерения значения избыточного давления (разрежения) воздуха, природных и других газов, неагрессивных к материалам контактирующих деталей (кремний, сталь) формирования токового выходного сигнала 4-20мА.

Область применения измерителя избыточного давления.

Измерители давления АДН применяются в автоматике газовых котлов и горелок, в вентиляционной технике и т.д. Приборы рекомендуется использовать в тех случаях, когда велико расстояние от точки отбора давления до шкафа КИП и А. АДН/АДР-хх.4 устанавливаются по месту, что исключает необходимость применения импульсных трубок, тем самым снимается проблема их засора. Изделия подключаются к контроллерам или индикаторам при помощи двухпроводной токовой цепи 4-20 мА. Дополнительного источника питания не требуется.

Отличительные особенности измерителей давления котла: отсутствие импульсных трубок двухпроводное подключение перегрузка избыточным давлением до 400 % класс точности - 1,5 токовый выход - 4-20 мА питание от токовой цепи 4- 20 мА межповерочный интервал - 24 месяца.

Измерители изготавливаются в 2х вариантах в зависимости от способа подключения:

АДН-хх.4.1 - подключение при помощи рукава АДН-хх.4.2 - резьбовое соединение М20х1,5

Цепи питания прибора - электрическое питание прибора осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24В; - потребляемый ток не превышает 30 мА. Цепи выходного тока - сопротивление нагрузки токового выхода до 500Ом Рекомендуемый рукав для подсоединения прибора к магистрали с внутренним диаметром 6мм - рукав I-6,3-0,63-У ГОСТ 9356-75 Приборы выдерживают перегрузку избыточным давлением, превышающим на 400% предельное давление.

Условия эксплуатации 1) по степени воздействия температуры и влажности окружающего воздуха относятся к группе В4 по ГОСТ 12997-84 2) предназначен для эксплуатации в районах с умеренным климатом, климатическое исполнение УХЛ по ГОСТ 15150-69 3) имеет степень пылевлагозащищенности IP 40 по ГОСТ 14254-96

Измеритель выполнен в виде законченного функционального узла. В корпусе измерителя находится печатная плата, на которой смонтированы электронные узлы. Задняя крышка корпуса представляет собой одно целое со штуцером для подключения импульсной трубки с измеряемой средой. Электрическая схема измерителя состоит из тензометрического датчика давления, усилительного тракта и узла микропроцессорной обработки сигнала. Принцип работы основан на преобразовании давления в изменение сопротивления и измерении напряжения, возникающего в диагонали моста тензорезисторного датчика давления. Для подстройки нуля имеется кнопка, расположенная в отверстии на корпусе прибора

3.2.6 Датчик контроля наличия пламени Siemens QRA73

Для контроля наличия пламени используем датчик Siemens QRA73, (рисунок 11).

Датчики пламени разработаны для использования вместе с автоматами горения для контроля горения пламени газа или жидкого топлива. Прибор QRA... и это описание предназначены для производителей оригинального оборудования (OEMs), которые интегрируют датчики пламени в свои изделия.

Датчики пламени применяются для контроля пламени горения газа, желтого или синего пламени горения жидкого топлива и для проверки искры зажигания.

Рисунок 11 - Датчик контроля пламени

Для того, чтобы избежать несчастных случаев, повреждения оборудования и нанесения ущерба окружающей среде необходимо соблюдать следующие требования!

Все виды работ (установка, монтаж, обслуживание и т.д.) должны выполняться квалифицированным персоналом. Каждый раз по завершении работы (установка, монтаж, обслуживание и т.д.), убедитесь, что электрические соединения находятся в надлежащем состоянии, и сделайте проверки безопасности согласно "Рекомендации по запуску в эксплуатацию"

Обеспечьте надежную защиту от поражения электрическим током за счет соответствующей защиты клемм

Каждый раз по завершении работы (установка, монтаж, обслуживание и т.д.), убедитесь, что электрические соединения находятся в надлежащем состоянии

Галогенные лампы, сварочные аппараты, специальные лампы или искры зажигания могут создать достаточное излучение для зажигания ультрафиолетового элемента датчика. Рентгеновские лучи и гамма излучение могут также вызвать ложные сигналы пламени

Падение или удар могут значительно повлиять на функции безопасности устройства. Такие устройства нельзя вводить в эксплуатацию, даже если на них нет видимых повреждений Замечания по монтажу

