Автоматизация парового котла ДКВР 20-13

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

Уральский государственный колледж имени И.И.Ползунова

КП.22.07.03.08.ПЗ

автоматизация парового котла №3

Пояснительная записка

Руководитель Разработал

___________/И.Н.Ваулин/ __________/Р. М. Масабиков/

Верхняя Пышма 2017



Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Описание технологического агрегата

1.2 Описание конструкции

1.3 Обоснование систем контроля, регулирования, сигнализации

1.4 Обоснование выбранной аппаратуры

2. Автоматизация парового котла

2.1 Описание схем автоматизации

2.2 Компоновка и коммутация щита, план контрольного помещения

2.3 Описание схем принципиальной электрической САР

2.4 Описание монтажа и предмонтажной наладки САР

2.5 Заказная спецификация на приборы и оборудование

3. Расчет измерительной части схем КСМ-4

4. Охрана труда и окружающей среды

4.1 Техника безопасности на участке КИПиА

4.2 Мероприятия по охране окружающей среды на предприятии

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проекта - автоматизация курсового проекта, подбор необходимого подходящего оборудования, учитывая технические параметры агрегата на примере парового котла ДКВР 20-13. Курсовой проект дает возможность применить и закрепить свои теоретические знания на практике.

Будет изучена технология парового котла, конструкция агрегата, основные системы контроля регулирования и сигнализации. Будет обоснован выбор аппаратуры для автоматизации парового котла, изучены схемы автоматизации, коммутации, компоновки щита КИПиА, подготовлен план контрольного помещения КИПиА. Будут описаны и объяснены схемы принципиальной электрической САР, произведен расчет измерительной части схем КСМ-4.

В пункте 4 будут описаны мероприятия по охране труда и окружающей среды на предприятии, техника безопасности на участке КИПиА и общие положения охраны труда и окружающей среды.



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Котельные установки малой и средней мощности широко применяются для различных технологических процессов, теплоснабжения, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектов промышленного и сельскохозяйственного строительства, предприятий общественного питания, технологических потребителей теплоты в банях, прачечных, на строительных площадках. В сельском хозяйстве пар, вырабатываемый котлами, используется на животноводческих фермах для запаривания кормов, а также для отопления теплиц и сушки зерна. В связи с освоением малообжитых и труднодоступных районов Севера и Востока значимость котельных установок различных мощностей возрастает.

В качестве топлива для котельных установок используются угли, торф, древесные отходы, газ и мазут. Газ и мазут - эффективные источники тепловой энергии. При их применении упрощаются конструкция и компоновка котельных установок, повышающая экономичность, сокращающая затраты на эксплуатацию.

Увеличивается выпуск и улучшаются конструкции котлоагрегатов, повышается надежность и экономичность котельного оборудования, снижается металлоёмкость на единицу мощности, сокращаются сроки строительно-монтажных работ и затраты на них.

1.1 Описание технологического агрегата

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, предназначенный для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию горячей воды или пара требуемых параметров.

В зависимости от назначения различают следующие типы котельных установок:

· энергетические, вырабатывающие пар для паротурбогенераторов;

· производственно-отопительные, вырабатывающие пар и нагревающие воду для удовлетворения технологических потребностей производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;

· отопительные, вырабатывающие теплоту для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, а также для промышленных и коммунальных предприятий;

· смешанного назначения, вырабатывающие пар для снабжения одновременно паровых двигателей, технологических нужд, отопительно-вентиляционных установок и горячего водоснабжения.

Котельные установки по виду вырабатываемого теплоносителя разделяют на три основных класса: паровые котельные установки для производства водяного пара, водогрейные котельные установки для получения горячей воды и смешанные котельные установки, оборудованные паровыми и водогрейными котлами, используемыми для получения пара и горячей воды одновременно или попеременно.

1.2 Описание конструкции

Котельная установка состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования.

В состав котельного агрегата входят топочное устройство, паровой котёл, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка, арматура, гарнитура и газоходы. К вспомогательному оборудованию относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, питательные, подпиточные и циркуляционные наносы, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливопередачи, золоулавливания и шлакозолоудаления.

При сжигании жидкого топлива к вспомогательному оборудованию относится мазутное хозяйство, при сжигании газообразного топлива - газорегуляторный пункт или газорегуляторная установка.

Паровым котлом называется устройство, состоящее из топки, испарительных поверхностей для испарения пара , потребляемого вне этого устройства, с давлением выше атмосферного за счёт теплоты, выделяющейся при сжигании топлива. Водогрейным котлом называется теплообменное устройство, в котором за счёт источника энергии (топлива) нагревается вода, находящаяся под давлением выше атмосферного и используемая в качестве теплоносителя вне самого устройства.

Топочное устройство котлоагрегата предназначено для сжигания топлива и превращения его химической энергии в теплоту. Обмуровка котла - это система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций котла, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности. Несущую металлическую конструкцию, воспринимающую вес котла с учётом временных и особых нагрузок и обеспечивающую требуемое взаимное расположение элементов котла, называют каркасом.

