диплом кипиа. Дипломная работа 1-3. 2 характеристика объекта автаматизации

• Название: 2 характеристика объекта автаматизации
• Анкор: диплом кипиа
• Дата: 31.03.2023
• Размер: 1.01 Mb.
• Имя файла: Дипломная работа 1-3.doc
• Тип: Документы; #1027450
• страница: 1 из 6

1 ВВЕДЕНИЕ
На Балаковской атомной электростанции автоматизация является неотъемлемой частью производственных процессов. Автоматизация производства дает возможность управлять аппаратами, выполняющими технологические функции, и осуществлять контроль над ходом технологического процесса при помощи автоматического регулирования.

Автоматизация производства требует больших затрат материальных и трудовых ресурсов, особенно в сложных технологических процессах. И эти затраты могут быть весьма значительными. Однако у автоматического управления есть ряд преимуществ, характеризующихся по трем направлениям:

1)технологический эффект – высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, поддержание технологических параметров на заданном уровне в течение длительного времени;

2)экономический эффект – увеличение количество, улучшение качества и снижение себестоимости выпускаемой продукции, уменьшение затрат сырья и энергии, увеличение сроков межремонтного пробега оборудования;

3)социальный эффект – освобождение рабочих от выполнения монотонных или тяжелых операций, удаление их из зон повышенной радиоактивности и высоких температур, тем самым, сохраняя здоровье рабочих и обеспечивая работу всех участков производства.

Ручное управление вносит субъективные погрешности, влияющие на ход процесса, и поэтому ведет к большим затратам. Иногда ручное управление просто невозможно, так как проведение некоторых современных технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации, а также вследствие недоступности некоторых технологических объектов.


2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТАМАТИЗАЦИИ
2.1 Описание технологического процесса
2.1.1 Назначение системы очистки вод спецпрачечной
Установка СВО-7 предназначена для очистки вод спецпрачечной, поступающих из прачечной бакового хозяйства системы OUG, а также для переработки трапных вод.

Воды спецпрачечной включают в себя:

1) воды после стирок;

2) воды после полосканий;

3) душевые воды;

4) сливы из раковин, лабораторий, мастерских, спецпрачечной.

Система переработки вод спецпрачечной UG предназначена для решения следующих задач:

1) прием и подготовка вод спецпрачечной;

2) подача вод спецпрачечной на выпарные установки для их переработки;

3) переработка вод спецпрачечной путем упаривания до кубового остатка и очистка образующегося дистиллята;

4) подача кубового остатка на хранение в баки OTW;

5) использование очищенного дистиллята для нужд прачечной и для подпитки второго контура.
2.1.2 Описание технологической схемы
Система OUG включает в себя:

1) узел предочистки вод спецпрачечной;

2) узел упаривания;

3) узел конденсации и дегазации;

4) узел доочистки дистиллята;

5) узел сбора дистиллята.

Принцип работы системы основан на использовании процессов механической фильтрации, упаривания, конденсации, дегазации, ионного обмена, отстаивания.

Воды спецпрачечной характеризуются высокой засоленностью (до 10г/кг), насыщены химическими веществами и содержат в больших количествах поверхностно-активные вещества (до 350-500мг/кг), поэтому очистка на установке СВО-7 ведется в четыре этапа:

1) предочистка вод от взвесей на механических фильтрах;

2) дистилляция вод в выпарных аппаратах;

3) конденсация получаемого пара с одновременной дегазацией образующегося дистиллята;

4) очистка дистиллята на обезмасливающих (угольных) и ионообменных фильтрах.

Прачечные воды, поступающие для переработки на установку СВО-7, из-за высокого солесодержания и загрязнения поверхностно-активными веществами проходят предварительную очистку на механических фильтрах OUG10N01,02, загруженных сульфоуглем, который обеспечивает достаточно эффективное удаление механических взвесей прачечных вод.

Механическая очистка вод спецпрачечной основана на принципе адгезии (прилипании) взвесей к поверхности фильтрующего материала.

Воды спецпрачечной, прошедшие предварительную очистку на механических фильтрах OUG10N01,02, накапливаются в приемном баке OUG10B01.

После проведения химического анализа вода из приемного бака OUG10B01 насосами прачечных вод OUG10D01,02 подается через нижнюю перепускную трубу в нижнюю часть трубного пространства выпарного аппарата OUG40W01, где происходит упаривание воды в 30-40 раз. В межтрубное пространство подается греющий пар давлением 2,5 кгс/см² и расходом до 8 т/ч.

В процессе упаривания раствора на выпарной установке вторичный пар с t=102-105⁰С и P=0,2 кгс/см² из выпарного аппарата OUG40W01 направляется в конденсатор-дегазатор OUG50W01, где происходит конденсация пара с одновременной дегазацией полученного дистиллята.

Полученный горячий дистиллят насосами дегазированной воды OUG50D01,02 подается на механические (обезмасливающие) фильтры OUG50N01,02, загруженные активированным углем.

Очищенный на механических фильтрах OUG50N01,02 дистиллят направляется в теплообменник (охладитель) OUG50W02 для охлаждения до температуры не более 60⁰С.

Охлажденный дистиллят направляется далее на ионообменные фильтры OUG50N03,04 для более глубокой очистки.