Следует убедиться в том, что строго соблюдается местное законодательство и нормативы Рекомендации по установке

Следует всегда прокладывать кабели зажигания отдельно от остальных кабелей и самого устройства при соблюдении максимально возможного расстояния между ними Электрическое подключение датчика пламени Важно добиться передачи сигнала практически без искажений и потерь:

Никогда не прокладывайте кабель датчика пламени вместе с другими кабелями - Линейная емкость уменьшает величину сигнала пламени - Используйте отдельный кабель

Соблюдайте максимально допустимую длину кабеля датчика (см. "Технические данные") 3/11 Building Technologies CC1N7712ru HVAC Products 17.09.2008

Рекомендации по запуску в эксплуатацию

Безотказная работа горелки гарантируется, если только интенсивность УФ- излучения в месте нахождения датчика пламени будет достаточно высокой для зажигания фотоэлемента датчика в течение каждой полуволны. Интенсивность УФ- излучения в месте нахождения датчика проверяют путем замера тока датчика пламени

Технические параметры Siemens QRA73 подробно рассмотрены в таблице 6

Таблица 6 - Технические параметры Siemens QRA73

Параметры	QRA73
Напряжение питания номинальное	24 В, 220 В
Принцип действия	регистрация постоянной составляющей токового сигнала, определяемого электропроводностью пламени
Потребляемая мощность	2,4 В
Тип топлива	газообразное
Выходной сигнал	две группы контактов реле РЭС48
Коммутируемое напряжение, ток	не более 220 В, 1 А
Коммутируемая мощность	не более 100 Вт, 70 ВА
Время срабатывания при погасании пламени	не более 2 сек
Исполнение по ГОСТ 14254	IP 65	IP 52	IP 40	IP 65
Температура окружающей среды	от -40°С до +60°С
Максимальная длина провода от ДПЗ-01 до ионизационного зонда	300 м
Тип электрического разъема*	РСГ-10
Габариты	145х100х42	140х70х165	100х42х145
Вес	0,8 кг	1,8 кг	0,8 кг
Напряжение подаваемое на ионизационный зонд	20 В постоянное	20 В 15 кГц

3.2.7 Датчик давления Метран-22

Датчики давления Метран-22. Он измеряет давление в барабане котла.

Датчики давления серии "Метран-22", предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного (ДИ), абсолютного (ДА), разряжения (ДВ), давления-разряжения (ДИВ), разности давлений (ДД) нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. Преобразователи "Метран-22-ДД" могут использоваться в устройствах предназначенных для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа в унифицированный токовый выходной сигнал. Преобразователи предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала 0-5 или 4-20 мА (преобразователи промышленного исполнения) постоянного тока.

По устойчивости к климатическим воздействиям датчики в зависимости от исполнения соответствуют виду климатического исполнения УХЛ категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150 (группе исполнения В4 по ГОСТ 12997) для датчиков с аналоговым электронным преобразователем (АП) для работы при температуре от +5 до +350єС или от +1 до +560єС.

Таблица 7 - Основные технические параметры и характеристики

Тип датчика	Модель	Верхний предел измерений по ГОСТ 22520	Предел допускаемой основной погрешности, %
Метран-22-ДИ	2161	16 МПа	0,2; 0,25; 0,5
Метран-22-ДД	2410 2444 2444	1 кПа 160 кПа 250 кПа	0,25; 0,5 0,25; 0,5 0,25; 0,5

Датчики устойчивы к воздействию сейсмических нагрузок в 8 баллов на высоте 41,1 м;

Пожаробезопасны (вероятность пожара от датчика не превышает 10/6 в год в соответствии с ГОСТ 12.1.004 как в нормальных, так и аварийных режимах работы)

Средний срок службы датчиков не менее 15 лет. Средняя наработка датчиков на отказ не менее 270 000 ч. Средний срок сохраняемости не менее 15 лет. Суммарное время хранения и применения по назначению не должно превышать среднего срока службы.

Датчик давления метран-22 представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 - Датчик давления Метран 22

Каждый преобразователь имеет устройства, позволяющие устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра (корректор "нуля") и верхнему предельному значению измеряемого параметра (корректор "диапазона") и может быть настроен на любой верхний предел измерения, указанный в паспорте.