Пароперегреватель - устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле. Он представляет собой систему змеевиков. Соединенных на входе насыщенного пара с барабаном котла и на выходе - с камерой перегретого пара.

Водяной экономайзер - устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного испарения поступающей в котёл воды.

Воздухоподогреватель - устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей его в топку котла.

Конструкция котла ДКВР 20-13 представлена на рисунке 1.



1 - экранные трубы; 2 - верхний барабан; 3 - манометр; 4 - предохранительные клапаны; 5 - трубы питательной воды; 6 - сепаратор пара; 7 - предохранительная пробка; 8 - камера догорания; 9 - перегородки; 10 - конвективные трубки; 11 - обдувочное устройство; 12 - нижний барабан; 13 - продувочный трубопровод.

Рисунок 1 - Котел марки ДКВР

Основные части котла: экономайзер, барабан, топильная камера, горелки.

Первое число после наименования котла обозначает паропроизводительность, т/ч.

Второе число - давление пара в барабане котла, кгс/см2;

У котла ДКВР 20-13 имеется две горелки и в каждую горелку подаётся газ и воздух. Мазут служит запасным видом топлива, а основное топливо -

газ. Воздух подаётся к горелкам для сжигания топлива.

У каждой топки есть запальное устройство, к которому идёт газ, предназначенный для розжига факелов в топке. После того, как факел образовался, газ для розжига перекрывают и в систему сжигания поступает газ, идущий от магистрали.

Экономайзер установлен на газоходе. Его принцип действия основан на противотоке, т. е. питательная вода и отходящие дымовые газы направлены навстречу друг другу.

Экономайзер предназначен для подогрева питательной воды. Он выполнен в виде пакета труб, которые расположены в шахматном порядке, что обеспечивает необходимую эффективность.

Барабаны котлов на давление 13 кгс/см2 имеют одинаковый внутренний диаметр ( 1000 мм ) при толщине стенок 13 мм.

Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР-20 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.

Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 20-13 с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Боковые экранные коллекторы расположены под выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.

Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.

Экранные трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 51?2.5 мм.

В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан вывальцован.

Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов - 80 - 130 мм.

Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 51х2.5 мм.

Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.

Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом ( Q4 - от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке

Сварной барабан котлоагрегата изготовлен из низколегированной стали марки ГС ГОСТ 5220-69, унифицирован.

В топочной камере сжигается природный газ и устанавливается температура, необходимая для превращения нагретой после экономайзера воды в пар в барабане котла.



1.3 Обоснование систем контроля, регулирования, сигнализации

котел регулирование прибор мощность

1. Система тепловой нагрузки котла - регулирование давления происходит за счет изменения подачи топлива в горелку. Технически это выполняется изменением положения заслонки снабженной электроприводом. В следствии этого происходит изменение давления топлива, которое регистрируется преобразователем давления, который преобразует давление в электрический сигнал, который поступает на вход модуля ввода аналоговых сигналов. Там этот сигнал подвергается оцифровке и в виде кодовой комбинации поступает в модуль центрального процессора и обрабатывается по заранее запрограммированному алгоритму.

2. Система автоматического регулирования уровня - поддерживает необходимый уровень воды в барабане путем открытия или закрытия клапана подпиточной воды.

3. Система регулирования соотношения газ-воздух - имеется требование поддерживать соотношение газ-воздух в пределах 1 к 10 для этого система подает сигнал на блок дискретного ввода-вывода на изменение положения шибера воздуходувки, пока данное значение не будет достигнуто.

4. Система регулирования разряжения в топке котла - поддерживает необходимое разряжения в топке котла для удаления продуктов сгорания топлива. Данная система имеет место, когда производительность дымососов в каждый момент времени соответствует производительности дутьевых вентиляторов.

5. Система автоматического регулирования уровня в деаэраторе - поддерживает необходимый уровень воды в деаэраторе путем поступления сигнала с датчика уровня на блок пускателя для изменения положения клапана подпиточной воды.

Система сигнализации и защиты срабатывает при достижении контролируемых параметров предельно допустимого значений, при котором дальнейшая работа может привести к аварии. Аварийный звуковой сигнал подается ревуном, световой сигнальной лампой красного цвета.

1.4 Обоснование выбранной аппаратуры

Метран-150 применен в данной схеме из-за соотношения цена-качество, выполняет возложенные задачи при минимуме функций:

Рисунок 2 - Преобразователь давления Метран-150

- Измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси;

- Диапазоны измеряемых давлений: минимальный 0-0,025 кПа; максимальный 0-68 МПа;

- Выходные сигналы: 4-20 мА с HART-протоколом; 0-5 мА;

- Основная приведенная погрешность до ±0,075%; опция до ±0,2%;

- Диапазон температур окружающей среды от -40 до 80°С; от -55 до 80°С;

- Перенастройка диапазонов измерений до 100:1;

- Высокая стабильность характеристик;

- Взрывозащищенное исполнение вида "искробезопасная цепь и "взрывонепроницаемая оболочка";

- Межповерочный интервал - 4 года.

