1 Общая Часть
1.1. Характеристика технологического процесса работы парового котла
ВведениеВыбор того или иного способа управления технологическим процессом во многом зависит от типа производственного процесса и структуры промышленного предприятия. Производственный процесс - совокупность процессов труда и естественных процессов, направленных на создание материальной продукции.
Производственный процесс может состоять из технологических операций различных типов: непрерывных, дискретных и др. Тот или иной тип технологического процесса определяет способ управления как основными, так и вспомогательными операциями и процессами объекта управления. Таким образом, целесообразность создания АСУ, глубину охвата производства средствами автоматизации, выбора структуры системы управления, алгоритмов ее функционирования и комплекс технических средств определяется в первую очередь типом классификации производства.
Улучшение динамических и энергетических показателей можно достигнуть, благодаря использованию микропроцессорных средств, позволяющих реализовать алгоритмы управления практически любой сложности. Наряду с этим, применение микропроцессорных средств упрощает выполнение функций диагностики и защиты, позволяет снизить габариты устройств управления, повысить их экономичность и технологичность.
Краткая характеристика теплоэнергетического объекта управленияОбъектом автоматизации является реконструированный котлоагрегат БКЗ-75-39 ГМА (котлоагрегат производительностью 90 т/час, давлением пара 3.9 МПа, температурой пара 440 oC). Паровой котел БКЗ-75-39 ГМА предназначен для получения перегретого пара. 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 75 т/час, (при реконструкции предусматривается увеличение производительности до 90 т/час) абсолютное давление и температура пара 3.9 МПа, 440 oC, температура питательной воды 145 oC. Теплоносителем являются продукты сгорания - дымовые газы. Горение топлива происходит в вертикальной топочной камере, образованной экранными трубами. Верхние и нижние концы труб введены в сборные коллекторы. На фронтовой стенки топки на двух ярусах расположены по три газо-мазутных горелки типа ГМУ-10, с помощью которых сжигается топливо. В обогреваемых газами трубах, образующих топку и конвективную шахту, образуется насыщенный водяной пар. Пароводяная смесь поступает в верхние коллекторы, а из них в барабан-паросборник и выносные сепараторы-циклоны. В барабанах и циклонах происходит отделение пара от воды. По не обогреваемым опускным трубам и стоякам котловая вода поступает в нижние коллекторы экранов. После барабанов и циклонов пар направляется в пароперегреватель, где он перегревается горячими дымовыми газами, а затем идет потребителю. Питание котла водой производится через экономайзер, в котором вода предварительно подогревается. Горячий воздух необходимый для горения, подается в топку через горелки из воздухоподогревателя, обогреваемого горячими дымовыми газами. Движение дымовых газов по трактам котла осуществляется за счет работы дымососа ДН-18. Подача воздуха производится высоконапорным вентилятором ВДН-20 ПУ. Поступая к котлу, питательная вода (94.5т/ч, 8.0 МПа, 145 oC) направляется в водяной экономайзер, из первой ступени экономайзера питательная вода подается в конденсатор далее во вторую ступень экономайзера, а затем в барабан. Насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель, а далее через ГПЗ к потребителю. Воздух поступает с напора дутьевого вентилятора на первую ступень воздухоподогревателя, а после первой ступени воздухоподогревателя направляется во вторую ступень воздухоподогревателя, где нагревается до 200 oC и подается к горелкам котла (в топочную камеру). Разрежение продуктов сгорания в топке котла минус 2 мм. в. ст. Продукты сгорания с температурой 1180 oC поступают на пароперегреватель. Затем с температурой 520 oC, давлением 10 мм. в. ст. и 2 % содержанием кислорода направляются к экономайзеру, на входе которого температура 300 oC и давление 70 мм. в. ст. Продукты сгорания после воздухоподогревателя с температурой 130 oC направляется в дымосос. Природный газ (8400 нм3/ч) поступает к горелкам по газопроводу при температуре 4 oC и давлении 40 кПа. Природный газ по отдельному газопроводу при давлении 60 кПа поступает к запально - защитным устройствам.
Котел оборудован:
1. трубопроводами топлива, питательной воды и пара
2. электрофицированной арматурой, исполнительными механизмами и эл. двигателями (далее везде ИМ)
3. датчиками и приборами контроля теплотехнических параметров ИМ, датчики и приборы контроля теплотехнических параметров образуют согласно функциональной принадлежности и пространственного расположения, следующие технологические (функциональные) подсистемы котла:
- топливопроводов и газо-воздуховодов (ТГВ)
- нижних газо-мазутных горелок (ГМГН)
- верхних газо-мазутных горелок (ГМГВ)
- трубопроводов питательной воды и пара (ТПВП)
Описание функциональной структуры КТС АСУВ системе управления котлом предусмотрены следующие регуляторы:
1. разрежения в топке
2. соотношения топливо/воздух
3. давления пара
4. уровня воды в барабане
5. солесодержания котловой воды - 2 шт.