Электрическое питание датчиков осуществляется от источников постоянного тока напряжением 36 В. Источник питания должен удовлетворять следующим требованиям: сопротивление не менее 40 Мом, выдерживать испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции 1,5 кВ. Пульсация выходного напряжения не должна превышать 0,5%, от номинального значения выходного напряжения, при частоте гармонических составляющих, не превышающей 500 Гц.

Нагрузочное сопротивление от 0,2 до 2,5 кОм для преобразователей с выходным сигналом 0-5, 5-0 мА; от 0,1 до 1,05 кОм для преобразователей с выходным сигналом 4-20, 20-4, 0-20, 20-0 мА при напряжении питания 36 В.

Потребляемая мощность преобразователя при напряжении питания 36 В не более: 0,5 Вт для преобразователя с выходным сигналом 0-5, 5-0 мА; 0,8 Вт для датчиков с выходным сигналом 4-20, 20-4 мА, 1,2 Вт для датчиков с выходным сигналом 0-20, 20-0 мА.

Преобразователи предназначены для работы при атмосферном давлении от 84,0 до 106,7 кПа и соответствуют группе исполнения Р1 по ГОСТ 12997. Степень защиты преобразователей от воздействия воды и пыли IP65 по ГОСТ 14254.

По устойчивости к механическим воздействиям датчики соответствуют виброустойчивому исполнению по ГОСТ 12997: N4 (от 0,4 до 100 Мпа), N3 (от 2,5 до 250 кПа), L3 (для датчиков с верхним пределом измерений менее 2,5 кПа). Допускаемое направление вибрации - вдоль вертикальной оси датчика, установленного в рабочем положении.

Средний срок службы датчика 12 лет. Средняя наработка датчиков на отказ 100 000 часов. Межповерочный интервал - 2 года, методика поверки - в соответствии с МИ 1997 г.

3.2.8 Датчик-реле температуры ДРТ-1

Для сигнализации и блокировки по температуре предлагается датчик-реле ДРТ-1, представленный на рисунке 12.

Рисунок 12 - Датчик-реле ДРТ-1

Датчик-реле температуры ДРТ-1 (далее по тексту -- датчик) предназначен для контроля температуры технологических сред и узлов оборудования в химической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.

Датчик может быть использован в системах контроля, термостатирования, сигнализации, блокировки агрегатов (насосов, компрессоров и другого технологического оборудования).

Отличительными особенностями датчика является мощное электромагнитное реле, позволяющее коммутировать электрические нагрузки без использования электромагнитных пускателей и контакторов; электронный способ задания температурных установок.

По метрологическим свойствам датчик относится к изделиям, не являющимся средством измерения, но имеющим точностные характеристики.

Датчик сохраняет свои характеристики при воздействии внешних постоянных магнитных полей с напряженностью до 40 А/м.

Принцип действия датчика заключается в сравнении температуры контролируемой среды с заданными температурными установками.

В датчике задаются две температурные установки:

- верхняя (ВУ) включает электромагнитное реле датчика при превышении температуры среды значения ВУ;

- нижняя (НУ) выключает электромагнитное реле при понижении температуры среды ниже значения НУ.

В датчике используется электромагнитное реле с переключающимся контактом. Замыкающий и размыкающий контакты реле коммутируют внешние электрические цепи постоянного и переменного тока.

Температурные установки датчика задаются при выпуске (необходимо указать при заказе) или пользователем.

Для контроля работы и перенастройки температурных установок рекомендуется использовать блок контроля температуры БКТ-1. Блок, подключенный к датчику, позволяет измерять текущую температуру контролируемой среды и задавать установки непосредственно на месте эксплуатации..

Датчик состоит из корпуса, на котором закреплена гильза. Внутри корпуса установлена печатная плата с радиоэлементами схемы и электромагнитным реле. Корпус герметично закрывается крышкой. На крышке установлен разъем (вилка 2РМ18КПН7Ш1В1) для подключения цепей питания, нагрузки или блока контроля температуры БКТ-1.

В нижней части гильзы находится полупроводниковый чувствительный температурный элемент, в котором запрограммированы температурные установки.

Длина гильзы определяется при заказе датчика.

Минимальная длина погружной части гильзы -- 20 мм для ДРТ-1-110 и 58 мм для ДРТ-1-220.

