Документ Microsoft Word (2). Выбор рационального комплекса регулирования отпуска теплоты
 Скачать 235.72 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Использование комплекса автоматических устройств для управления технологическими процессами в системах теплоснабжения играет одну из ключевых ролей в обеспечении достойного уровня жизни и деятельности граждан, тесно связано с программой по энергосбережению, а также влияет на развитие высокого потенциала эффективности в области энергетики. Автоматизация систем теплоснабжения включает регулирование (в частности, стабилизацию) параметров, управление работой оборудования и агрегатов (дистанционное, местное), защиту и блокировку их, контроль и измерение параметров, учет расхода отпускаемых и потребляемых ресурсов, телемеханизацию управления контроля и измерения. Автоматизация систем теплоснабжения обеспечивает высокое качество управления работой отдельных объектов и всей системы теплоснабжения в целом, повышает надежность и уровень эксплуатации систем теплоснабжения, способствует экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов. В силу взаимосвязи тепловых и гидравлических режимов работы источника теплоты, тепловых сетей и тепловых пунктов потребителей необходима комплексная автоматизация систем теплоснабжения. Регулирование отпуска теплоты может осуществляться с применением следующих автоматических систем: регулирования температуры воды на отопление в зависимости от метеорологических параметров ("по возмущению"); регулирования температуры воздуха в помещениях (регулирование "по отклонению"); комбинированного регулирования "по возмущению" и "по отклонению", которое может осуществляться как одной ступенью, так и сочетанием двух ступеней в разных звеньях системы теплоснабжения - одна "по возмущению", другая - "по отклонению". Выбор рационального комплекса регулирования отпуска теплоты производится в зависимости от структуры распределительных тепловых сетей, наличия разделения системы отопления здания и средств индивид, регулирования в помещениях. Указанные структуры сетей отличаются количеством трубопроводов и размещением водонагревателей или смесит, устройств горячего водоснабжения. Технические решения по автоматизации регулирования отпуска теплоты в различных ступенях регулирования, регулирования гидравлических режимов работы, управления оборудованием и защиты тепловых сетей и потребителей. Цель: Произвести автоматизацию систем теплоснабжения в тепловом пункте, тем самым обеспечивая высокое качество управления работой отдельных объектов, влияющих на регулирование всей системы теплоснабжения в целом. Постановка задачи: При автоматизации центральных тепловых пунктов (ЦТП) городов, микрорайонов решают следующие задачи: регулирование подачи (отпуска) теплоты на отопление зданий; регулирование температуры воды для горячего водоснабжения; регулирование перепада давления сетевой воды па входе в ЦТП при наличии избыточного напора в тепловой сети; ограничение максимального расхода сетевой воды с целью сокращения расчетного расхода; регулирование перепада давления воды в распределительных сетях отопления; регулирование давления (подпора) в обратном трубопроводе от систем отопления для защиты их от опорожнения; регулирование уровня воды в баке-аккумуляторе системы горячего водоснабжения; регулирование подпитки систем отопления в ЦТП с независимым присоединением этих систем; регулирование и управление процессами водоподготовки (при ее наличии); управление включением и отключением насосов - хозяйств, (холодного водоснабжения), циркуляции горячего водоснабжения, подпиточных, циркуляционного отопления или корректирующих смесителей; включение резервных насосов для каждой из указанных групп; измерение температуры, давлений, уровней воды с сигнализацией их предельных значений; учет и измерение количества и расхода теплоты, теплоносителей и холодной воды; учет электроэнергии; телемеханический контроль, измерение и управление из диспетчерского пункта. Согласно цели курсовой работы, описанной в предыдущем подпункте, нашей основной задачей является: автоматизация теплопункта с учетом соблюдения всех правил и норм проектирования, ссылаясь на основные принципы регулирования в области автоматизации теплоснабжения. В качестве исходных данных будем использовать схему трубопровода и место расположения ультразвукового расходомера, параметры расхода теплоносителя, ссылаясь на адрес теплового пункта. Выполнение данной курсовой работы начнем с изучения теоретического материала. 