Ионитные методы обработки воды основаны на способности некоторых практически нерастворимых в воде материалов вступать в ионный обмен с растворенными в воде солями, сорбируя из обрабатываемой воды одни ионы и отдавая в раствор эквивалентное количество других ионов, которыми ионит периодически насыщается при регенерации. В качестве таких нерастворимых фильтрующих материалов на АЭС используются катиониты КУ-2-8 и аниониты АВ-17-8.

Очищенный на ионообменных фильтрах дистиллят сливается в контрольные баки OUG50B01,02 и после проведения радиохимического анализа качества воды направляется:

1) на нужды спецпрачечной;

2) в баки собственных нужд;

3) в брызгальный бассейн.

В случае неудовлетворительного качества дистиллята последний из контрольных баков возвращается в выпарной аппарат OUG20W01 для более глубокой очитки.

Для предотвращения попадания в дистиллят зерен ионитов в случае разрушения дренажной системы анионитовых фильтров после них установлена ловушка ионитов OUG50A01.

Неконденсируемые газы с частью вторичного пара выводятся из конденсатора-дегазатора и направляются в дефлегматор сдувок OUG53W01, в котором происходит дополнительная конденсация пара и отделение конденсата от неконденсируемых газов. Несконденсировавшиеся газы с t=35⁰С и P=0,1 кгс/см² для дополнительной очистки направляются в фильтр «Фартос» OTR31N01 системы предочистки трапных вод. Конденсат возвращается в конденсатор-дегазатор.

Бак пеногасителя OUG43B01 предназначен для приготовления и подачи пеногасителя МС-154А на барботажную тарелку выпарного аппарата для устранения пены.

Концентрируемый раствор (кубовый остаток) при достижении солесодержания 200-400 г/кг самотеком сливается в монжюс OUG44B01, откуда сжатым воздухом выгружается в емкости кубового остатка узла промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов.



Рисунок 2.1.1. Функциональная схема процесса очистки вод спецпрачечной.

2.2 Характеристика технологического оборудования
Таблица 2.2.1.Баки.

Наименование параметра	Величина
1.Приемный бак OUG10B01
Тип	сварной
Высота бака, мм	4000
Диаметр бака, мм	3500
Полный объем, м3	40
Максимальный уровень, мм	3700
Материал	ОХ18Н10Т
Давление рабочее, кгс/см2	Свободный налив
Рабочая температура, 0С	20
2.Бак пеногасителя OUG43B01
Тип	Сварной
Геометрический объем, м3	0,04
Давление рабочее, кгс/см2	4,0
Рабочая температура, 0С	20
Материал изготовления	ОХ18Н10Т
2.1.Мешалка бака пеногасителя
Тип	ВАО-11-4
Мощность, кВт	0,6
Частота вращения, об/мин	750
3.Контрольные баки дистиллята OUG50B01
Тип	Сварной
Диаметр бака, мм	4000
Высота бака, мм	4000
Полный объем, м3	70,0
Максимальный уровень, мм	3800
Материал	ОХ18Н10Т
Рабочее давление, кгс/см2	Свободный налив
Температура рабочей среды, 0С	40

Таблица 2.2.2.Насосы.

Наименование параметра	Величина
1	2
1.Насосы вод спецпрачечной OUG10D01,02
Тип	АХ 8/30 – К-2Г
Производительность, м3/ч	8
Частота вращения, об/мин	2900
Мощность, кВт	1,7
Материал рабочего колеса	Сталь 12Х18Н9Т
1.1.Электродвигатели OUG10D01,02
Тип	4А02-32-2
1	2
Напряжение, В	380
Мощность, кВт	4
2.Насосы дегазированной воды OUG50D01,02
Тип	Х 08/60-К-2Г
Производительность, м3	8
Частота вращения, об/мин	2900
Материал рабочего колеса	Сталь 12Х18Н9Т
Мощность насоса, кВт	8
2.1.Электродвигатели насосов OUG50D01,02
Тип	4А160S2
Напряжении, В	380
Мощность, кВт	15
3.Насосы контрольных баков OUG50D01,02
Тип	Х 20/53-К-2Г
Производительность, м3/ч	20
Частота вращения, об/мин	2900
Мощность насоса, кВт	6,8
Материал	Сталь 12Х18Н9Т
3.1.Электродвигатель OUG50D01,02
Тип	4F160S2
Напряжение, В	380
Мощность, кВт	15

Таблица 2.2.3.Фильтры.

Наименование параметра	Величина
1	2
1.Механические обезмасливающие фильтры OUG10N01,02
Диаметр, мм	1000×8
Геометрический объем, м3	1,9
Рабочее давление, кгс/см2	6,0
Рабочая температура среды, 0С	106
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440
2.Ионообменный фильтр (катионитовый) OUG50N03
Диаметр, мм	1000×8
Геометрический объем, м3	1,9
Рабочее давление, кгс/см2	6,0
Рабочая температура среды, 0С	50
Производительность, м3/ч	40,0
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440
3.Ионообменный фильтр (анионитовый) OUG50N04
Диаметр, мм	1000×8
Геометрический объем, м3	1,9
Рабочее давление, кгс/см2	6,0
Рабочая температура среды, 0С	50
Производительность, м3/ч	40,0
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440
4.Ловушка зернистых материалов OUG50A01
Диаметр, мм	219,1×8
Геометрический объем, м3	0,04
Рабочее давление, кгс/см2	6,0
Рабочая температура среды, 0С	50
Производительность, м3/ч	10,0

Таблица 2.2.4.Теплообменники.

