В данном курсовом проекте по теме: «Техническая реализация САУ технологическим параметром(уровень воды) в котле Е-50», рассмотрены техническое описание котла и его оборудования. Цель этого курсового проектирования являлось, усовершенствование устаревших схем автоматизации, и внедрение более современных, а так же составление электрической схемы управления.

Проводить полную модернизацию котельной установки нецелесообразно. Нужно задаваться целью пошаговой модернизацией производства с планомерным обучением имеющегося персонала. Процесс переоборудования котельной установки и сопутствующих технических инструментов должен проходить с минимальными материальными затратами, но в тоже время с максимальной отдачей. Т.е. разработанная САУ должна обеспечить бесперебойную работу на производстве. Это позволит сократить штат персонала, обслуживающего устаревшую САУ. Кроме того автоматика избавит персонал от рутинной работы. Но перед запуском новой системы персонал должен пройти соответствующее обучение.

Какая бы не была надёжная САУ в её режиме должно быть предусмотрено ручное управление. В случае аварийной ситуации персонал должен будет взять на себя управление всей системы, т.к. остановка производственный процессов категорически неприемлема.

Регулируемый нами параметр – уровень воды в котле является одним из важнейших контролируемых параметров в котельных установках, т.к. при снижении уровня воды ниже допустимого предела, не обеспечивается циркуляция воды. В результате нарушения циркуляции воды в экранных трубах происходит чрезмерное повышение температуры и пережог их стенок. Также опасно и резкое снижения давления пара, что увеличивает опасность возможного заброса воды в пароперегреватель и выведение котла из строя.

Непосредственное измерение уровня воды в котле не представляется возможным, поэтому мы проводим замеры в двух точках: расход питательной воды до барабана и расхода пара после. В итоге применения регулятором ПИ-закона на основании полученных от датчиков сведений, мы знаем, какой уровень воды непосредственно в барабане. И если он отклоняется от нормы, то регулятор посылает сигнал на исполнительный механизм в виде регулирующего клапана с электроприводом. Процесс регулирования заданного значения происходит плавно благодаря выбранным переходным процессам.

Внедрение систем автоматизированного управления паровыми и водогрейными котлами, построенных на основе программируемых контроллеров, позволяет автоматизировать процесс производства тепловой энергии в котлах и значительно упростить контроль и управление этим процессом. Применение такой системы повышает эффективность функционирования котлоагрегата за счет снижения потребления энергоресурсов, рационального сжигания топлива, использования технологического оборудования, оперативного управления оборудованием и технологическим процессом. Кроме того, внедрение таких систем позволяет снизить влияние человеческого фактора в производственном процессе и вероятность возникновения аварийных режимов функционирования котла.

Благодаря программному управлению система автоматически отслеживает все параметры текущих процессов, реализуемых водогрейными и паровыми котлами, и управляет технологическим оборудованием, обеспечивая нормальное и безаварийное функционирование котельной установки. Кроме того, система контролирует исправность оборудования и при возникновении поломок и аварийных ситуаций сигнализирует об этом и при необходимости персонал может перевести работу САУ в ручной режим для устранения неполадок.

Введение

На предприятиях промышленности и ЖКХ, где требуется большое количество тепловой энергии в виде пара и горячей воды, котельные оборудованы разнообразными паровыми и водогрейными котлами, произведёнными 30 и более лет назад.

Для управления процессами котлы комплектовались системами, построенными на основе релейно-контактной автоматики, которые к настоящему времени морально и физически устарели. В процессе эксплуатации котлов, оснащённых релейно-контактной автоматикой, нередко возникают аварийные режимы, это обусловлено физическим старением, износом элементов на основе которых построены такие системы, часто такие системы автоматики не отвечают требованиям существующих правил безопасности.

Такие котлы требуют определённого уровня квалификации обслуживающего персонала, а своевременное регулирование процесса производства тепловой энергии требует постоянного наблюдения за параметрами процесса со стороны оператора. К сожалению выпускаемые системы автоматики, поставляемых в комплекте с котельными установками по-прежнему реализованы на основе релейно-контактных элементов. Кроме того большое количество котельных установок, эксплуатируемых по всех территории России, имеют ещё достаточный запас ресурса, их полная замена не оправдана. И по этому для продления срока службы котлов эксплуатирующие предприятия вынуждены оснащать агрегаты, системами автоматизированного управления в основном импортного производства.