Управление параметрами датчика:

- с помощью HART-коммуникатора;

- удаленно с помощью программы HART-Master, HART-модема и компьютера или программных средств АСУТП;

- с помощью клавиатуры и ЖКИ или с помощью AMS.

Метран-75ДИ применен в данной схема по причине соотношения цена-качество и подходящим свойствам и функциям. Метран-75ДИ - интеллектуальный датчик давления предназначенный для непрерывного преобразования избыточного давления в унифицированный токовый выходной сигнал и/или цифровой сигнал по HART протокол.

Рисунок 3 - Преобразователь давления Метран-75ДИ

Измеряемые среды: газ, газовые смеси, пар.

Верхние пределы измерения от 10,5 до 25000 кПа.

Выходной сигнал 4-20 мА/HART.

Дополнительно: ЖК-индикатор, кнопки управления, кронштейны, клапанные блоки.

Взрывозащитное исполнение.

Диапазон температуры окружающей среды: от -40 до 85?

Управления параметрами датчика:

- с помощью HART-коммуникатора;

- удаленно с помощью программных средств;

- АСУТП или с помощью АМS.

- локально с помощью внутренних кнопок управления

Интервал между поверками - до 5 лет.

Измеритель регулятор “КОНТУР” применен в данной схеме из-за соотношения цена-качество, а также отвечает всем требованиям САР.

Регуляторы-измерители универсальные могут использоваться для:

- Измерения и архивирования технологических параметров по четырем каналам;

- Регулирования параметров по одному или двум контурам;

- Регулирования по одному из законов ON/OFF или ПИД;

- Сигнализации выхода параметра за пределы 8 уставок (при этом обеспечивается возможность организации позиционных регуляторов);

- Хорошо видимое аналоговое представление рассогласования (барграф);

- Регулирование по 2 или 4 контурам (при использовании предельных компараторов);

- Индикация результатов измерения на 4-х разрядном цифровом табло;

- ЖКИ - табло с подсветкой, позволяющее вывести большой объем легко распознаваемой информации;

- Возможность коррекции настройки регулятора на объект управления;

- Возможность оперативного изменения настройки регулятора при изменении параметров объекта управления;

- Наличие двух режимов работы контуров регулирования (ручного и автоматического);

- Безударный переход из одного режима в другой;

- Возможность оперативной коррекции задания регулирования;

- Память измеренных данных;

- Возможность работы в АСУТП;

- Возможность работы с датчиками, расположенными во взрывоопасной зоне, при подключении через барьеры искрозащиты;

- Интерфейс RS 485 (протокол Modbus).

Рисунок 4 - Измеритель-регулятор «КОНТУР»

Количество входов:

- аналоговых от 1 до 4;

- цифровых 2.

Входные сигналы:

- от термопар ПР(В), ПП(S), ВР(А-1), ХА(К), ХК(L),ТЖК(J), НН(N);

- от термопреобразователей сопротивления 50П, 100П, 50М, 100М;

- напряжения 0-20, 0-50, 0-100, ±100 мВ; 0-1В;

- тока 0-5, 4-20 мА.

Основная погрешность:

- 0,25% от диапазона измерения.

Погрешность термокомпенсации:

- не более 1,0 °С.

Законы регулирования:

- ON/OFF; ПИД (с аналоговым и дискретным выходом).

Регулирование по заданию, постоянному во времени и заданному кусочно-линейной функцией времени.

В памяти хранится до 4 программ по 32 участкам.

Цикл регулирования:

- Не более 50мс для одноканального, 1,25с для 4-х канального.

Питание 175 - 245 В.

Видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910 предназначен для сбора, визуализации, регистрации и регулирования различных параметров технологических процессов.

Легко интегрируется в системы АСУТП.

Чрезвычайно удобен и при автономном применении, обладая развитой системой экранных меню управления и работы с архивом, большой внутренней памятью и интерфейсом к внешней Flash-памяти.

Рисунок 5 - Видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910

Основные достоинства:

- контрастный цветной дисплей на TFT матрице (5,6" или10,4") с широким углом обзора;

- свободная программируемость аналоговых каналов;

- под различные типы входных сигналов и межканальная гальваническая изоляция;

- высокое быстродействие;

- математическая обработка по каждому каналу;

- соответствие требованиям ЭМС;

- до 20 универсальных аналоговых входов;

- межканальная гальваническая изоляция;

- полный цикл опроса всех каналов 0,1с;

- дискретные входы и выходы;

- математическая обработка данных;

- вычисление расхода сред сумматоры, счетчики, таймеры, работа по расписанию;

- перенос архива на USB Flash карту или SD/MMC карту;

- представление данных на экране: тренды, шкалы(bargraph), комбинация из трендов и шкал, числовые значения;

- встроенные интерфейсы RS485 (Modbus RTU + OPCServer), Ethernet (Modbus TCP/IP), USB Host, CAN 2.0;

- возможность сбора и регистрации данных от внешних устройств по интерфейсу RS485 (Modbus).

Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М предназначен для бесконтактного управления электрическим исполнительным механизмом.

Применен в данной схеме из-за его хорошего качества, небольшой цены и положительных отзывах.