1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Графики изменения нагрузок теплоснабжения в течение суток, недели, времени года Графики тепловых нагрузок в отличие от графиков электрических нагрузок строятся не для энергосистемы в целом, а для отдельных районов теплоснабжения или отдельных потребителей. Выделяются следующие виды тепловых нагрузок: технологические нужды промышленных предприятий (пар различных параметров); отопление жилых домов и промышленных объектов; вентиляция промышленных зданий, учреждений, объектов социально-культурного назначения; кондиционирование воздуха на промышленных предприятиях, объектах социально-культурного назначения; горячее водоснабжение. По виду теплоносителя тепловое потребление делится на потребление пара и потребление горячей воды. При отпуске тепла в виде пара графики нагрузки строятся в весовых единицах (тонны пара в час). Нагрузка в горячей воде определяется в энергетических единицах (ГДж в час или Гкал в час). Так же как и для электрической нагрузки, имеют место суточные, недельные и годовые графики тепловых нагрузок. Все виды тепловых нагрузок в большей или меньшей степени изменяются как в течение суток, так и в течение года. Эти изменения обусловлены следующими факторами: изменениями температуры наружного воздуха; бытовыми и производственными режимами потребителей. 1.1 Суточные графики тепловых нагрузок В отличие от электрической нагрузки потребление тепловой энергии более стабильно в течение суток. Технологические нужды промышленных предприятий. Расход тепловой энергии на технологические нужды мало зависит от температуры наружного воздуха, и поэтому конфигурация графиков технологической (обычно паровой) нагрузки в основном определяется режимом работы (количеством рабочих смен) промышленных потребителей. Для потребителей с трехсменным режимом работы конфигурация графика технологического потребления трехступенчатая (по сменам), учитывающая только соотношение величин нагрузки по сменам (рис. 1).  Рис. 1.1 График технологического потребления для трехсменного производства Для предприятий ряда отраслей (бумажные фабрики, нефтеперегонные предприятия и ряд других) объем потребления практически не меняется в течение суток  Рис. 1.2. График технологического потребления для трехсменного непрерывного производства При двухсменном режиме работы график технологического потребления будет, естественно, другой конфигурации  Рис. 1.3 График технологического потребления для двухсменного производства Тепловая нагрузка, обеспечиваемая горячей водой. Наиболее сложную конфигурацию имеет суточный график тепловой нагрузки горячего водоснабжения (рис. 4). Он характеризуется малой нагрузкой ночью, наличием утреннего краткосрочного пика и более длительного вечернего.  Рис. 1.4 График нагрузки горячего водоснабжения Тепловая нагрузка горячего водоснабжения является круглогодичной, однако летом расход тепловой энергии на горячее водоснабжение снижается до 0.75 от зимнего. Суточный коэффициент неравномерности нагрузки горячего водоснабжения, т.е. отношение максимальной величины к средней, составляет 2.0-2.2. Расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха полностью определяется температурой окружающего воздуха, и поэтому эта нагрузка типично сезонная, зависящая от климатических условий. Так как отопление жилых домов и других объектов социально-бытового назначения производится круглосуточно, а температура наружного воздуха, определяющая величину нагрузки, как правило, в течение суток меняется мало, то график отопительной нагрузки постоянен в течение суток  Рис 1.5 Суточный график отопительной нагрузки бытовых потребителей Отопление промышленных и других предприятий, работающих в одну или две смены, также производится круглосуточно, хотя может иметь место меньшая интенсивность в ночные часы  Рис. 1.6 Суточный график отопительной нагрузки промышленных потребителей Конфигурация графиков вентиляционной нагрузки и кондиционирования воздуха аналогична конфигурации графиков отопительной нагрузки. Для коммунально-бытового сектора вентиляция обычно применяется только в учреждениях и предприятиях бытового обслуживания и составляет 30-60% расчетного значения отопительной нагрузки. Вентиляционная нагрузка промышленных предприятий может значительно превышать отопительную нагрузку. 1.2 Годовые графики тепловых нагрузок Ввиду зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха годовые календарные графики могут быть достаточно точно построены только для технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения. Годовой график технологической нагрузки, также как и годовой график электрических нагрузок, фиксирует изменение максимальных нагрузок через месяц. Величина месячного максимума нагрузки рассматривается как наибольшее из значений суточных максимумов нагрузки за данный месяц (рис. 1.7, 1.8).  Для отопительной нагрузки наибольшее применение находит график годовой продолжительности тепловых нагрузок, который строится на основе двух графиков: . Годовой кривой стояния температур наружного воздуха (из приведенного примера видно, что температура ниже -16°С наблюдается в течение 1000 часов, а температура ниже +8°С соответствует всей продолжительности отопительного периода).  