Такое оборудование имеет высокую стоимость, и как правило, требует дорогого сервисного обслуживания. Наряду с этим постепенное удорожание топлива потребовало наиболее рационального и вместе с тем эффективного использования энергоресурсов, что реально при оснащении котлов высоконадёжными и быстродействующими системами автоматики, в основе которых используются последние достижения в области микроэлектроники и программного регулирования процессов.

В данный момент на мировом рынке имеется полное разнообразие, в частности микроконтроллеров для промышленной автоматизации, предназначенных для продолжительной работы в различных условиях, а также развитые компьютерные технологии позволяют создавать системы управления процессами, способные функционировать в автономном режиме.

Внедрение систем автоматизированного управления паровыми и водогрейными котлами, построенных на основе программируемых контроллеров, позволяет автоматизировать процесс производства тепловой энергии в котлах и значительно упростить контроль и управление этим процессом. Применение такой системы повышает эффективность функционирования котлоагрегата за счет снижения потребления энергоресурсов, рационального сжигания топлива, использования технологического оборудования, оперативного управления оборудованием и технологическим процессом. Кроме того, внедрение таких систем позволяет снизить влияние человеческого фактора в производственном процессе и вероятность возникновения аварийных режимов функционирования котла. Повышение экологических характеристик котельной и культуру производственного процесса. Благодаря программному управлению система автоматически отслеживает все параметры текущих процессов, реализуемых водогрейными и паровыми котлами, и управляет технологическим оборудованием, обеспечивая нормальное и безаварийное функционирование котельной установки. Кроме того, система контролирует исправность оборудования и при возникновении поломок и аварийных ситуаций сигнализирует об этом обслуживающему персоналу.

1. Состав и характеристика объекта управления

Объектом автоматизации является котлоагрегат Е-50

1.1 Назначение

Паровой котел Е-50предназначен для получения пара высокого давления и температуры при сжигании газа, а также используется на технические нужды предприятий различных отраслей для теплоснабжения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения объектов промышленного и бытового назначения, а также при работе на паровую турбину получения электрической энергии.

1.2 Принцип действия

В теплоэнергетике основным теплоносителем является вода или водяной пар. Комплекс устройств и агрегатов, обеспечивающих получение горячей воды или пара под давлением, называется котельной установкой. Она состоит из котла и вспомогательного оборудования. Котлом – называется устройство для получения горячей воды или водяного пара с давлением выше атмосферного за счёт теплоты сгорания органического топлива.

Котел барабанный, с естественной циркуляцией, с камерным сжиганием топлива. Компоновка поверхностей нагрева П-образная. В котле происходит нагрев воды, ее испарение и перегрев образовавшегося пара. В качестве топлива используется природный газ. Котел предназначен для работы в закрытых помещениях. Паропроизводительность котла 50 т/час, абсолютное давление и температура пара 3,9 МПа, 440°C, температура питательной воды 145°C. Теплоносителем являются продукты сгорания - дымовые газы. Горение топлива происходит в вертикальной топочной камере, образованной экранными трубами. Подача топлива в топку осуществляется с помощью газо-мазутных горелок, расположенных на боковых стенках топки по две на каждой стенке с мазутными форсунками. Форсунки устанавливаются по центру каждой горелки. На стенках топки расположены испарительные экраны из труб диаметром 60 на 3 мм, шаг между трубами 70 мм2 (сталь 20).

Реакционные поверхности нагрева закрывают все стены топочной камеры, образуя фронтовый, задний и боковые экраны.

К конвективным поверхностям относятся: котельный пучок, воздухоподогреватель, пароперегреватель и экономайзер.

Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. Трубы заднего экрана в верхней части разведены в четырёхрядный фестон.

На котле имеются непрерывная и периодическая продувки.

Поверхность нагрева:

- испарительная – 263 м²

- перегревателя – 299 м²

- экономайзера – 442 м²

Передний трубный экран – 2 части

Задний трубный экран – 2 части