Технические характеристики датчика ДРТ-1 представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Технические характеристики

Характеристика	Значение
Параметры контролируемой среды	-- температура от - 55 до + 175 °С; -- максимальное давление рабочей среды -- 60 кгс/см2.
Выходной сигнал	переключающие контакты реле ("сухой" контакт)
Коммутационные характеристики	до 10 А (при ~220 В, 50 Гц) и до 0,5 А (при ±110 В)
Точность настройки уставки	не более 150 °С в течение 15 мин.
Допустимое превышение температуры рабочей среды	-- ДРТ-1-220 - от сети переменного тока напряжением 220 В, 50 Гц; -- ДРТ-1-110 - от сети постоянного тока напряжением 110 В.
Питание датчика	не более 5 Вт
Потребляемая электрическая мощность	не более 500 м
Предельная длина линии питания	-- температура окружающего воздуха от - 58 до + 85 °С; -- атмосферное давление от 630 до 800 мм рт. ст.; -- относительная влажность воздуха до 100 %; -- вибрационные воздействия с частотой от 10 до 55 Гц и амплитудой смещения не более 0,35 мм; -- содержание агрессивных примесей в окружающем воздухе должно быть в пределах санитарных норм. Агрессивность среды не должна превышать химическую стойкость стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632
Условия эксплуатации	УХЛ1.1 по ГОСТ 15150, группа исполнения Д3
Вид климатического исполнения	IP54 по ГОСТ 14254
Степень защиты от проникновения твердых предметов и воды	не менее 1*107 циклов
Механический ресурс срабатывания контактов реле
Средняя нарабоётка до отказа	не менее 50000 ч

В нижней части термобаллона 7 находится чувствительный температурный элемент, в котором задана температурная уставка tУСТ и зона возврата Dt.

Корпус покрашен краской RAL 7040.

На верхней стороне корпуса наклеена этикетка. Способ изготовления этикетки - металлофото.

3.2.9 Преобразователь давления ПД-200

Преобразователи дифференциального давления общепромышленные и во взрывозащищенном (EXD) исполнении

Датчики ОВЕН ПД200 модели 155 представляют собой преобразователи дифференциального давления в полевом корпусе с измерительной мембраной из нержавеющей стали и металлическим кабельным вводом.

Преобразователи данной модели предназначены для измерения перепада давления или уровня жидкости в сосудах под давлением или расхода среды на сужающих устройствах в системах автоматического регулирования и управления на основных и вторичных производствах в промышленности и ЖКХ: газораспределительных системах, узлах учета газа, объектах энергетики, "барабанах" котлов в котельных, парогенерирующих объектах, вентиляционных системах и т.п.

Преобразователи поставляются либо без индикации, либо с жидкокристаллическим индикатором и трехкнопочной клавиатурой. Кнопки и индикатор позволяют на месте эксплуатации выполнять частичную настройку преобразователя, а так же установку "нуля" и "диапазона" преобразователя, без использования дополнительных устройств.



Рисунок 13 - Преобразователь давления ПД-200

Основные характеристики преобразователя:

- Измерение разности давления нейтральных к нержавеющей стали сред (воздух, пар, различные жидкости)

- Преобразование перепада давления в унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА и HART-протокол

- Верхний предел измеряемого перепада давления (ВПИ) - ряд значений от ± 60,0 Па до ± 0,6 МПа

- Максимальное статическое давление - 13 МПа

- Класс точности - 0,1

- Степень защиты корпуса датчика давления - IP65

-Помехоустойчивость удовлетворяют требованиям к оборудованию класса А по ГОСТ Р 51522

Таблица 9 - Основные характеристики ПД-200

Наименование	Значение
Выходной сигнал постоянного тока	4…20 мА
Пределы основной погрешности измерения	±0,1 % ДИ
Напряжение питания	18...42 В
Сопротивление нагрузки	Не менее 250 Ом
Наименование	Значение
Степень защиты корпуса	IP65
Среднее время наработки	500 000 ч
Средний срок службы	12 лет
Межповерочный интервал	2 года
Масса преобразователей	Не более 3,5 кг
Диапазон рабочих температур окружающего воздуха	-20 (-40*)…70 °С
Диапазон температур измеряемой среды	-40…100 °С

Дополнительная погрешность преобразователей, вызванная: ? изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, на каждые 10 °С не превышает 0,5 значения предела основной погрешности; ? влиянием статического давления (для моделей ОВЕН ПД200-ДД) на каждый 1 МПа не превышает 0,1 значения предела основной погрешности; ? воздействием вибрации, в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, не превышает 0,1 значения предела основной погрешности. Пульсация аналогового выходного сигнала преобразователя не превышает 0,1 % от диапазона выходного сигнала при номинальных значениях напряжения питания и сопротивления нагрузки. Стабильность преобразователей - не хуже 0,2 значения предела основной погрешности за год.

