Розробка схеми автоматизації парового котла

* тиск пари у загальній магістралі до форсунок розпилювання рідкого палива;

* тиск води у всмоктувальних патрубках насосів мережі (після запірної арматури) і в напірних патрубках насосів мережі, підживлювальних і конденсатних (до запірної арматури);

* тиск води, що нагрівається, у загальній лінії до підігрівачів і за кожним підігрівачем;

* тиск води у подаючому трубопроводі теплової мережі;

* тиск води у підживлювальному трубопроводі (до і після регулювальної арматури);

* тиск рідкого і газоподібного палива в обох напірних магістралях;

* витрата рідкого чи газоподібного палива у цілому на котельні (підсумовуючий прилад);

* температура підживлювальної води після деаератора.

У котельнях слід встановлювати самопишучі прилади для вимірювання:

* температури перегрітої пари, призначеної для технічних цілей (у загальному паровому колекторі);

* температури води у подаючих трубопроводах теплової мережі та гарячого водопостачання і в кожному зворотному трубопроводі;

* тиск пари у подаючому трубопроводі або у загальному колекторі;

* витрати пари у подаючому трубопроводі (підсумовуючий витратомір);

* витрати води у кожному подаючому трубопроводі теплової мережі і гарячого водопостачання (підсумовуючий витратомір);

* витрати води, яка йде на підживлення теплової мережі (підсумовуючий прилад), - при витратах більше ніж 2 т/год.

Захист котлоагрегатів під час виникнення аварійних режимів є одним з основних завдань комплексної автоматизації котельних установок.

Обладнання котлів автоматикою безпеки під час роботи на газовому і рідкому паливі є обов'язковим.

Подача газу на установку повинна бути негайно припинена автоматикою і пристроями захисту або обслуговуючим персоналом при:

* згасанні контрольованого полум'я пальників;

* неприпустимому підвищенні або зниженні тиску газу;

* відключенні дуттьових вентиляторів або неприпустимих відхиленнях у подачі повітря для спалювання газу на пальниках з примусовою подачею повітря;

* відключенні димососів або неприпустимому пониженні розрідження в топковому просторі;

* появі нещільностей в обуровці, газоходах і запобіжно-вибухових клапанах;

* припиненні подачі електроенергії або зникненні напруги на пристроях дистанційного і автоматичного управління на засобах вимірювання;

* несправностях КВП, засобів автоматизації і сигналізації;

* виходу з ладу запобіжних і блокувальних пристроїв;

* несправностях пальників;

* появі загазованості, виявленні витоків газу на газовому обладнанні і внутрішніх газопроводах;

* вибуху в топковому просторі, вибуху або загоранні пальних відкладень у газоходах.

Для попередження працівників котельні про відхилення основних технологічних параметрів від норми чи про їх аварійний стан слід передбачати технологічну світлозвукову сигналізацію; технологічна сигналізація котелень поділяється, як правило, на дві частини: для кожного агрегату і для допоміжного обладнання котельні.

У повністю автоматизованих котельнях, які працюють без постійного обслуговуючого персоналу, сигнал несправності виноситься на диспетчерський пункт. На місцевому щиті фіксується причина виклику обслуговуючого персоналу.

У котельнях з постійним обслуговуючим персоналом на щит слід винести сигнал:

* припинення подачі палива;

* підвищення тиску пари у барабані котла;

* підвищення і зниження рівня води в барабані котла для котлів паропродуктивністю 2 т/год. і вище;

* зниження рівня палива в бункері котла;

* підвищення температури води за водогрійним котлом;

* підвищення і зниження температури рідкого палива у загальному мазутопроводі;

* зниження і підвищення рівня рідкого палива в резервуарах;

* підвищення температури рідкого палива в резервуарах;

* зниження і підвищення тиску газоподібного палива;

* зниження тиску живильної води;

* зниження тиску води у зворотному трубопроводі теплової мережі;

* підвищення або зниження рівня води в акумуляторному баці гарячого водопостачання, баці збирання конденсату, баці живильної води тощо;

* підвищення рівня в бункерах золоуловлювачів;

* несправності в мазутонасосній під час експлуатації без постійного обслуговуючого персоналу.

Налагоджувальні роботи по КВПіА повинні провадити спеціалізовані організації, які мають дозвіл на виконання їх у відповідних органах Держнаглядохоронпраці України.

Працівники, які виконують пусконалагоджувальні роботи, повинні бути атестовані на знання ДНАОП 0.00-1.21-98, ПУЭ, ДНАОП 0.00-1.08-94, ДНАОП 0.00-1.26-96, ДНАОП 0.00-1.07-94, ДНАОП 0.00-1.20-98 (ПБСГ) та інших відомчих нормативних документів.