Наименование параметра	Величина
1.Дефлегматор сдувок OUG53W01
Поверхность теплообмена, м2	5
Количество параллельно включенных труб, шт.	36
Диаметр теплообменных труб, мм	25×2,6
Рабочая среда: - в корпусе - в трубках	Парогазовая смесь Вода техническая
Рабочая температура, 0С: В корпусе: на входе на выходе В трубках: на входе на выходе	104 50 25 60
Давление рабочее, кгс/см2 - в корпусе - в трубках	3,5 6
Производительность по парогазовой смеси, кг/сек	0,028
Расход охлаждающей воды, м3/ч	5
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440
2.Охладитель конденсата OTR50W02
Геометрический объем, м3	0,32
Охлаждающая поверхность, м2	20
Рабочая температура, 0С - в трубках - в межтрубном пространстве	25-45 104-50
Рабочее давление, кгс/см2 - в трубках - в межтрубном пространстве	9,5 6
Рабочая среда: - в межтрубном пространстве - в трубном пространстве	Дистиллят Техническая вода
Производительность по конденсату, м3/ч	5,0-6,5
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440

Таблица 2.2.5.Выпарной аппарат OUG40W01.

Наименование параметра	Величина
Тип	Сварной
Рабочий объем, м3	5,6
Поверхность обогрева, м2	150
Рабочее давление, кгс/см2 - в сепараторе, не более - в трубах теплообменника, не более - в межтрубном пространстве	0,3 0,3 2,5
Рабочая среда: - в межтрубном пространстве - в трубном пучке - в сепараторе	Греющий пар Трапная вода Вторичный пар
Рабочая температура, 0С - сепаратор - теплообменник: в трубах в межтрубном пространстве	106,5 106,5 138
Производительность по обрабатываемой воде, м3/ч	6,0
Расход греющего пара, м3/ч	7,5
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440

Таблица 2.2.6.Монжюс OUG44B01.

Наименование параметра	Величина
Геометрический объем, м3	1
Рабочее давление, кгс/см2	8
Рабочая температура, 0С	104
Максимальный уровень, мм	650
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440

Таблица 2.2.7.Конденсатор-дегазатор OUG50W01.

Наименование параметра	Величина
1	2
Поверхность нагрева, м2	0,55
Рабочее давление, кгс/см2 - охлаждающей воды - межтрубное пространство конденсатора - греющий пар в испарителе	5 0,2 2,5
Рабочая температура, 0С - на входе охлаждающей воды - на выходе охлаждающей воды - межтрубное пространство конденсатора - греющий пар в испарителе	28 47 104 138
Расход греющего пара, кг/ч	60
Материал	Сталь 1,4541 по Din 17440

2.3 Характеристика, применяемых в процессе материалов и определение классов взрыво- и пожароопасных зон
Обычная вода – наиболее дешевый и распространенный теплоноситель. Сочетание ее физических и теплофизических свойств (плотность, теплопроводность, вязкость, теплоемкость) определяющих интенсивность теплообмена и расход теплоносителя, весьма благоприятно. Коэффициенты теплопередачи для воды достигают больших значений при относительно малых скоростях и резко увеличиваются с их ростом. Так, если при скорости воды около 0,3м/сек коэффициент теплоотдачи примерно равен 2^.10³Вт/(м^{2 .О}К), то при скорости 5 м/сек он увеличивается до 20^.10³Вт/(м^{2 .О}К). Благодаря высокой теплоемкости, малой вязкости и большой плотности затраты на перекачку воды по контуру невелики.

К положительным свойствам воды относятся также хорошая устойчивость ее по отношению к ионизирующему излучению и практически невысокая склонность к активации. Из недостатков воды, в первую очередь следует иметь ввиду самый серьезный – высокое давление ее насыщенного пара, которое, к тому же, быстро растет с повышением температуры. Так, при давлении 1 кгс/см² температура насыщения 99,6^ОС, а при 221,1 кгс/см² только 374,1^ОС. Таким образом, при увеличении давления более, чем в 200 раз, температура насыщенного пара повышается всего в 3 раза.

Таблица 2.3.1.Физико-химические свойства сульфоугля.

Наименование	Величина
Внешний вид	Зерна черного цвета
Насыпная масса	Не нормируется
Динамическая обменная емкость, мг-экв/кг	268
Массовая доля влаги, %	35 ±5
Размер зерен, мм	0,5-1,25

Таблица 2.3.2.Физико-химические свойства активированного угля БАУ.

Наименование	Величина
Внешний вид	Зерна черного цвета
Размер зерен, мм	1-4
Насыпная масса, кг/м3	200-250
Суммарный объем пор, м3/кг 1,4	1,4
Удельная поверхность, м2/г	10,0

Таблица 2.3.3.Физико-химические показатели катионита КУ-2-8 в водородно-солевой форме.

