Автоматизация технологического процесса пикового подогрева воды на ТЭЦ. Курсовая работа по Т. Работы Автоматизация технологического процесса пикового подогрева воды на тэц
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
Постановка задачи на разработку системы автоматического управления За последнее время уровень развития электроники и микроэлектроники многократно вырос. Существующий уровень автоматизации перестал удовлетворять возрастающим требованием нашего времени. Низкая надежность и точность аппаратуры приводят к большим экономическим затратам и ухудшению условий труда. Основная цель разработки новой системы – повышение экономической эффективности производства. Основные функции создаваемой системы заключаются в следующем: Управление работой технологического объекта; Предоставление возможности оперативного контроля; Ведение информационной базы об объекте управления; Мониторинг процесса. Основываясь на практике внедрения автоматических систем управления на других предприятиях подобного профиля, предлагается установить на промышленную котельную одну из систем, предназначенную для решения задач автоматического управления технологическим процессом в реальном масштабе времени, имеющую распределенную структуру и взаимодействующую с объектом управления через микропроцессорный контроллер. Информация о контролируемых и регулируемых параметрах будет поступать на контроллер. Он будет еѐ обрабатывать и выдавать управляющие воздействия. Далее информация об объекте управления передается на ведущую систему, которая управляет работой самого контроллера. Введение такой иерархии позволяет четко распределить функции между системами. Ведущая система будет установлена на ПЭВМ, прочно вошедшую во все сферы человеческой деятельности и доказавшую свое право на существование. Основные функции контроллера будут заключаться в следующем: Получение контролируемых параметров от объекта управления; Передача данных параметров на ПЭВМ; Управление ходом технологического процесса путем выработки управляющих сигналов и передачи их соответствующим устройствам, согласно заложенному алгоритму работы. Замена контроллером, существующего сейчас оборудования, позволит точно соблюдать технологические условия производства продукта, что приведет к повышению его качества. Ведь точность механического задания алгоритма работы невозможно сравнить с программой, записанной в виде машинных кодов. Значительно уменьшится время, затрачиваемое рабочим персоналом, на обслуживание оборудования. Понизятся материальные затраты, связанные с поверкой и ремонтом приборов. Размер рабочих площадей, на которых установлено данное оборудование во много раз сократится, что позволит использовать их в других целях. Ведущая операционная система реализует следующие функции: Управление работой контроллеров, подключенных к ней; Создание и ведение базы данных контролируемых параметров объекта управления; Визуализация протекания процесса; Обеспечение интерфейса "человек – машина"; Генерирование и хранение рапортов; Подготовка и вывод на печать видеокадров и технологической информации. Описанные выше функции были реализованы и на старом оборудовании, с применением показывающих приборов и самописцев. Однако, такая реализация является не удовлетворительной. Малая надежность, конструктивное несовершенство, большое количество расходуемых материалов и неудобность доступа к ранее записанной информации поставили вопрос о замене их на более совершенную технику. Огромное количество самописцев и показывающих приборов будет заменено на одну локальную техническую станцию, содержащую в себе ПЭВМ, программное обеспечение и средства отображения информации. Оборудование одной такой станции обойдется в 4 – 5 раз дешевле, чем установка на объекте последних модификаций работающих сейчас приборов. Вся информация будет стекаться сюда, что значительно облегчит работу оператора и повысит качество оперативного контроля. Большим плюсом будет то, что протекание процесса будет представлено в более удобном для человека виде. Так же, на данном этапе получится большая экономия материальных средств. После внедрения системы в целом, облегчится оперативный контроль и управление, повысится безопасность условий труда. Нельзя забывать и о том, что переход на более современное оборудование, приведет к повышению моральной культуры производства и даст толчок рабочему персоналу к своему профессиональному совершенствованию. Техническое задание на разработку автоматизированной системы В данной выпускной работе техническое задание составляется по ГОСТ 34.602-89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы». Настоящий стандарт устанавливает порядок построения и оформления технического задания на разработку автоматизированной системы. Техническое задание на разработку приведено в приложении А. Техническое задание содержит следующие разделы: «Общие сведения» – указаны полное