8.4 Висновки

Робота котла буде більш надійної та безаварійною при впровадженні сучасних засобів автоматизації, які вирішують завдання контролю, аналізу та управління технологічним процесом, а також спрощують виконання функцій діагностики і захисту. Важливе значення відіграє наявність технічно грамотного персоналу, який строго дотримує правила технічної експлуатації.

Парові котли стоять на першому місці з точки зору вибухонебезпечності, так як отримання пари пов'язано з великими значеннями тиску і температур. Для запобігання вибуху необхідно максимально точно регулювати ряд основних параметрів, які характеризують нормальний режим роботи об'єкта (тобто параметри, які можуть стати причиною вибуху котла). Також важливе дотримання заданого режиму експлуатації обладнання.

Таким чином, не виконання цих вимог призводить до аварій і пошкоджень котла (іноді вибухів), які супроводжуються руйнуванням котелень приміщень та травмуванням обслуговуючого персоналу.

9.Розрахунок економічної ефективності автоматизації

9.1 Вступ

Автоматизація виробничих процесів - це сукупність заходів і розробок технологічних процесів, створення і впровадження високопродуктивних автоматично діючих засобів виробництва, що забезпечують неперервний ріст продуктивності праці.

Автоматизація виробничих процесів є основним засобом технічного прогресу, одним з найбільш ефективних шляхів підвищення продуктивності праці. Автоматичне управління і регулювання виробничих процесів дозволяє підвищити продуктивність обладнання і звільнити робітників від одноманітних і стомлюючих операцій по управлінню механізмами.

Автоматизація виробничих процесів може бути повною або частковою. Повна автоматизація передбачає автоматичний контроль і регулювання виробничих процесів, підтримання заданих або вибір автоматичних режимів роботи механізмів та агрегатів без участі обслуговуючого персоналу. При частковій автоматизації виробничих процесів ручна праця застосовується для управління виробничими операціями. В залежності від призначення пристроїв, які застосовують в системах автоматизації, виконують різні функції - контролю, захисту, сигналізації, керування, регулювання та ін. Пристрої автоматичного контролю призначені для перевірки окремих машин, агрегатів або окремих ділянок технологічного процесу. Вони не тільки фіксують отримані результати, але й перетворюють їх в сигнали (імпульси) для автоматичного регулювання (виконують функції датчиків).

Використання сучасної мікропроцесорної техніки, дає можливість покращити точність і якість керування процесом, стабілізувати основні технологічні параметри.

За рахунок автоматизації можна досягнути більшої продуктивності, надійності роботи даної схеми автоматизації процесу синтезу аміаку, зменшити затрати електроенергії та робочої сили. При автоматизованій системі можна зменшити робочий штат, що вплине на економію підприємства.

Характеристика об'єкту

В даній бакалаврській роботі розглядається автоматизація парового котла, паропродуктивністю 10т/год.

9.2 Розрахунок і обґрунтування витрат на здійснення заходів з автоматизації

Для розрахунку витрат на впровадження спроектованої схеми автоматизації складаємо кошторис на придбання, транспортування і монтаж контрольно-вимірювальних приладів.

Вартість монтажних робіт складається з витрат на матеріали, енергію, основну і додаткову заробітну плату і накладні витрати, які можуть становити 45 % від вартості КВПіА. Транспортні витрати становитимуть 25 % від вартості КВПіА.

Кошторис витрат на автоматизацію:

№	Назва приладу	Тип приладу	К-ть (шт)	Вартість, грн
				одиниці	Монтажно транспортні одиниці	повна
1	2	3	4	5	6	7
1	Діафрагма камерна	ДКС0.6-250	2	1200	840	4080
2	Частотний перетворювач	Danfoss VLT Micro Drive FC51	1	4300	3010	7310
3	Датчик реле контролю полум'я з фотоприймачем	СЛ-90-2, МФ-ФР202	1	3200	2240	5440
4	Датчик реле тиску	ДРД-5Н	1	600	420	1020
5	Перетворювач різниці тисків	САПФИР 22ДД 2430	2	900	250	2300
6	Газоаналізатор	Oxymat6	1	1376	963	2339
7	Пускач безконтактний реверсивний	ПБР-2М	4	480	336	3264
8	Регулюючий клапан з електроприво дом	МЭО-16/25-0,25	4	2770	1939	18836
9	Перетворювач розрідження	САПФИР 22ДВ	1	900	250	1150
10	Перетворювач тиску	САПФИР 22ДИ	1	900	250	1150
11	Перетворювач гідростатичного тиску	САПФИР 22ДГ	1	900	250	1150
12	Електромагнітний клапан	ВН8М-6	1	4100	2870	6970
13	Безконтактний ультра-звуковий сигналізатор рівня	Pointek ULS 200	1	6500	4550	11050
14	Контролер	Shneider Electric M340	1	18720	13104	31824
15	Блок живлення	CPS 2000	1	1821	1274	3095
16	Модуль аналогових входів	AMI 0800	1	4440	3108	7548
17	Модуль аналогових входів/виходів	AMM 0600	1	3289	2302	5591
18	Змішаний модуль дискретних входів/виходів	DDM 16025	1	1920	1344	3264
19	Всього					126153