Показатели	Величина
Внешний вид	Сферические зерна желтого цвета
Содержание влаги, %	40-60
Фракционный состав набухшего ионита, мм	0,315-1,25
Содержание рабочей фракции, % не менее	93,5
Насыпная масса влажного ионита, т/м3	0,51
Динамическая обменная емкость, г-экв/м3	520
Полная статическая обменная емкость, г-экв/м3	1800
Максимальная рабочая температура, 0С	110-120
Оптимальная рабочая температура, 0С	50

Таблица 2.3.4.Физико-химические показатели анионита АВ-17-8 в хлор-форме.

Показатели	Величина
Содержание влаги, %	35-50
Фракционный состав набухшего ионита, мм	0,315-1,25
Содержание рабочей фракции, % не менее	92,0
Насыпная масса влажного ионита, т/м3	0,39
Динамическая обменная емкость, г-экв/м3	690
Максимальная рабочая температура, 0С	60
Оптимальная рабочая температура, 0С	40-50

В соответствии со СНиП II-М.2-72 все производства в зависимости от пожаро- и взрывоопасных свойств применяемых химических веществ делятся по взрывной, взрыво- пожароопасной и пожарной опасности на шесть категорий: А, Б, В, Г, Д и Е.

Процесс очистки вод спецпрачечной на Балаковской АЭС относится к категории Г, т.е. производство, связанное с применением: негорючих (несгораемых) веществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердых и газообразных веществ, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. Данный процесс является взрыво- и пожаробезопасным.
3 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
3.1 Обоснование выбора регулируемых параметров

и каналов внесения регулирующих воздействий
Эффективность системы управления оценивается показателями эффективности. Для процесса очистки вод спецпрачечной показателем эффективности будет являться степень очистки вод, то есть прачечная вода должна отвечать следующим требованиям норм качества:

- радиоактивность - 3·10 ^-11 Ки/дм³;

- прозрачность – более 95%;

- содержание масла – 0,1 мг/дм³;

- рН=6,5÷8,5.

Рассмотрим наиболее сильные возмущающие воздействия, влияющие на показатель эффективности. Для этого технологический процесс очистки вод спецпрачечной условно разделим на пять узлов и определим возмущающие воздействия для каждого узла:

1) Узел предочистки вод спецпрачечной.

В узел предочистки вод спецпрачечной входят два механических фильтра, приемный бак, насос вод спецпрачечной.

Главным возмущающим воздействием будет изменение уровня в приемном баке. При этом увеличение уровня выше 3700 мм приводит к автоматическому срабатыванию блокировки и останову всего оборудования технологического процесса. При снижении уровня менее 300 мм значительно снижается давление в трубопроводе на выходе из приемного бака (которое создается столбом жидкости в приемном баке) перед центробежным насосом, что приведет к снижению давления нагнетания после центробежного насоса а, следовательно, к снижению производительности выпарного аппарата и всего технологического процесса в целом.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве канала внесения регулирующего воздействия выбираем поддержание уровня в приемном баке на заданном уровне.

2) Узел упаривания.

В узел упаривания входят: выпарной аппарат, монжюс, бачок пеногасителя.

Основными факторами, определяющими работу выпарной установки, являются:

- давление в выпарном аппарате;

- уровень упариваемого раствора в выпарном аппарате;

- расход флегмы для промывки колец Рашига;

- вспенивание промывочной воды на барботажной тарелке;

- степень упаривания раствора.

При увеличении давления и температуры кипения воды в выпарном аппарате происходит уменьшение размера капель воды, уносимых паром, в результате чего ухудшается объемная сепарация капель в паровом пространстве сепаратора, увеличивается унос органических примесей и масел, поэтому поддерживается небольшое давление (0,2-0,3 кгс/см²), температура кипения упариваемого раствора при этом 102-105⁰С.

При постоянных давлении и температуре на унос влаги с паром влияет уровень в сепараторе выпарного аппарата. С уменьшением уровня увеличивается коэффициент очистки, так как большая часть капель не успевает достигнуть промывочных устройств и падает в нижнюю часть сепаратора, но при этом снижается производительность. С повышением уровня увеличивается производительность, но снижается качество очистки из-за увеличения уноса влаги с паром.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве канала внесения регулирующего воздействия выбираем поддержание уровня в выпарном аппарате на заданном значении (1000 мм).

Эффективным способом увеличения коэффициента очистки является промывка пара. При промывке пар барботирует в виде мелких пузырьков через слой промывочной воды, перемешиваясь с ней (эмульгирует), и оставляет в ней большую часть растворимых примесей. Производительность выпарного аппарата зависит от доли дистиллята, возвращаемого в выпарной аппарат в виде флегмы. При эксплуатации количество флегмы должно быть уменьшено до значения, обеспечивающего необходимую чистоту пара.



Рисунок 3.1.1.Зависимость коэффициента очистки от расхода флегмы.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве канала внесения регулирующего воздействия выбираем поддержание расхода флегмы на заданном уровне (1,0-1,5 м³/ч).

Наибольшее загрязнение пара вызывает вспенивание промывочной воды на барботажной тарелке. Причиной является увеличение вязкости воды, на которую оказывают большое влияние примеси, особенно поверхностно-активные вещества.