Пускатель предназначен для бесконтактного управления электрическим исполнительным механизмом по ГОСТ 7192-89 с однофазным конденсаторным электродвигателем.



Рисунок 6 - Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М

Клапан запорно-регулирующий КЗР 25ч945п ДУ 200мм, применены в этой системе так как имеет встроенный электро-исполнительный механизм.

Клапан предназначен для использования на центральных и индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП и ИТП), в системах горячего водоснабжения, системах приточной вентиляции тепличных хозяйств и в других областях народного хозяйства как для автоматического регулирования технологических процессов, так и в качестве запорного устройства.

Фторопластовое уплотнение в затворе обеспечивает требуемую герметичность в положении «закрыто».

Рисунок 7 - Клапан запорно-регулирующий (КЗР) 25ч945п



2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПАРОВОГО КОТЛА

Одним из этапов усовершенствования производственных процессов является их автоматизация. Автоматизация парового котла включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологический контроль и сигнализацию. Задача регулирования состоит в том, чтобы поддерживать требуемые условия протекания процесса, восстанавливая их каждый раз, когда они нарушаются. Автоматическое регулирование обеспечивает нормальный ход непрерывного протекания процессов в котле.

В данном проекте разработаны следующие системы автоматического регулирования и контроля: тепловой нагрузки котла, питания котла, соотношение «газ-воздух», тяги. Кроме этого, существуют и другие системы регулирования и системы контроля.

2.1 Описание схемы автоматизации

Автоматизацию технологического процесса следует внедрять поэтапно, начиная с разработки схем автоматизации процессов.

Автоматический контроль и управление технологическими процессами должны улучшать их технико-экономические показатели. Эффективность автоматизации в каждом отдельном случае определяется конкретно расчетами с учетом индивидуальных особенностей автоматизируемого процесса, но существует ряд общих требований, которым должна удовлетворять любая система автоматизации и которые следует учитывать при разработке схем автоматизации.

Функциональная схема систем автоматизации технологических процессов является основным техническим документом, определяющим структуру и характер систем автоматизации технологических процессов, а также оснащения их приборами и средствами автоматизации. На функциональной схеме дано упрощенное изображение агрегатов, подлежащих автоматизации, а также приборов, средств автоматизации и управления, изображаемых условными обозначениями по действующим стандартам, а также линии связи между ними.

Система тепловой нагрузки котла.

Система тепловой нагрузки котла является наиболее важной системой, требующей особого внимания. Эта система обеспечивает постоянное давление и расход пара, что в свою очередь ведёт к экономичной работе котла.

Преобразователи давления Метран-150 (поз.1-3) и Метран-75 (поз.1-1) преобразуют давление с магистрали пара, идущей от верхнего барабана, в токовый сигнал 4-20 мА, затем сигнал с Метран-150 (поз.1-3) передается на видеографический безбумажный регистратор Метран-910 (поз.1-4) ,а сигнал с Метран-75 (поз.1-1) передается на видеографический регистратор Метран-910 (поз.1-5) которые производит регистрацию технологических показателей, а так же сигналы с преобразователей давления (Метран-150 и Метран-75) поступают на измеритель-регулятор КОНТУР (поз.1-6), который в свою очередь проводит регулирование параметрами системы посредством измерения отклонения величины показаний от заданных параметров. Далее КОНТУР (поз.1-6) генерирует управляющий сигнал, который поступает на пускатель ПБР-2М (поз.1-7). Пускатель осуществляет регулирование исполнительным механизмом КЗР 25ч945п (поз.1-8), который в свою очередь и управляет заслонкой подачи газа на горелку в топке котла.

2.2 Компоновка и коммутация щита, план контрольного помещения

Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов предназначены для размещения на них приборов и средств контроля и управления технологическими процессами, контрольно-измерительных приборов, автоматических регуляторов, защиты и сигнализации.

Компоновкой называется общий вид щита и размещенные на нем приборы и средства автоматизации. Компоновка аппаратуры должна обеспечить удобство пользования ими. При компоновке следует обращать внимание на этику внешнего вида щита. Средства автоматизации и аппаратуры управления скомпонованы функциональными группами в порядке хода технологического процесса. Общий вид щита выполнен в масштабе 1:10. Схема коммутации щита представляет собой обратную сторону передней стенки щита с точным расположением на ней аппаратуры с упрощенным изображением проводки. В щиты и пульты разрешается ввод электрического тока напряжением, не превышающим 400В. Питающие провода, кабели и импульсные трубки рекомендуется подводить непосредственно к вводному выключателю щита.

Индивидуальные цепи питания средств автоматизации схем управления, сигнализации и т.д. рекомендуется подводить от вводного включателя к соответствующим выключателям и предохранителям.