При передаче сигналов по протоколу HART допустимо наличии в линии пульсаций с амплитудой ±1,5 мА. Время включения преобразователя, измеряемое как время от момента подачи напряжения питания преобразователя до установления выходного сигнала в допустимых пределах основ- ной погрешности, составляет не более 10 секунд (при отключённом демпфировании выходного сигнала преобразователя). Время установления выходного сигнала преобразователя при скачкообразном изменении измеряемого параметра, составляющем 100 % от диапазона измерений преобразователя, не превышает 0,2 секунды (при отключённом демпфировании выходного сигнала преобразователя).

Преобразователи имеют защиту от обратной полярности напряжения питания. Преобразователи всех исполнений имеют линейно-возрастающую зависимость выходного сигнала от входной измеряемой величины. Так же имеется возможность программной установки квадратичной зависимости. По электромагнитной совместимости преобразователи относятся к оборудованию класса А по ГОСТ Р 51522. По способу защиты человека от поражения электрическим током преобразователи относятся к изделиям класса 0I по ГОСТ 12.2.007.0.

Потребляемая мощность преобразователей - не более 0,8 Вт. Степень защиты преобразователей от воздействия пыли и воды (по ГОСТ 14254) - IP65. Устойчивость к механическим воздействиям (по ГОСТ Р 52931-2008) - L3 (для ОВЕН ПД200-ДД), V2 - для остальных моделей. Средняя наработка на отказ: 500 000 часов. Средний срок службы: 12 лет. Масса преобразователей, не более: 4,0 кг (модели ОВЕН ПД200-ДД), 1,4 кг - для остальных моделей. Электрическое питание преобразователей общепромышленного исполнения и взрывозащищенного исполнения вида "взрывонепроницаемая оболочка" осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением 12-36 В.

3.3 Разработка и описание принципиальной электрической схемы

На основании функциональной схемы автоматизации и выбранных технических средств автоматизации была разработана принципиальная электрическая схема регулирования, блокировки и защиты проектируемой системы автоматизации.

Источником питания программируемого логического контроллера служит блок питания U1, преобразующий напряжение переменного тока 220В в напряжение 24В постоянного тока. Сетевое напряжение переменного тока через автоматический выключатель SF1, осуществляющий защиту от перегрузок и коротких замыканий в цепи управления, подается на контакты 1, 2 блока питания. Стабилизированное напряжение

24 В постоянного тока снимается с БП U1 и подается на питание остальных аналоговых и дискретных модулей ввода/вывода.

Рассмотрим работу схемы автоматического регулирования.

Для регулирования давления пара на выходе из котла используется каскадная система автоматического регулирования. Давление пара на выходе из котла измеряется датчиком давления B1N, который подключается по двухпроводной сети и поступает на аналоговый вход A1.2Z. Питание датчика осуществляется через блок питания с постоянным напряжением 24В. Давление пара в барабане котла изменяется датчиком давления B2N, подключаясь по двухпроводной сети и поступает на вход A1.2Z. Контроллер обрабатывает полученные данные и в соответствии с ними вырабатывает сигнал, который через модуль аналоговых выходов A1.5Z поступает на исполнительный механизм

Уровнемер B3N измеряет уровень воды в барабане котла. Стандартный унифицированный токовый сигнал 4-20 мА снимается с датчика и по двухпроводной схеме поступает на входной аналоговый модуль А1.3.Z. Напряжение питания 24 В постоянного тока поступает с контактов блока питания U4. После снятии показании происходит, его обработка и выработка управляющего сигнала, который поступает с модуля дискретного вывода А1.6Z контроллера поступает на электрическую задвижку, установленную на линии подачи воды в котел.

Рассмотрим работу схемы автоматических блокировок.