Гашение пены осуществляется подачей на барботажную тарелку пеногасителя, который разрушает пену посредством уменьшения поверхностного натяжения паровых пузырьков.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве канала внесения регулирующего воздействия выбираем поддержание уровня пены на заданном значении.

Кратность упаривания в выпарном аппарате не должна превышать 30-40, что составляет массовую концентрацию солей в упариваемом растворе 40-60 г/кг. Более глубокое упаривание ведет к увеличению капельного уноса (ухудшению качества пара) в результате повышения вязкости упаренной воды. Поэтому главной характеристикой работы выпарного аппарата является производительность по выпариваемой воде. Для выпарного аппарата она оставляет 6 т/ч.

Производительность выпарного аппарата определяется количеством тепла, передаваемого выпариваемой воде.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве канала внесения регулирующего воздействия выбираем поддержание расхода греющего пара на заданном уровне (8 т/ч).

Раствор в выпарном аппарате упаривается до достижения солесодержания 200-400 г/кг, после чего полученный кубовый остаток самотеком сливается в монжюс, откуда сжатым воздухом Р=6 кгс/см² выгружается в емкости кубового остатка промежуточного узла хранения жидких радиоактивных отходов.

С брос кубового остатка производится по температурной депрессии – увеличению температуры кипения концентрата над температурой насыщения при рабочем давлении в выпарном аппарате.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве каналов внесения регулирующих воздействий выбираем сброс раствора из выпарного аппарата при достижении температурной депрессии 5⁰С, при этом необходимо поддержание уровня в монжюсе на заданном значении (60-630 мм), а также давления сжатого воздуха (6 кгс/см²).

3) Узел конденсации и дегазации.

В узел конденсации и дегазации входят: конденсатор-дегазатор, дефлегматор сдувок, насосы дегазированной воды.

Содержащиеся в водах спецпрачечной и трапных водах радиоактивные газы (йод, кислород, диоксид углерода) полностью переходят во вторичный пар после выпарного аппарата, снижая общий коэффициент очистки и инициируя коррозийные процессы. Поэтому необходимо их удаление. В технологической схеме предусмотрена термическая деаэрация в конденсаторе дегазаторе, обеспечивающем три ступени дегазации. 1-я ступень – 90% вторичного пара очищается за счет конденсации в конденсаторе; 2-я ступень – 10% вторичного пара подается под дырчатый лист конденсатора и барботирует через слой образующегося конденсата; 3-я ступень дегазации обеспечивается посредством кипения воды в испарителе и промывки образующегося пара на дегазационной колонке потоком конденсата, стекающего пленкой по поверхности насадки, и нагревом его до температуры насыщения 104⁰С при давлении 0,2 кгс/см².

Основными факторами, определяющими работу конденсатора-дегазатора, являются:

- давление в конденсаторе;

- количество образующегося при кипении в дегазаторе пара;

- уровень в дегазаторе.

Увеличение уровня в дегазаторе при постоянном расходе греющего пара может привести к увеличению коэффициента очистки, так как количество пара, образующегося при кипении, снижается а, следовательно, повышается степень его очистки при прохождении по дегазационной колонке, но снижается производительность конденсатора-дегазатора. При уменьшении уровня в дегазаторе при постоянном расходе греющего пара повышается производительность, но снижается коэффициент очистки. Аналогично можно рассматривать изменение расхода греющего пара при постоянном уровне в дегазаторе (увеличение расхода приведет к увеличению производительности, но снижению коэффициента очистки, снижение расхода – наоборот).

При увеличении расхода охлаждающей воды в конденсаторе повышается степень конденсации вторичного пара, но при этом снижается давление пара в верхней части конденсатора, а также степень очистки пара при его конденсации. При уменьшении расхода охлаждающей воды в конденсаторе давление пара в верхней части конденсатора возрастает, при этом возрастает и степень очистки пара при конденсации, но снижается степень конденсации и производительность конденсатора-дегазатора.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве каналов внесения регулирующих воздействий выбираем регулирование расхода охлаждающей воды при изменении давления в верхней части конденсатора в пределах 0,075÷0,4 кгс/см² при поддержании расхода греющего пара в дегазаторе и уровня в дегазаторе на заданном уровне 0,3 т/ч и 500мм соответственно.

Выделившиеся газы поднимаются через центральный патрубок вверх и с частью пара удаляются через линию сдувки из пространства конденсатора- дегазатора на дефлегматор сдувок.

Сдувка из конденсатора-дегазатора с t=104⁰С и давлением 0,2 кгс/см² подается в межтрубное пространство дефлегматора, где происходит конденсация пара и отделение конденсата от несконденсировавшихся газов. В трубном пространстве циркулирует охлаждающая вода (30⁰С).

Несконденсировавшиеся газы с температурой 35⁰ С и давлением 0,1 кгс/см² направляются для дополнительной очистки, конденсат с температурой 50⁰ С возвращается в конденсатор-дегазатор.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве каналов внесения регулирующих воздействий выбираем поддержание температуры конденсата на заданном уровне.

4) Узел доочистки дистиллята.

В узел доочистки дистиллята входят: фильтры механические, охладитель дистиллята, фильтры H⁺ - катионитовые, фильтры OH^- - анионитовые, ловушки зернистых материалов.