Затрати на облаштування операторського приміщення становитимуть 20000грн.

Отже, кошторис витрат на автоматизацію буде:

К=126153+20000=146153 грн.

9.3 Розрахунок амортизаційних відрахувань

Відрахування на амортизацію визначаємо за балансовою вартістю основних фондів (КВПіА), які беруть участь в автоматизації, та норм амортизації. Норми амортизації складають 40% від загальної вартості автоматизації.

Розрахунок річної суми амортизаційних відрахувань:

№з/п	Прилади	Повна вартість, грн.	Норма амортизації, %	Річна сума амортизації, грн.
1	2	3	4	5
1	Разом	146153	40	58461.2

9.4 Розрахунок впливу автоматизації на техніко-економічні показники

Впровадження автоматизації веде до змін техніко-економічних показників виробництва. Необхідно визначити напрямки розрахунку економії від впровадження автоматизації, показати, які показники впливають на економічну ефективність автоматизації: за рахунок зниження витратних коефіцієнтів сировини, допоміжних матеріалів, палива, енергії; збільшення виробничої потужності; зниження трудомісткості обслуговування; підвищення якості продукції тощо.

Після автоматизації на 1т продуктивності(10т/год) економія електроенергії становить 0,6 кВт•год.

За рік (365 дня) продуктивність парового котла буде:

10т/год·8760год=87600 т/рік

Отже, економія електроенергії за рік буде:

87600·0,6=52560 кВт•год.

А економія затрат становитиме:

Е1=52560 кВт•год/рік · 1,08грн/кВт•год=56764.8грн

9.5 Розрахунок чисельності основних робітників та їх річного фонду заробітної плати

Оскільки до автоматизації кількість основних робітників складала чотири особи в зміну, а після автоматизації достатньо буде одного оператора в зміну, економія по заробітній платі за рахунок зниження кількості обслуговуючого персоналу буде:

Ез = Зроб·12·2·n =2300·12·2·3 = 331200 грн/рік

де Зроб - місячна зарплата одного працівника, грн./міс;

n - кількість змін

Сумарна економія дорівнює:

Ес = Е1 + Ез = 56764.8+ 331200=387964.8 грн

9.6 Розрахунок експлуатаційних витрат на автоматизацію

До експлуатаційних витрат на автоматизацію належать:

А) Енергозатрати на живлення і засобів автоматизації.

Розрахунок витрат електроенергії

№	Назва приладу	Потужність приладу, Вт	К-сть приладів, шт.	Загальна потужність, Вт	К-сть год. роботи на рік. год.	Витрати ел. енергії в рік. кВт.год
1	2	3	4	5	6	7
1	Сапфир22ДД	55	2	110	8760	963,6
2	Сапфир22ДВ	55	1	55	8760	481,8
3	Сапфир22ДИ	55	1	55	8760	481,8
4	Сапфир22ДГ	55	1	55	8760	481,8
5	Danfoss VLT 2800	1500	1	1500	8760	13140
6	СЛ-90-2	2.5	1	2.5	8760	21.9
7	ВН8М-6	18	1	18	8760	157,68
8	ДРД-5Н	3	1	3	8760	26.28
9	МЭО-16/25-0,25	50	4	200	8760	1752
10	Shneider Electric M340	18	1	18	8760	157.68

Сумарна витрата електроенергії на живлення засобів автоматизації:

17664.54 кВт на рік

Вартість спожитої енергії буде:

З1 =17664.54*1,12 = 19784.28 грн на рік.

Б) Витрати на утримання прийнятих робітників на обслуговування КВПіА:

З2 = Зроб·12міс·2·n = 2300·12·2·3=165600 грн/рік

де n - кількість змін.