При превышении давления газа на входе в котел срабатывает реле давления газа Р1. При повышении давления воздуха срабатывает реле давления воздуха Р2. При погасании пламени срабатывает реле наличия пламени Р3. При повышении давления пара в барабане котла срабатывает реле давления Р4.При повышении уровня воды в барабане котла срабатывает реле уровня Р5.Дискретный сигнал с контактов реле давления, контроля пламени и температуры поступает на модуль дискретного ввода А1.4.Z контроллера. Их питание осуществляется от блока питания U5.

При получении дискретных сигналов от реле формируется дискретный сигнал на закрытие соответствующих отсекающих исполнительных механизмов. Сигналы на исполнительные механизмы снимаются с модуля дискретного вывода А1.7.Z контроллера и поступают на контакты электромагнитного клапанаYA1,YA2. Возможно производить закрытие клапанов в ручном режиме, для этого ключ управления переводится в положение 3 и с помощью кнопок SB1.1-SB2.1 производится закрытие клапанов.

Для осуществления контроля и сигнализации параметров все сигналы, приходящие на вход программируемого контроллера переводятся в цифровую форму и с помощью стандартного интерфейса Ethernet передаются в ЭВМ.

3.4 Расчет системы автоматического регулирования

Кривая разгона - это реакция объекта на ступенчатую функцию. Переходная характеристика - это реакция объекта на функцию Хэвисайда.

Основная задача расчета АСР заключается в выборе закона регулирования и расчета параметров настроек регулятора, обеспечивающих устойчивую работу системы и оптимальные показатели качества работы АСР.

Для расчета АСР можно использовать различные подходы и методы определения параметров настроек регулятора.

Эти методы можно разделить на аналитические, графо- аналитические, эмпирические.

Широкое распространение получили методы имитационного моделирования с использованием компьютерных средств. В процессе имитационного моделирования решают вопросы устойчивости и качества работы АСР. При моделировании устойчивость оценивается непосредственно по получаемым переходным характеристикам работы АСР.

Устойчивость - это свойство системы возвращаться в состояние равновесия после исчезновения внешних воздействий.

Если система неустойчива, то она не возвращается в состояние равновесия из которого ее вывели.

Необходимое условие устойчивости - положительность коэффициентов характеристического уравнения.

Для устойчивости системы необходимо и достаточно, чтобы ее главные диагональные миноры матрицы Гурвица были больше 0.

Совокупность требований предъявляемых к переходному процессу называются условиями качества переходного процесса

С помощью функционала Matlab и tau20 рассчитаем одноконтурную АСР, построим графики.

Рассмотрим основные этапы построения модели методом площадей Симою М.П.:

1. Строится кривая разгона объекта, полученная экспериментально или

расчетным путем.

2. Выделяется запаздывание и строится кривая разгона в отклонениях. В случае объекта без самовыравнивания производится дополнительное преобразование кривой разгона.

3. Определяется коэффициент усиления объекта.

4. Строится нормированная кривая разгона h(t) и вспомогательная

функция (t).

5. Вычисляются моменты µk функции (t).

6. Рассчитываются площади Sk по известным моментам µk.

7. Определяются параметры передаточной функции модели.

Рассмотрим таблицу 10, в которой представлены основные точки для построения кривой разгона.

С помощью пакета tau20 смоделировали кривые разгона, на основе таблицы 10 изображенные на рисунке 14 и рисунке 15, по каналу регулирования.

Таблица 10 - Рабочее давления пара от мин до мах(кгс/см).

t	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
Y	0	0,4	1	1,8	3	4,2	5,5	6,5	7,6	8,5	9,5	10,5	11,5	12	12,5	12,7

Рисунок 14 - Кривая разгона по давлению пара на выходе из котла при управлении расходом топлива

Рисунок 15 - Кривая разгона по давлению пара в барабане котла при управлениии расходом топлива

Идентифицировали передаточные функции объектов управления методом площадей Симою М.П.

Передаточная функция по основной регулируемой величине

Передаточная функция по вспомогательной регулируемой величине

Нахождение частотных характеристик

Для нахождения частотных характеристик используем пакет tau20. Частотные характеристики объекта с передаточной функцией по основной регулируемой величине получаем в соответствии с рисунками 16, 17, 18, 19, 20, 21,

Рисунок 16 - Комплексная частотная характеристика по основному каналу регулирования

Рисунок 17 - Амплитудно- частотная характеристика по основному каналу регулирования



Рисунок 18 - Фазо- частотная характеристика по основному каналу регулирования

Частотные характеристики с передаточной функцией по вспомогательной регулируемой величине получаем в соответствии с рисунками

Рисунок 19 - Комплексная частотная характеристика по вспомогательному каналу регулирования

3.4.1 Расчет одноконтурной АСР

Одноконтурные системы регулирования -- это системы стабилизации отдельных участков установки по сигналу от изменения какого-либо одного параметра процесса. Структура таких систем представляет собой последовательное соединение всех входящих в них элементов, образующих один контур регулирования.