именование системы и еѐ условное обозначение, наименование предприятия разработчика и заказчика «Назначения и цели создания системы» – указываются функциональное и эксплуатационное назначение системы, условное обозначение темы разработки, еѐ видение и понимание. «Характеристики объекта автоматизации» – указаны краткие сведения об объекте автоматизации и условия его эксплуатации. «Требования к системе» – указаны требования к системе в целом, требования к функциям (задачам), требования к видам обеспечения. «Состав и содержание работ по созданию» – указываются перечень стадий и этапов работ по созданию системы, сроки их выполнения, перечень исполнителей работ. «Порядок контроля и приемки системы» – перечислены виды, состав, объѐм и методы испытания и еѐ составных частей. «Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации» – указаны условия, при которых будут обеспечиваться заданные характеристики. «Требования к документированию» – указаны согласованный разработчиком и Заказчиком системы перечень подлежащих разработке комплексов и видов документов. «Источники разработки – перечислены документы и информационные материалы, на основании которых разрабатывалось ТЗ и которые должны быть использования при создании системы. ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Структурная схема автоматизации Упрощенная структурная схема содержит набор функциональных узлов используемых в системах автоматики.  Рисунок 4 – структурная схема Функциональная схема автоматизации Функциональные схемы автоматизации являются основным проектным документом, определяющим структуру и уровень автоматизации технологического процесса проектируемого объекта и оснащение его приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами вычислительной техники). На функциональной схеме показаны все приборы автоматики, используемые в работе и места их расположения. Буквенные позиционные обозначения электроаппаратура, изображенной на схеме (ГОСТ 21.404-85 Обозначения условные в графических схемах) : PI – прибор для измерения давления (разряжения) показывающий, установленный по месту PT – прибор для измерения давления (разряжения) бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту PR – прибор для измерения давления (разрежения) регистрирующий, установленный на щите FT – прибор для измерения расхода бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту H – аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления, установленная на щите NS – пусковая аппаратура для управления электродвигателем TT – прибор для измерения температуры беcшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту TE – чувствительный элемент измерения температур TR – Прибор для измерения температуры одноточечный, регистрирующий, установленный на щите BS – Прибор для контроля погасания факела в печи бесшкальный, с контактным устройством, установленный на щите TI – отображение текущего значения температуры Выбор средств автоматизации Прибор САУ-М7Е обеспечивает контроль уровня жидких или сыпучих материалов в резервуаре. Может управлять заполнением, осушением или поддержанием уровня в отопительных котлах, водонапорных башнях, зернохранилищах и т.п. Прибор выпускается в корпусах 2-х типов: настенном и щитовом. Функциональные возможности: Контроль уровня жидких или сыпучих материалов по трем датчикам; Подключение широкого спектра датчиков уровня (кондуктометрических, поплавковых, бесконтактных выключателей и др.); Работа в режиме заполнения или опорожнения резервуара; Ручной или автоматический режим управления электроприводом исполнительного механизма (насоса, транспортера, электромагнитного клапана и т. п.); Сигнализация об аварийном переполнении или осушении резервуара; Работа с различными по электропроводности жидкостями: водопроводной, загрязненной водой, молоком и пищевыми продуктами (слабокислотными, щелочными и пр.). Условия эксплуатации: Температура окружающего воздуха +5…+50 °С; Атмосферное давление 86…106,7 кПа; Относительная влажность не более 90%.  Рисунок 5 – функциональная схема САУ-М7Е Контроль уровня осуществляется при помощи трех датчиков, которые устанавливаются пользователем в резервуаре на заданных по условиям технологического процесса отметках: нижней, промежуточной, верхней. Основными элементами прибора САУ-М7E являются: 3 входных компаратора, предназначенных для обработки сигналов датчиков уровня; регулятор чувствительности, изменяющий уровень опорных сигналов компараторов (для кондуктометрических датчиков); коммутаторы, определяющие режимы работы прибора; блок логики, формирующий сигналы управления выходным реле РАБОТА; выходные электромагнитные реле ВЕРХ и РАБОТА, управляющие исполнительными механизмами. САУ-М7Е может работать со следующими типами датчиков: кондуктометрические датчики (контролирующие степень электропроводности среды); активные датчики (емкостные, индуктивные, оптические и т. п.) с