Таблица 1 - Коммутация соединений

Обозначение	От куда идет	Куда идет	Проводник
001	ХТ1/1	1Р1/2	ПВ 1*0,75
002	ХТ1/2	P3/14	ПВ 1*0,75
003	1Р1/4	Р3/11	ПВ 1*1,5
004	XT2/1	2P1/2	ПВ 1*0,75
005	XT2/2	P3/57	ПВ 1*0,75
006	Р3/21	2P1/1	ПВ 1*1,5
803	XT3/1	1P1/5	ПВ 1*1.5
804	XT3/2	1P1/6	ПВ 1*1.5
805	XT3/3	2P1/5	ПВ 1*1.5
806	XT3/4	2P1/6	ПВ 1*1.5
807	XT3/5	P3/12	ПВ 1*1.5
808	XT3/6	P3/11	ПВ 1*1.5
601	XT4/1	XT3/7	ПВ 1*0,75
602	XT3/8	HL1/1	ПВ 1*0,75
603	HL1/1	XT4/2	ПВ 1*0,75



План контрольного помещения.

При разработке помещения КИПиА необходимо учитывать, что для электрооборудования противопоказана большая влажность. Кроме того, помещение должно быть вентилируемым и просторным. Никакие шумы не должны отвлекать оператора от работы. Выбор места размещения щитовых помещений зависит от особенностей технологического процесса, норм противопожарных требований, компоновочных и строительных решений, удобства управления автоматизированными объектами, простоты обслуживания и экономических факторов.

При расположении щитовых помещений в данном проекте учтены следующие требования:

- Помещение удовлетворяет требованиям проводки и приборов по температуре и влажности;

- Помещение достаточно свободное и не затрудняет проход к щитам и приборам на них;

- Помещение оснащено вентиляцией;

- Помещение достаточно освещено, чтобы оператор мог нормально работать;

- Помещение находиться вдали от источников шума, вибрации и прочих неблагоприятных воздействий.

На рисунке 8 представлен план контрольного помещения КИПиА.



Рисунок 8 - План контрольного помещения КИПиА

2.3 Описание схемы принципиальной электрической САР

Электрическая принципиальная схема - схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и дающая детальное представление о принципах работы системы.

Принципиальные схемы служат основанием для разработки других чертежей и документов проекта, а также при наладке и эксплуатации. Они разрабатываются в соответствии с техническим заданием и на основании принятых и запроектированных решений в функциональных схемах.

При выполнении принципиальных электрических схем используются развернутые изображения элементов, поэтому допускается их именовать принципиальными электрическими развернутыми (элементными) схемами автоматизации.

В курсовом проекте рассмотрена принципиальная электрическая схема системы тепловой нагрузки котла.

В системе присутствуют:

1) В - Преобразователь давления Метран-75ДИ;

2) РВ - Преобразователь давления Метран-150ДД;

3) 1Р1 - Вторичный прибор - видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910;

4) 2Р1 - Вторичный прибор - видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910;

5) Р3 - Многоканальный измеритель-регулятор КОНТУР;

6) КМ - Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2м;

7) М - Клапан КЗР 25ч945п.

Каждому графическому изображению, показанному на принципиальной электрической схеме, для облегчения и понимания взаимодействия всей электрической аппаратуры и устройств данной системы присваивается условное позиционное обозначение, которое характеризует понимание устройства и его функциональное значение.

Условное обозначение применяется в виде буквенно-цифрового кода.

Для облегчения чтения электрических схем целесообразно маркировать цепи путем их последовательной нумерации, а так же указывать адреса контактных устройств.

2.4 Описание монтажа и предмонтажной наладки САР

В данном проекте предусмотрен щитовой монтаж приборов, для этого в щите вырезаются отверстия по размерам приборов в соответствии с компоновкой щита. При установке датчиков давления необходимо предусмотреть прямолинейные участки трубопроводов. Перед монтажом необходимо ознакомиться с инструкцией прибора, проверить на целостность и работоспособность, при необходимости откалибровать и откорректировать нули на приборах. Наладка систем автоматического регулирования включает в себя три стадии:

Работы первой стадии включают изучение проекта автоматизации и подготовку наладочных работ, предмонтажную проверку приборов и средств автоматизации;

Работы второй стадии предусматривают проверку выполнения монтажа; опробование и настройка звеньев систем автоматического регулирования;

Работы третьей стадии состоят из включения и наладки САР, испытаний и сдачи САР в эксплуатацию.

Описание принципиальной схемы САР первой системы.

С преобразователей давления токовый сигнал 4-20мА по проводам поступает в щит на клеммную колодку XT1 и XT2. С клеммной колодки XT1/1 токовый сигнал 4-20мА поступает в клемму 1P1/2. Между клеммами 1P1/1 и 1P1/3 установлена перемычка. С клеммы 1P1/4 провод питания идет на клемму P3/11. Между клеммами P3/11 и P3/13 установлена перемычка. С клеммы P3/14 токовый сигнал 4-20мА возвращается на клеммную колодку XT1/2.

С клеммной колодки XT2/1 токовый сигнал 4-20мА поступает в клемму 2P1/2. С клеммы 2P1/1 сигнал поступает в клемму P3/21. Между клеммами P3/24 и P3/56. С клеммы питания P3/57 провод питания идет обратно в клемму XT2/2.