6. температуры перегретого пара
Все системы автоматического регулирования работают посредством сравнения значения измеренного регулируемого параметра с заданным значением для нахождения сигнала рассогласования и выдачи соответствующего управляющего воздействия. В представленной функциональной схеме автоматизации пароводяного тракта котлоагрегата БКЗ-75-3,9 ГМА мы видим, что значения измеряемых параметров посредством датчиков (расхода, давления, температуры и т.д.) через преобразователи, установленных по месту, или напрямую поступают в программируемый контроллер, где происходит обработка данных и выдача управляющих воздействий на соответствующие исполнительные механизмы типа МЭО через программируемый контроллер. Все схемы автоматического регулирования начинают функционировать после выдачи программируемым контроллером соответствующего сигнала на включение, причем каждая схема получает сигнал на включение в определенный момент.
Регулятор разряжения в топке включается в автоматическом режиме через 120 секунд после включения дымососа. Для поддержания установленного оператором значения давления в топке регулятор воздействует на направляющие аппараты по PID-закону. Регулятор автоматически включается во время останова котла при отсутствии пламени в топке и при отключении дымососа. При включении регулятора в автоматическом режиме направляющие аппараты закрываются после завершения после остановочной вентиляции.
Регулятор соотношения топливо/воздух включается в автоматическом режиме при включении регулятора давления пара. Для поддержания установленного оператором значения соотношения топливо/воздух и заданного содержания кислорода в дымовых газах регулятор воздействует на направляющие аппараты по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при отключении регулятора давления пара или при отсутствии пламени в топке и при отключении вентилятора. При отключении регулятора в автоматическом режиме направляющие аппараты закрываются после завершения после остановочной вентиляции.
Регулятор давления пара включается в автоматическом режиме в состоянии котла “Рабочий режим”. Для поддержания установленного оператором значения давления пара от котла регулятор воздействует на регулирующий клапан на газе или на мазуте (в зависимости от используемого топлива) по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при останове котла при отсутствии факела в топке. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан на топливе закрывается, если не включен регулятор пускового давления топлива.
Регулятор уровня воды в барабане включается в автоматическом режиме при незакрытой задвижке на выбранной питательной линии. Для поддержания установленного оператором значения уровня воды в барабане регулятор сравнивает расход питательной воды и расход пара от котла и воздействует на регулирующий клапан на выбранной питательной линии по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при закрытом положении задвижки на выбранной питательной линии. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан закрывается.
Регулятор солесодержания котловой воды включается в автоматическом режиме в состоянии котла “Рабочий режим”. Для поддержания установленного оператором значения расхода непрерывной продувки регулятор сравнивает расход пара от котла и расход в линии непрерывной продувки и воздействует на регулирующий клапан по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при останове котла при снижении давления в барабане до 0,5Мпа. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан закрывается.
Регулятор температуры перегретого пара включается в автоматическом режиме при подъеме давления в барабане котла выше 0,5Мпа. Для поддержания установленного значения температуры пара от котла регулятор получает сигнал о скорости изменения температуры пара после пароохладителя и воздействует на регулирующий клапан на впрыске в пароохладитель по PID-закону. Регулятор автоматически выключается при останове котла при снижении давления в барабане ниже 0,5Мпа. При выключении регулятора в автоматическом режиме регулирующий клапан на впрыске в пароохладитель закрывается.
Характеристика технологического процесса работы парового котла
Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.
Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:
1)процесс горения топлива,
2)процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,
3)процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.
Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.
В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.
Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и пердачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.
Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.
Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.
Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.
Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.
Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.
Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в данном случае ширмовой и коньюктивный, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.
1.2 Описание конструкции объекта
Паровые котлы типа ДЕ паропроизводительностью 10 т/ч, с абсолютным давлением 1,4 МПа (14 кгс/см2) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технологических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления и горячего водоснабжения.
Котлы двухбарабанные вертикально-водотрубные выполнены по конструктивной схеме “Д”, характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.
Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны 1,конвективный пучок и образующие топочную камеру 2 левый топочный экран (газоплотная перегородка),правый топочный экран ,трубы экранирования фронтальной стенки топки и задний экран.
Снизу в топку подается нужный для сгорания топлива воздух посредством дутьевых вентиляторов 3.Процесс горения топлива протекает при высоких температурах, поэтому экранные трубы котла воспринимают значительное количество тепла путем излучения.
Продукты сгорания топлива, называемые иначе газами , поступают в котельные газоходы , при этом обогревается поверхность пароперегревателя 4, омывают трубы экономайзера 6, в котором происходит подогрев питательной воды до температуры, близкой к 200 С, поступающей в барабаны котла 1.Далее дымовые газы проходят в дымоход 5 и поступают в воздухоподогреватель7.Из него газы через дымовую трубу выходят в атмосферу. Вода в котел подается по трубопроводу 9, газ-трубопроводу10.Пар из барабана котла ,минуя пароперегреватель 4, поступает на паропровод 11.
Одним из важнейших показателей конструкции котлоагрегата является его циркуляционная способность.Равномерная и интенсивная циркуляция воды и паровой смеси способствует смыванию со стены пузырьков пара и газа,выделяющихся из воды, а так же препятствует отложению на стенках накипи, что в свою очередь обеспечивает невысокую температуру стенок(200-400 С),ненамного превышающую температуру насыщения и еще не опасную для прочности котельной стали. Паровой котел ДЕ -10-14 Г принадлежит к котлам естественной циркуляцией.
1.2 Функциональная схема автоматизации и выбор САУ
1.3 Наладка автоматических систем контроля и регулирования
1.3.1 Предмонтажная провнрка СИА
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