выходными ключами n-p-n-типа; механические контактные устройства (применяются в устройствах поплавкового типа). В ручном режиме управление производится по командам от кнопок «ПУСК» и «СТОП», независимо от состояния датчиков. Действие кнопок при необходимости можно заблокировать. В автоматическом режиме управление осуществляется по сигналам датчиков уровней, в соответствии с заданным алгоритмом. Возможны следующие алгоритмы работы: заполнение резервуара по гистерезисному закону (реле включается после размыкания датчика нижнего уровня, а выключается только при замыкании датчика промежуточного уровня); опорожнение резервуара по гистерезисному закону (реле включается после замыкания датчика промежуточного уровня, а выключается только при размыкании датчика нижнего уровня); заполнение резервуара без гистерезиса (реле включается после размыкания датчика нижнего уровня, а выключается при его замыкании); опорожнение резервуара без гистерезиса (реле включается после замыкания датчика нижнего уровня, а выключается при его размыкании).  Рисунок 6- временная диаграмма работы выходных реле в режиме заполнения резервуара по гистерезисному закону  Рисунок 7 - временная диаграмма работы выходных реле в режиме опорожнения резервуара по гистерезисному закону Прибор ПР110 предназначен для построения простых автоматизированных систем управления, а также для замены релейных систем защиты и контроля. Область применения: Управление технологическим оборудованием (насосами, вентиляторами: Компрессорами, прессами); Конвейерные системы; Управление подъемниками и т. д. Логика работы прибора ПР110 определяется пользователем в процессе программирования с помощью среды «OWEN EasyLogic»/«OWEN Logic».  Рисунок 8 – ОВЕН ПР-110 Прибор эксплуатируется при следующих условиях: Закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов Температура окружающего воздуха от минус 20 до +55 °C; Относительная влажность воздуха от 5% до 95 %( без конденсации влаги) Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа. Электрическая прочность изоляции обеспечивает в течение времени неменее 1 мин отсутствие пробоев и поверхностного перекрытия изоляции токоведущих цепей относительно корпуса и между собой при напряжениях в соот ветствии с ДСТУ 4108. Уровень радиопомех, создаваемый прибором при работе, не превышает норм, предусмотренных в ДСТУ CISPR 22 и ДСТУ ІЕС 61131-2 для оборудования класса А. Выбор средств измерения технологических параметров Датчики ОВЕН ПД100-ДИ моделей 111, 171, 181 представляют собой преобразователи давления с измерительной мембраной из нержавеющей стали AISI 316L, сенсором на основе технологии КНК и кабельным вводом стандарта EN175301-803 (DIN43650 А). Данные модели характеризуются повышенной точностью измерения (от ±0,5% ВПИ), устойчивостью к гидроударам и относительно низким выходным шумом (не более ±16 мкА). Преобразователи данных моделей предназначены для систем автоматического регулирования и управления на основных и вторичных производствах в промышленности: гидро и пневмосистемах, системах водоподготовки и теплоснабжения, котельной автоматике, автоматике водоканалов, тепловых пунктах, объектах газового хозяйства и т.п., где требуется повышенная точность и стабильность выходного сигнала.  Рисунок 9 – Датчик ОВЕН ПД100-ДИ Основные характеристики общепромышленного преобразователя ПД100-ДИ: измерение избыточного давления нейтральных к нержавеющей стали AISI 316L (AISI 304S) сред (газы, пар, вода, слабоагрессивные жидкости); основная приведенная погрешность – 0,5; 1,0 % ВПИ: преобразование давления в унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА; верхний предел измеряемого давления (ВПИ) – от 16 кПа до 40 МпА. перегрузочная способность – не менее 200% ВПИ. степень защиты корпуса и электроразъема преобразователя – IP65.  Помехоустойчивость удовлетворяют требованиям к оборудованию класса А по ГОСТ 30804.6.2-2013;, Рисунок 10 –схема подключения ОВЕН ПД100-ДИ Термопары с выходным сигналом 4…20 мА ДТПКхх5Е, ДТПNхх5Е имеют вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и предназначены для установки и работы во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно главе 7.3 ПУЭ и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных условиях. Область применения датчиков – системы контроля, автоматического регулирования и учета в различных отраслях промышленности, в том числе в областях, подконтрольных органам Ростехнадзора, и в жилищно- коммунальном хозяйстве.  Рисунок 11 – термопара ДТПКхх5Е Особенности термопар с токовым выходом 4…20 мА во взрывозащищенном исполнении EXIA: Тип выхода: аналоговый, многопредельный; Диапазон измеряемых температур: –40…+1250 °С; НСХ: К (ХА), N (НН), J (ЖК); Выходной сигнал: 4…20 мА, HART; Класс точности: 1,0 %; Межповерочный интервал — 2 года. Рисунок 12- монтаж датчика на объект  РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА МАЗУТНОГО КОТЛА |