Рассчитаем неизвестные коэффициенты ПИ- регулятора для одноконтурной АСР методом частотных характеристик и получим переходной процесс для сравнения с эффективностью каскадной АСР.

Передаточная функция объекта управления имеет следующий вид:

Передаточная функция ПИ- регулятора:

Требуется найти такие настройки ПИ- регулятора чтобы обеспечивался требуемый запас устойчивости.

Зададимся степенью колебательности m=0.345

С помощью пакета tau20 построим график кривой D-разбиения в соответствии с рисунком 22, отображающий зависимость С0 от С1.

Рисунок 22 - Кривая D- разбиения

На основании кривой D- разбиения получены значения неизвестных настраиваемых параметров в соответствии с таблицей 10

Таблица 10 - Настройки ПИ-регулятора

	C0	C1
0,02	0,0015	0,04235
0,03	0,00194	0,12173
0,04	0,0077	0,2065

Наилучшими свойствами система будет обладать с ПИ-регулятором, который имеет настройки: C0=0,00194, C1=0,12173.

С помощью пакета tau20 получим переходной процесс одноконтурной АСР с ПИ-регулятором в соответствии с рисунком 23.

Рисунок 23 - Переходной процесс одноконтурной АСР с ПИ-регулятором.

Из рисунка 23 видим что процесс оптимален т.к амплитуда колебания за период уменьшается более чем в 4 раза.

3.4.2 Расчет каскадной АСР

Каскадная АСР - двухконтурная замкнутая АСР, построенная на основе двух регуляторов и использующая для регулирования кроме основной выходной координаты дополнительный промежуточный выход (измеряемую координату состояния).

Каскадные АСР применяются для автоматизации объектов обладающих большой инерционностью и запаздыванию по каналу регулирования. Если можно выбрать менее инерционную систему по отношению к наиболее опасным возмущениям, промежуточную координату и использовать для нее тоже регулирующее воздействие, что и для основного выхода.

Структурная схема каскадной АСР приведена в соответствии с рисунком 24.

Рисунок 24 - Структурная схема каскадной АСР с измерением вспомогательной координаты в промежуточной точке

В качестве контура для расчета каскадной АСР выберем регулирование давления пара на выходе из котла. Данный контур имеет высокую инерционность, которая выражается в запаздывании по основному каналу регулирования. Чтобы повысить быстродействие системы выберем вспомогательную величину, которой будет являться давления пара в барабане котла, передаточная функция которой имеет запаздывание в несколько раз меньше.

Передаточная функция по основной регулируемой величине:

Передаточная функция по вспомогательной регулируемой величине:



В качестве основного регулятора выбираем ПИ, в качестве вспомогательного - П. Расчет АСР состоит в определении параметров настройки основного и вспомогательного регуляторов.

Расчет производили методом итераций. Находили параметры вспомогательного П- регулятора, основного ПИ-регулятора. Далее находили настройки вспомогательного П- регулятора, подставляя в эквивалентный объект настройки основного регулятора. Количество итераций брали до тех пор пока настройки регуляторов на смежных шагах не расходились более чем на 10%.

При расчете П- регулятора необходимо чтобы в системе выполнялись условия:

1. Колебания системы не выходили за зону допустимых отклонений:

2. Ошибка в установившемся состоянии была меньше ил равна 2д

С помощью пакета Simulink смоделировали одноконтурную АСР с П- регулятором, для передаточной функции по вспомогательному каналу регулированию в соответствии с рисунком 25.

Рисунок 25 - система с П- регулятором

Наилучшими свойствами система будет обладать с настройкой регулятора k=1.

Построим переходной процесс в пакете Simulink, в соответствии с рисунком 26.