Установка охладителя дистиллята перед катионитовым и анионитовым фильтрами необходима для охлаждения дистиллята до 50⁰С, так как превышение температуры 60⁰С может привести к нарушению в работе фильтров, в которых в качестве фильтрующих материалов используются смолы.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве каналов внесения регулирующих воздействий выбираем поддержание температуры в трубопроводе перед катионитовым и анионитовым фильтрами на заданном уровне.

5) Узел сбора дистиллята.

В узел сбора дистиллята входят: контрольные баки, насосы дистиллята.

Главным возмущающим воздействием будет изменение уровня в контрольном баке. При этом увеличение уровня выше 3700 мм приводит к автоматическому срабатыванию блокировки и останову всего оборудования технологического процесса. При снижении уровня менее 300 мм значительно снижается давление в трубопроводе на выходе из контрольного бака (которое создается столбом жидкости в приемном баке) перед центробежным насосом, что приведет к снижению давления нагнетания после центробежного насоса.

Таким образом, для достижения цели управления в качестве канала внесения регулирующего воздействия выбираем поддержание уровня в контрольном баке на заданном уровне.


3.2 Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых параметров
Контролю подлежат все регулируемые величины, все входные и выходные параметры технологического процесса. Устройства контроля служат для получения информации о состоянии объекта и условиях его работы. Они могут быть выполнены либо в виде отдельных приборов, предназначенных для визуального контроля за параметрами процесса, либо являться составной частью устройств регулирования, сигнализации и защиты. При выборе контролируемых величин необходимо руководствоваться тем, чтобы при минимальном их числе обеспечивалось наиболее полное представление о процессе.

В процессе очистки вод спецпрачечной контроль ведется по регистрирующим приборам А-542, Диск-250.

Регистрация предусмотрена лишь для основных параметров процесса, в том числе, для всех регулируемых величин. Этими параметрами являются:

- температура кубового остатка перед монжюсом;

- уровень кубового остатка в монжюсе;

- давление сжатого воздуха перед монжюсом;

- температура вторичного пара после выпарного аппарата;

- температура дистиллята после конденсатора-дегазатора;

- температура несконденсировавшихся газов после дефлегматора;

- температура дистиллята перед ионообменными фильтрами;

- уровень в приемном баке;

- уровень в выпарном аппарате;

- уровень в дегазаторе;

- уровень в контрольных баках;

- расход и давление греющего пара в выпарном аппарате;

- расход и давление греющего пара в дегазаторе;

- расход флегмы перед выпарным аппаратом;

- расход несконденсировавшихся газов после конденсатора;

- перепад давления на механических (обезмасливающих), ионообменных фильтрах, ловушке зернистых материалов;

- давление после центробежных насосов;

- давление вторичного пара после выпарного аппарата.

На стрелочных приборах показывается состояние вспомогательных параметров на участках трубопроводов и на неосновном оборудовании. Оператор следит за показаниями данных приборов, сравнивая их с заданными значениями. Их контроль дает полное представление о течении технологического процесса.

Сигнализации подлежат предельные значения технологических параметров, приближение к которым приведет к необратимым процессам или существенно изменит качество продукции.

Устройства сигнализации предназначены для автоматического оповещения обслуживающего персонала о наступлении тех или иных событий в управляемом объекте путем подачи звуковых или световых сигналов. Световые сигналы подают, как правило, с помощью электрических ламп, звуковые – с помощью звонков, гудков и сирен.

Различают два вида сигнализации:

1) Технологическая сигнализация может быть предупредительной и аварийной:

- предупредительная сигнализация предназначена для оповещения обслуживающего персонала об отклонениях параметров процесса, свидетельствующих о возникновении предаварийного режима;

- аварийная сигнализация оповещает о недопустимых значениях параметров процесса или об аварийном отключении какого-либо аппарата технологической схемы. Обычно аварийные сигналы подаются мигающим светом и звуками резкого тона, так как требуется немедленное вмешательство в ход процесса.

2) Сигнализация положения указывает на состояние объектов (включены или выключены) и положение запорной арматуры (открыта или закрыта) в данный момент.

При нарушениях в работе системы очистки вод спецпрачечной на щите СВО срабатывает сигнализация, указывающая на отклонения технологических параметров и место их нарушения. При достижении параметрами значений уставов срабатывает световая сигнализация и на панелях щита СВО высвечивается табло с наименованием отклонения, сопровождающееся звуковым сигналом.

Таблица 3.2.1.Сигнализационные табло щита СВО.

Название табло	Уставка
1.Уровень в монжюсе шлама	>650мм <50мм
2.Давление вторичного пара ВА	>0,65кгс/см2
3.Уровень раствора в ВА	>1000мм <800мм
4.Уровень воды в контрольном баке	>3800мм <300мм
5.Давление в конденсаторе-дегазаторе	>0,4кгс/см2 <0,075кгс/см2

3.3 Обоснование выбора мероприятий по защите

и блокировке
Система автоматической защиты предназначена для предотвращения аварийных ситуаций. В случае нарушения нормального режима эти устройства воздействуют на управляемый объект таким образом, чтобы предаварийное состояние не переходило в аварийное.

Устройства блокировки служат для предотвращения неправильной последовательности включений и отключений механизмов, машин и аппаратов.

Таблица 3.3.1.Блокировки системы очистки вод спецпрачечной.