Из клеммы P3/21 сигнал напряжения поступает в КМ/9, с P3/22 в КМ/8, а из P3/23 в КМ/7. С клеммы КМ/3 сигнал напряжения поступает на клемму М/1. С клеммы КМ/4 сигнал напряжения поступает на клемму M/3. С клеммы КМ/5 сигнал напряжения поступает на клемму М/2. Питание 220В подается с XT3/1 на 1P1/5, c XT3/2 на 1P1/6, с XT3/3 на 2P1/5, с XT3/4 на 2P1/6, c XT3/5 на P3/12, с XT3/6 на P3/11.

2.5 Заказная спецификация на приборы и оборудование

«Заказная спецификация » составляется по данным таблицы «Спецификация оборудования». Заказная спецификация описана на отдельном листе.



3. РАСЧЕТ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЧАСТИ СХЕМ КСП-4

Данные для расчета:

Тип термопары по ГОСТ 3044-44 ТХА.

Обозначение градуировки ХА.

t(min) 600.

t(max) 1200.

Рисунок 9 - измерительная схема автоматического потенциометра КСП 4.

= 3мА;

= 2мА.

На рисунке 9 изображена измерительная схема автоматического потенциометра КСП 4, являющейся типовой для измерения ЭДС или напряжений, протекающий через схему ток выбран 5мА: в верхней измерительной ветви и в нижней вспомогательной ветви.

По заданным пределам изменения температуры контролируемой среды и типу термопреобразователя выбираем и по её градировочным таблицам определяются значения и , соответствующие верхнему и нижнему значениям предела измерения.

ЭДС

= 48,828 мB

= 24,902 мВ

Предел измерения определяем как разность

= -

= 48,828 - 24,902=23,926

величину сопротивления резистора определяем из условия равенства падения напряжения на нём от тока I2 и ЭДС нормального элемента.

= 1,019В

= , Ом

= = 509,5 Ом

Величины сопротивления резисторов Rpm, ограничивающего ток в цепи источника питания стабилизированного (ИПС) и переменного R'pm, предназначены для установки величины рабочего тока в измерительной схеме, соответственно равны 750 Ом и 56 Ом.

Находим величину сопротивления резистора RП, определяющего верхний предел измерения или конец шкалы, из условия равенства падения напряжения на приведенном сопротивлении RПР цепи реохорда (резисторы RP, RШ, RП) и предела измерения ЕП,

* = *

Эквивалентное (приведенное) сопротивление реохорда в автоматических приборах является заданной величиной (90, 100 или 300 Ом) и определяется уравнением

= (1)

Выбираем = 300оМ

Тогда приведенное сопротивление можно выразить в следующем виде:

= (2)

K= ,

где

= 0.032*

где: - коэффициент, учитывающий нерабочие участки реохорда; - сопротивления нерабочих участков в линейном реохорде.

Из уравнений (1) и (2) получим:

= , oM ==8,73 Ом

Сопротивление RН определяет нижний предел измерения или начало шкалы и находится, исходя из следующих соображений. При температуре контролируемой среды tmin движок реохорда находится в точке а, т.е. в начале шкалы прибора, и ЭДС термопары Еmin компенсируется падением напряжения Uac в точках а - с измерительной схемы

= *-*= (3)



Тогда

= = = , Ом

= = 8,3 Ом

Сопротивление Ra служит для ограничения тока в измерительной схеме. Поэтому падения напряжения Ubc в точках b - с должно обеспечить компенсацию ЭДС термопары Emax, соответствующую верхнему пределу измерения прибора tmax. Исходя из этого условия, Ra для прибора с линейным реохордом определяется по уравнению:

= () * (1,019 + - - 1,032 * ), Ом

где - ЭДС термопары при средней температуре t = 30єС. = 1,2 мВ.

= () * (1,019 + 0,002 - 0,0249 - 1,032 * 0,0239), = 324,47 Ом

Для автоматической компенсации влияния изменения температуры свободных концов термопары в схему введено сопротивление RM,

выполненное из медной проволоки и располагающееся вблизи свободных концов термопары. С изменением температуры свободных концов термопары появляется изменение падения напряжения на RM при протекании тока I2, компенсирующее ту часть ЭДС термопары, которая возникает за счёт изменения температуры свободных концов термопары. Сопротивление RM определяем из выражения:

= [] * () = (),

где: - средняя чувствительность термопары в интервале изменения температуры свободных концов его 0-50єС (определяется по градировочным таблицам), мВ/град; RMO- сопротивления RM при температуре t0, б - температурный коэффициент сопротивления меди, равный 1.5 * град-1.

Сопротивление медной катушки для средней температуры окружающей среды 30 находим по формуле:

С = = = = = 0.000033мВ/град (4)

= =11,78 Ом

= 11,78(1+1,5**30)=12,31 Ом



4. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Охраной труда называют систему законодательных актов, социально - экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья, работоспособности человека в процессе труда. Одна из основных задач охраны труда заключается в обеспечении безопасности труда человека, т.е. создание таких условий труда, при которых исключается воздействие на работающий опасных, вредных производственных факторов.