В) Амортизаційні витрати:

З3= 58461.2грн

Г) Витрати на охорону праці знову прийнятих робітників на обслуговування КВПіА:

З4= 5000 грн/рік

Д) Витрати на ремонт КВПіА:

З5= 20000 грн/рік

Г) Єдиний соціальний внесок:

Зєсв=0,37· З2=0,37·165600=61272

Експлуатаційні витрати складуть суму всіх витрат:

Зе= З1+ З2+ З3 + З4+ З5 +Зєсв = 19784.28+165600+58461.2+5000+20000+61272= 330117.48 грн/рік

9.7 Розрахунок річного економічного ефекту і терміну окупності

А) Річний економічний ефект визначаємо по формулі:

Ер=Езаг-К·Ен=57847.32 -146153·0,15=35924.37 грн.

загальна умовно-річна економія за рахунок різноманітних джерел визначається по формулі:

Езаг=Еі-Зе=387964.8 - 330117.48 =57847.32 грн.

де - економія за рахунок і-го джерела (палива, енергії, матеріалів, зарплати).

К - капітальні витрати на автоматизацію (згідно кошторису).

коефіцієнт ефективності (=0,15).

- експлуатаційні затрати на автоматизацію.

Б) Термін окупності: Ток=К/Езаг= 146153/57847.32 =2.53 роки.

В) коефіцієнт економічної ефективності :

Основні техніко-економічні показники:

№	Показник	Одиниці вимірювання	Величина
1	2	3	4
1	Витрати на автоматизацію. .	грн.	146153
2	Чисельність робітників в день1 зміна.	чол.	1
3	Середньорічна заробітна плата на одного робітника.	грн.	27600
4	Річний економічний ефект.	грн.	35924.37
5	Термін окупності.	рік.	2.53
6	Коефіцієнт економічної ефективності.		0.395

Висновок

Виконавши бакалаврську кваліфікаційну роботу, було досліджено автоматизацію парового котла та ознайомлено з технологічним обладнанням.

Засвоївши принципи побудови та програмування систем автоматизації з використанням мікропроцесорних засобів, було розроблено оптимальну функціональну схему автоматизації парового котла та відповідні засоби автоматизації, розроблено програму функціонування мікропроцесорного контролера Schneider Electric M340 та розроблено принципову електричну схему зовнішніх з'єднань мікропроцесорного контролера із обраними засобами автоматизації. Застосування програмного регулювання з допомогою мікропроцесорної техніки дозволяє скоротити витрати людської праці та електроенергії, а також зменшити вплив людського фактору.

Проведено розрахунок та моделювання системи регулювання тиску пари в барабані котла. Дослідивши перехідний процес САР із оптимальними параметрами ПІ-регулятора, виведено що ПІ-регулятор може забезпечити якісний процес відповідно до критеріїв якості.

Передбачено заходи з охорони праці та описані правила техніки безпеки при експлуатації парового котла.

Проведено розрахунок економічної доцільності проектованої системи автоматизації. Річний економічний ефект становитиме 35924.37 грн. і термін окупності 2.53 роки.

Список використаної літератури

1) Справочник инженера по пуску, наладке и эксплуатации котельных установок/ И.Е. Герасименко, А.И. Герасименко, В.И. Герасименко. - К: Техніка, 1986. - 335 с.

2) Справочник. Промышленные приборы и средства автоматизации/ Под ред. Черенкова В.В. - М.: Машиностроение, 1987. - 847 с.Рашковская Н.Б. Сушка в химической промышлености. -Л.: Химия, 1977, - 80.

3) Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. /А.С. Клюев, Б.В. Глазов и др./ Под ред. А.С. Клюева. - М.:Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

4) Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии. -848 с.

5) . Визначення параметрів математичних моделей елементів систем автоматичного регулювання за експериментальними перехідними функціями: Інструкція до лабораторних робіт № 1, 2, 3 з курсу „Теорія автоматичного керування” для студентів базового напряму „Автоматизація і комп'ютерно-інтегровані технології” / Укл.: Г.Б.Крих, Ф.Д.Матіко, В.К.Савицький. - Львів,2001. - 8с.

6) Закон України ” Про охорону праці”

7) ПЛК Modicon M340, программируемые с помощью ПО Unity Pro. Руководство пользователя.

8) Каталог «АПАРАТНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ КОНТРОЛЕРІВ MODICON M340»

9) «Моделирование процессов и систем в MATLAB». Лазарев Ю. - СПб: Питер, 2005.

10) ГОСТ 2.785-70. Обозначения условные графические. Арматура трубопроводная. - М.:Издательство стандартов, 1970.

11) ГОСТ 2.784-70. Обозначения условные графические.Элементы трубопроводов.- М.:Издательство стандартов, 1982.

12) ГОСТ 2.781-68.Аппаратура распределительная и регулирующая гидравлическая и пневматическая. - М.:Издательство стандартов, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...