No	Условие срабатывания	Действия блокировки
1.	Повышение температуры перед фильтрами доочистки дистиллята более 600С.	Одновременно открывается вентиль на трубопроводе флегмы и закрывается вентиль на линии исходной воды. Срабатывает предупредительная сигнализация: «Установка в режиме аварийной рециркуляции».
2.	Понижение уровня в ВА до 600мм.
3.	Повышение уровня в КД более 750мм.
4.	Наличие пены в ВА выше насадки.
5.	Повышение уровня в ВА более 1100мм.	Закрывается вентиль на линии подачи греющего пара и закрывается вентиль на линии подачи исходной воды. Срабатывает сигнализация «Установка остановлена».
6.	Понижение уровня в ВА до 500мм.
7.	Повышение уровня в КД более 800мм.
8.	Повышение давления вторичного пара на выходе из ВА более 0,7кгс/см2.
9.	Понижение уровня в КД до 300мм.	Срабатывает сигнализация «Уровень в КД низок», отключается рабочий насос дегазированной воды с запретом на АВР.
10.	Повышение уровня в КБ более 3500мм.	Открывается вентиль после бака с запретом закрытия.
11.	Уровень в контрольном баке менее 300мм.	Автоматически закрывается вентиль на сливе из бака и отключается рабочий насос КБ.
12.	Опорожнение монжюса.	Открывается вентиль на сливе из монжюса. При полном его открытии открывается вентиль на линии сжатого воздуха.
13.	Понижение уровня в монжюсе до 50мм и падения давления в нем до 4 кгс/см2.	Закрываются вентили на сливе из монжюса и на линии сжатого воздуха.
14.	Наличие пены в ВА ниже насадки.	Срабатывает сигнализация «Пена в ВА», затем блокировка вводится в состояние готовности. Открывается вентиль на линии подачи пеногасителя. Через 10 секунд вентиль закрывается.

3.4 Обоснование выбора системы управления
Объект управления и управляющая система, взаимодействующие между собой, составляют систему управления. Задача, поставленная перед системой управления, называется целью управления. По цели управления системы управления подразделяются на стабилизирующие и оптимизирующие.

В стабилизирующих системах целью управления является поддержание показателя эффективности на постоянном, заданном значении. Стабилизирующие системы управления полностью оправдывают себя при управлении вспомогательными процессами, показатель эффективности которых следует поддерживать постоянным для наилучшего ведения основного процесса.

Для управления сложными нестационарными объектами целесообразно применять управляющие системы, способные находить для разных ситуаций в объекте оптимальные значения показателя эффективности.

В оптимизирующих системах управления показатель эффективности поддерживают на оптимальном (максимальном или минимальном) значении при соблюдении ограничивающих условий. Показатель эффективности оптимизирующих систем называют критерием оптимальности. Параметр конечного продукта, выступающий в качестве критерия оптимальности, характеризует процесс только с одной, наиболее важной стороны, а при оценке полной эффективности процесса необходимо иметь ввиду и другие параметры конечного продукта. В связи с этим на параметры конечного продукта, характеризующие эффективность ведения процесса, но не являющиеся критерием оптимальности, накладываются ограничивающие условия. Это значит, что некоторые параметры нельзя беспредельно изменять с целью получения наилучшего значения критерия оптимальности и не всегда можно реализовать оптимизацию показателя эффективности.

Система управления может быть замкнутой, разомкнутой или комбинированной. Если регулируемая величина используется для формирования обратной отрицательной связи, то система управления называется замкнутой. Если регулируемая величина не используется для формирования обратной отрицательной связи, то система управления называется разомкнутой. Система управления называется комбинированной при использовании замкнутого и разомкнутого управления в одном технологическом процессе.

Система управления может быть местной и централизованной. В первом случае управляющую систему располагают рядом с объектом управления, во втором – на расстоянии от объекта, в специальном помещении (операторской, диспетчерском пункте). При местном управлении работу объекта обычно, наряду с автоматическими устройствами, обеспечивает человек, проводя вручную часть технологических операций. В централизованной системе управление всеми технологическими операциями ведется дистанционно.

Система управления технологического процесса очистки вод спецпрачечной является стабилизирующей централизованной комбинированной системой.


ТОУ 1

ТОУ 2

ТОУ 3

ТОУ 4




И И И И


Устройство связи с объектом
РВ РВ РВ РВ




РВ


Щит аналоговых приборов
И




РВ


Каскад 2
И




РВ


УКТС
И



Дисплей
И И

Рисунок 3.4.1.Структурная схема системы управления.

3.5 Обоснование выбора средств автоматизации и

управления
В процессе очистки вод спецпрачечной применяются приборы электрической ветви ГСП. Электрические средства автоматизации характеризуются гораздо меньшим запаздыванием и превосходят пневматические по точности измерения (класс точности большинства пневматических приборов равен 1, электрических 0,5 и менее). Так как на АЭС предъявляются большие требования к точности измерения, то применение пневматических средств автоматизации в основных процессах невозможно.

Системы автоматического регулирования и контроля в процессе очистки вод спецпрачечной выполнены на аппаратуре «Каскад-2», поэтому электрические средства автоматизации преобразуют значения примеряемых параметров в унифицированный сигнал постоянного тока 0÷5мА.