4.1 Техника безопасности на участке контрольно-измерительных приборов и автоматики

Слесарь КИПиА должен быть обучен специальной программе и сдать экзамен квалификационной комиссии, иметь не ниже второй квалификационной группы по эксплуатации электроустановок. перед допуском к работе каждый поступающий в цех должен быть ознакомлен с начальником цеха или его заместителем по техники безопасности, с общими правилами ведения работ, после чего мастер проводит инструктаж поступающего, на рабочем месте.

При этом рабочий должен быть ознакомлен с особенностями работы на данном рабочем месте, с оборудованием и инструментом. После инструктажа на рабочем месте рабочий допускается к стажировке и обучению на рабочем месте под руководством опытного рабочего, о чем издается приказ по цеху. К самостоятельной работе рабочий должен быть допущен только после окончания срока стажировки, установленного для данного рабочего места и после проверки знаний комиссией назначенной распоряжением по цеху.

Рабочий обязан твердо знать опасные моменты своего рабочего места и методы устранения их.

На должность слесаря, занятого на эксплуатации приборов КИПиА, допускаются лица, прошедшие соответствующее обучение, сдавшие экзамен и имеющие удостоверение на право выполнения работ по эксплуатации КИПиА, а также прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасным методам работы.

Периодическая проверка знаний рабочих правил техники безопасности и технической эксплуатации должна проводиться ежегодно. Повтор инструктажа по технике безопасности ежегодно.

Проведение экзаменов по проверке знаний оформляется протоколом и другой документацией, осуществляется в строгом соответствии с правилами технической эксплуатацией на производстве.

На самостоятельную работу слесарь занятый на эксплуатации приборов может быть допущен только после двух недельной работы в качестве дублера слесаря.

Перед началом работы:

1) Проверить исправность средств индивидуальной защиты, комплектность и исправность инструмента, приспособлений и приборов. При работе применять их только в исправном состоянии.

2) Заступая на смену необходимо ознакомиться с записями начальника смены за прошедшие сутки.

3) Для переноски инструмента к месту работы использовать специальную сумку.

4) Проверить, чтобы освещение рабочего места было достаточным и свет не слепил глаза. Пользоваться местным освещением напряжением свыше 36В запрещается.

5) Если необходимо пользоваться переносной лампой в обычных условиях, ее напряжение должно быть не более 36В.

6) При выполнении газоопасных работ применять переносные светильники во взрывозащищенном исполнении или аккумуляторные лампы.

7) Внимательно осмотреть место работы, привести его в порядок, убрать все мешающие работе посторонние предметы. Содержать в чистоте и порядке рабочее место и закрепленное за тобой оборудование и КИП.

8) Перед началом ремонтных работ непосредственно в производственном цехе, где установлены приборы, согласовывать с допускающим (зам. начальника цеха, энергетиком или начальником смены) разрешение работ в данном цехе.

9) Отключение и подключение приборов и оборудования от питания электротоком первичной сети (от распределительного пункта, щита и др.) разрешается производить только электромонтером этого цеха.

10) Для предупреждения случайного включения приборов в электросеть потребовать от электромонтера цеха удаления предохранителя сети электропитания приборов и оборудования, а при капитальном ремонте отсоединения и изоляции концов проводов, питающих данное оборудование. На месте , где произведено отключение вывесить предупредительный плакат « НЕ ВКЛЮЧАТЬ - РАБОТАЮТ ЛЮДИ! ».

11) Перед началом работы вблизи работающего агрегата и оборудования (котла) убедись в безопасности и предупреди мастера о своем местонахождении и содержании работы.

Во время работы:

1) Перед установкой или снятием приборов и оборудования необходимо перекрыть импульсные линии с помощью крана или вентиля. Открытые концы металлических трубок должны быть заглушены пробкой, а резиновые - специальными зажимами.

2) Перед осмотром, чисткой и ремонтом приборов, находящихся в эксплуатации, принимать меры, исключающие возможность попадания под напряжение.

3) При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвлекаться на посторонние дела и разговоры, не отвлекать других.

4) Работая в бригаде, согласовывать свои действия с действиями других членов бригады.

5) Разборку приборов и оборудования производить последовательно. Открепляя узел, деталь, следить за тем, чтобы не упали сопрягаемые узлы и детали.

6) При работе и ремонте вставать на случайные предметы запрещается.

7) При ремонте на высоте пользоваться только исправными лестницами и стремянками.

8) После каждого ремонта, ревизии газового оборудования, необходимо поверить все соединения на плотность (на утечку газа) с помощью мыльного раствора.

9) Применять для этого огонь запрещается.

10) Для поверки наличия напряжения пользоваться исправным вольтметром или специальной контрольной лампой, оборудованной в соответствии с требованием правил электро-безопасности.

11) Производить чистку, ремонт приборов и оборудования под напряжением запрещается.

12) Щиты и шкафы КИП закрывать на замок.

13) Систематически следить за исправностью манометров и напоромеров; не допускать случаев их эксплуатации в неисправном состоянии или с просроченным сроком освидетельствования.

14) Производить какие либо работы под давлением газа, пара, сжатого воздуха и др. (снятия манометров, разъединения импульсов, набивка сальников и др.) запрещается.