Рисунок 26 - График переходного процесса для вспомогательного регулятора

Получив хорошие настройки вспомогательного регулятора, рассмотрим структурную схему каскадной АСР как одноконтурную с эквивалентной передаточной функцией равной:

Для эквивалентной функции выберем настройки ПИ-регулятора таким образом чтобы обеспечивался требуемый запас устойчивости.

Зададимся степенью колебательности m=0,345.

С помощью tau20 построим кривую D- разбиения в соответствии с рисунком 27.

На основании кривой D- разбиения получены значения неизвестных параметров в соответствии с таблицей 14.



Рисунок 27 - Кривая D- разбиения

Таблица 14- Настройки ПИ-регулятора

	C0	C1
0,09	0,29858	3,0824
0,1	0,34396	3,46388
0,12	0,42117	4,1317
?	C0	C1
0,13	0,4499	4,61064

Наилучшими свойствами будет обладать система с настройками: C0=0,42117, C1=4,1317

Сравним качество переходных процессов одноконтурной АСР с ПИ-регулятором и каскадной АСР с П-ПИ - регуляторами с помощью модели на базе имитационного моделирования Simulink в соответствии с рисунками 28 и 29.

Таблица 15 - Показатели качества каскадной и одноконтурной АСР

Показатель качества	Тип АСР
	Каскадная	Одноконтурная
Время переходного процесса, с	90	400
Перерегулирование, %	0,25	5,2
Время достижения максимума, с	15	80

Из рисунка 29 видим что каскадная АСР обеспечивает лучшее качество переходного процесса по сравнению с одноконтурной, значит применение ее в рамках данной системы является целесообразным.

технологический электрический автоматизация паровой

Заключение

В данной бакалаврской работе была разработана автоматизированная система управления паровым котлом ДЕ-1014-ГМ. В данном проекте была реализована каскадная система регулирования давления пара на выходе из котла.

Был произведен расчет каскадной АСР. Каскадная система управления является более эффективной по сравнению с простой одноконтурной, для систем с большой инерционностью т.к. применение сложных систем регулирования позволяет существенно улучшить качество переходных процессов и уменьшить вероятность выхода текущих значений параметров за установленные пределы.

В процессе выполнения работы был описан объект автоматизации, произведен его анализ как объекта управления, а также подобраны технические средства измерения, разработаны функциональная, структурная и электрическая схемы. В соответствии с выбранным оборудованием была предложена система автоматизации на базе ОВЕН ПЛК110. Преимуществом автоматизированной на базе ПЛК110 системы является более точная реализация процессов регулирования, основанная на цифровой обработке информации.

Результат применения предлагаемой системы автоматизации состоит в обеспечении более эффективной работоспособности котлоагрегата, а именно в уменьшении расхода топлива, получении пара более высоких параметров, оптимизации режимов работы, а также обеспечение безопасности при функционировании объекта, что ведет к повышению производительности котлоагрегата.

Список использованных источников

1. Гуров А.М., Починкин С.М. Автоматизация технологических процессов / [Текст] - М.: Высшая школа, 1989г., 380 с., ISBN 5-06-001085-6

2. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации / [Текст]- М.: фирма “Испо-Сервис”, 2002г., 248 с., ISBN 5-283-01505-X

3. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования/ [Текст]- М.: Энергия, 1973 г., 351 с., ISBN 5-229-00229-8

4. Петров И. К. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учебное пособие для вузов / [Текст]- М.: Высшая школа, 1998 г., 224 c., ISBN5-89146-679-1

5. Корытин А.М. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / [Текст] - М.: Энергоатомиздат, 1998г., 432 с., ISBN5-339-00214-4

6. Клюев А. С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / [Текст] - М.: Энергоатомиздат, 1991 г., 415 с., ISBN 5-283-02467-3

7. Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности /[Текст]- М.: Энергоатомиздат, 1989 г., 232 с., ISBN5-249-025414-4

8. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Учеб. пособ. для вузов.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1989г., 280с., ISBN5-3124-464-034

9. Сжигание газов в топке котлов и печей, и обслуживание газового хозяйства предприятий/[Текст] - Ленинград “Недра”, 1980 г., 346 с., ISBN-563-035465-5

10. Гусев Ю.А. Основы проектирования котельных установок:учебное пособие для вузов /[Текст] - Изд. 2-ое, переработанное и дополненное. М.: Стройиздат, 1973 г., 324 с., ISBN5-4-09-454534-7

Размещено на Allbest.ru

...