Рассмотрим функции, применяемых в вычислительной системе «Каскад-2», блоков:

1. 
   Блок Р-27 выполняет следующие функции:
   

-суммирование унифицированных входных сигналов постоянного тока;

-введение информации о заданном значении регулируемой величины, формирование и усиление сигнала отклонения регулируемой величины от заданного значения;

-формирование выходного импульсного электрического сигнала для воздействия на управляемый процесс;

-демпфирование сигнала отклонения;

-гальваническое разделение входных и выходных цепей, а также входных цепей друг от друга;

-индикация выходного сигнала.

2. 
   Блок А-05 выполняет следующие функции:
   

-алгебраическое суммирование и масштабирование входных сигналов постоянного тока и сигнала задатчика;

-пропорциональное преобразование входных сигналов в непрерывный выходной сигнал постоянного тока;

-гальваническое разделение входных сигналов друг от друга и от выходного сигнала;

-регулируемое ограничение выходного сигнала по минимуму и максимуму.

3. 
   Блок Д-05 выполняет следующие функции:
   

-динамическое преобразование аналоговых входных сигналов по дифференциальному, пропорциональному, апериодическому или интегральному закону по выбору;

-демпфирование аналоговых входных сигналов при выполнении функции дифференциального преобразования.

4. 
   Блок Л-03 выполняет следующие функции:
   

-сравнение аналоговых входных сигналов постоянного тока по каждому из двух независимых каналов и измерение при их равенстве состояния дискретных двухпозиционных выходных сигналов (аналого-релейное преобразование сигналов по каждому из двух независимых каналов);

-выделение наибольшего (наименьшего) из трех аналоговых входных сигналов;

-демпфирование аналоговых входных сигналов постоянного тока и введение сигнала задания при выполнении функции аналого-релейного преобразования;

-гальваническое разделение аналоговых входных сигналов постоянного тока по каждому из двух независимых каналов;

-суммирование и масштабирование аналоговых входных сигналов постоянного тока.

Комплекс «Каскад-2» работает совместно с аппаратурой УКТС (унифицированного комплекса технических средств), блоки в котором выполнены в виде отдельных плат, подключаемых посредством штекерных разъемов.

Аппаратура УКТС включает в себя следующие блоки:

1. 
   Блок БВР-У.
   

-подключение-отключение цепей регулятора к исполнительному механизму или подчиненному регулятору по команде оператора, защит;

-отключение цепей «больше» и «меньше» регулятора по командам защит и при достижении клапаном соответствующих крайних положений;

-формирование информации о состоянии регулятора.

2. 
   Блок БУК-У.
   

-формирование команд на пуск электродвигателя клапана при поступлении команд дистанционного управления от оператора;

-формирование дискретной информации о положении клапана.

3. 
   Блок БКЛ-У.
   

-использование одного блока ключей в схемах трех регуляторов;

-блок ключей содержит шесть независимых каналов усиления, преобразующих логическую единицу (15В) в напряжение, достаточное для управления тиристорным или магнитным пусковым устройством.

Преобразователь измерительный типа «Сапфир 22»: предел основной допускаемой погрешности ±0,25%; наибольшее отклонение действительной характеристики от номинальной статической характеристики ±0,15%.

Показывающий, регистрирующий прибор Диск-250: класс точности показаний 0,5; класс точности регистрации 1.

Вторичный показывающий, регистрирующий одноточечный прибор А-542: основная погрешность по показанию 0,5%; основная погрешность по регистрации 0,5%.

Аналоговый показывающий и регистрирующий прибор, 2-х канальный А-543: измерение осуществляется независимо по каждому каналу; класс точности 0,5%; быстродействие 2,5м/с, длина шкалы 100мм.

3.6 Расчет автоматических устройств
3.6.1 Расчет передаточной функции, временной и амплитудной - фазовой характеристик ТОУ
Аналитические исследования ТОУ – это составление дифференциального уравнения и передаточной функции ТОУ на основании закономерностей, которые свойственны объекту.

Исходным уравнением при аналитическом исследование ТОУ является уравнение материального баланса.

В качестве ТОУ выберем охладитель конденсата OTR50W02. Охладитель конденсата в рабочем состоянии представляет собой теплообменник. В теплообменных аппаратах теплопередача от холодного теплоносителя к горячему происходит через разделяющую их твердую стенку. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому через твердую стенку называется теплопередачей.

Процесс теплопередачи состоит из трех стадий:

а) теплопередачи от холодного теплоносителя к поверхности стенки;

б) теплопередача через плоскую твердую стенку теплопроводностью;

в) теплопередачи от твердой стенки к горячему теплоносителю.
3.6.2 Расчет передаточной функции ТОУ
В равновесном состоянии температура дистиллята Q_д, стенки Q_ст и теплоносителя Q_т равны, т.е. Q_д = Q_ст = Q_т .

Пусть в какой-то момент температура теплоносителя скачкообразно изменилась на Q_т. Тогда увеличится поток тепла к стенке, а следовательно и к охлаждаемому дистилляту. При теплообмене процесс изменения температуры стенки во времени описывается уравнением:





(1)

Разделив обе части уравнения (1) на a₁F₁ , получим



(2)

В ведем обозначение , получим

(3)