15) При продувке газовых импульсных линий резиновую трубку, соединенную с импульсом, вывести из помещения. Продувка импульсов с выбросом газа в помещение запрещается.

16) При проверке расходомеров необходимо вначале открыть уравнительный вентиль, а затем закрыть плюсовой и минусовой вентили, чтобы предотвратить выбивание ртути или порыв мембраны в датчике.

17) Производить обход или какие либо работы в помещении ГРУ только с разрешения мастера газового участка и с участием выделенного им слесаря. Находиться и работать одному в помещении ГРУ запрещается.

18) В целях выявления и устранения неисправности, вызывающих утечку газа, производить не реже раза в смену, поверку на плотность приборов и оборудования производить с помощью мыльного раствора.

19) Ежедневно в первую смену совместно со слесарем газового участка производить проверку автоматики безопасности на срабатывание по всем параметрам. Результаты проверки заносить в вахтенный журнал.

20) Один раз в 15 дней согласно графика, утвержденного главным инженером завода, в присутствии начальника смены или энергетика цеха производить проверку и настройку автоматики безопасности и блокировки. Результаты проверки заносить в журнал проверяемого цеха.

21) При работе в загазованной среде должны применяться молотки и кувалды из цветного металла, а рабочая часть инструмента и приспособлений из черного металла должна обильно смазываться тавотом , солидолом или другой смазкой. Применение электродрели и других инструментов, делающих искрения, запрещается.

22) Промывку деталей керосином , бензином производить на специально оборудованном для этой цели месте с соблюдением правил пожарной безопасности.

23) В течении смены необходимо производить запись в вахтенном журнале обо всех неполадках и выполненных работах с росписью дежурного.

24) Во время смены выполнять только ту работу, которая поручена администрацией, и при условии. что безопасные методы ее выполнения хорошо известны. В сомнительных случаях нужно обращаться к мастеру за разъяснением.

По окончании работы:

1) Произвести уборку рабочего места, убрать детали, инструмент и материалы на отведенное для этого место.

2) В аварийной ситуации ремонтный персонал КИПиА уходит после окончания смены только после устранения неисправностей, вызвавших данную ситуацию.

4.2 Мероприятия по охране труда и окружающей среды на предприятии

Охрана окружающей среды на предприятии характеризуется комплексом принятых мер, которые направлены на предупреждение отрицательного воздействия человеческой деятельности предприятия на окружающую природу, что обеспечивает благоприятные и безопасные условия человеческой жизнедеятельности. Учитывая стремительное развитие научно-технического прогресса, перед человечеством встала сложная задача - охрана важнейших составляющих окружающей среды (земля, вода, воздух), подверженных сильнейшему загрязнению техногенными отходами и выбросами, что приводит к окислению почвы и воды, разрушению озонового слоя земли и климатическим изменениям. Промышленная политика всего мира привела к таким необратимым и существенным изменениям в окружающей среде, что этот вопрос (охрана окружающей среды на предприятии) стал общемировой проблемой и принудил государственные аппараты разработать долгосрочную экологическую политику по созданию внутригосударственного контроля за ПДВ.

Основными условиями для улучшения экологии в стране являются:

- Рациональное использование, охрана и трата запасов природного резерва, обеспечение безопасности экологии и противорадиационные меры, повышение и формирование экологического мышления у населения, а также контроль над экологией в промышленности.

- Охрана окружающей среды на предприятии определила ряд мероприятий для снижения уровня загрязнений, вырабатываемого предприятиями:

- Выявление, оценка, постоянный контроль и ограничение выброса вредных элементов в атмосферу, а также создание технологий и техники, охраняющих и сберегающих природу и ее ресурсы.

- Разработка правовых законов, направленных на охранные меры окружающей среды и материальное стимулирование выполненных требований и профилактики комплекса природоохранных мероприятий

- Профилактика экологической обстановки путем выделения специально отведенных территорий (зон).



Заключение

По итогам курсовой работы была произведена автоматизация технологического процесса парового котла. Выбрана необходимая аппаратура, подготовлена схема коммутаций для системы тепловой нагрузки котла. Подготовлен план контрольного помещения КИПиА. Выполнены необходимые расчеты, обоснованы основные системы контроля, учены и сигнализации. Описаны все необходимые данные по охране труда и окружающей среды на предприятии, а также техника безопасности на участке КИПиА.

Курсовой проект помог понять основные принципы построения автоматических систем, принципы подготовки документации, особенности систем автоматизации, понять порядок выполнения работ по автоматизации и многому другому.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Котов К.И. Монтаж. Эксплуатация и ремонт автоматических устройств, учебник.- М.: «Металлургия»,1985.- 263с.

Дайн Я.Ф. Контроль и регулирование технологических процессов в металлургии.- М.: «Металлургия», 1966 - 114с.

Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.- М: «Энергия», 1978 - 560с.

Лукас В.А. Основы теории автоматического управления. - М.: «Недра», 1977.

Котов К.И., Шершевер М.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт автоматических устройств. М.: «Металлургия», 1985.

Размещено на Allbest.ru

...