Рис. 1.9 График продолжительности стояния температур наружного воздуха Данному графику соответствует расчетная температура для отопления -28°С и продолжительность отопительного периода - 5000 часов. . Зависимости величины отопительной нагрузки от температуры наружного воздуха Совмещая эти два графика, можно получить искомую зависимость. Данный график показывает изменение отопительной нагрузки в течение отопительного периода  Рис. 1.10. График отопительной нагрузки по продолжительности Обычно отопительный график по продолжительности совмещают с графиком нагрузки горячего водоснабжения, т.е. нагрузки, также обеспечиваемой за счет теплоносителя горячей воды. В этом случае график по продолжительности выглядит следующим образом (рис. 12):  Рис. 1.11 Совмещенный график по продолжительности нагрузки, покрываемой за счет горячей воды 1.3 Выбор теплосчетчика Для выполнения практической части курсовой работы по автоматизации систем теплоснабжения зададимся исходными данными, сведя их в таблицу: Таблица 1.1
Согласно номограммы для расчета трубопроводов водяных сетей горячего водоснабжения выбираем счетчик количесвта теплоты и воды вихревой Rosemount 8800DF с пьезоэлектрическим сенсором c диаметром условного прохода первичного  .Приведем технические характеристики вихревого счетчика количества теплоты и воды Rosemount 8800DF. Счетчик должен соответствовать требованиям защиты IP65 согласно ГОСТ 14254. Допускаемая относительная погрешность измерения расхода жидкости не более ± 0,65%. Допускаемая основная приведеная погрешность преобразования расхода в токовый сигнал не более ± 0,025%. Допускаемая приведенная погрешность измерения температуры не более ± 1,2°С. Нестабильность ± 0,1% от измеренного значения расхода в течении 12 месяцев. Время демпфирования устанавливается от 0,2 до 255 с. Диапазон измерения температуры измеряемой среды - от -40 до 232°С. Базовая установка диапазона входного тока: от 4 до 20 мA. Принцип действия расходомера основан на эффекте образования вихрей поочерёдно с каждой стороны тела обтекания, помещённого в поток среды. Частота образования вихрей прямо пропорциональна скорости среды и соответственно объемному расходу. 2.2 Перечень технических условий, требования которых выполнены в данной части проекта Перечень норм и правил, требования которых выполнены при разработке проекта ГОСТ 21.408-93 Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов СНБ1.03.02-96 Состав, порядок разработки и согласования проектной документации в строительстве РМ 4-224-89 Требования к выполнению электроустановок систем автоматизации в пожароопасных зонах РМ 4-206-95 Спецификация оборудования. Указания по выполнению ПУЭ Правила устройства электроустановок Строительные нормы и правила СНиП 3.05.07-85 Система автоматизации СНиП 3.05.06-85 Электротехнические устройства 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ Проектом предусматривается: 12-30-П-АОВ При автоматизации систем отопления у потребителей подача теплоты обеспечивается путем поддержания регулятором отопления заданного графика температур теплоносителя. Управление теплоснабжением здания осуществляется с учетом температуры наружного воздуха и динамики ее изменения (учет тепловой энергии здания позволяет выровнять температуру внутри отапливаемых помещений, а так же уменьшает неравномерность нагрузки на тепловую сеть) 2.1 Щиты Щиты автоматизации приняты по ОСТ 36.13-90. Заземление и питание щитов предусмотрено в электротехнической части проекта Для защиты схем питания, управления и сигнализации проектом предусмотрены автоматические выключатели. Щиты автоматики для тепловых пунктов предназначены для сбора информации и автоматизированного управления ИТП/ЦТП. Автоматика позволяет снизить до минимума обслуживающий персонал и максимально исключить человеческую ошибку при управлении тепловыми пунктами. В системе управления используется следующее оборудование ОВЕН: Сенсорная панель оператора СП307 Контроллер для отопления и ГВС ТРМ32 Контроллер для управления группой насосов с чередованием САУ-У Модули аналогового ввода с универсальными входами МВ110-224.8А Модули дискретного ввода МВ110-224.16Д Блок сетевого фильтра БСФ Одноканальный блок питания БП60Б В системе управления применяются термопреобразователи сопротивления ОВЕН ДТС105 и ОВЕН ДТС125Л, датчик давления ПД100-311. Основные функции щита автоматики: контроль работы насосов (отопления, вентиляции, ГВС и подпитки); управление насосами подпитки в ручном и автоматическом режимах; поддержание температуры в каждом контуре (отопление, вентиляция, ГВС) согласно индивидуальным графикам; контроль основных параметров (температура, давление) в трубопроводах теплосети, отопления, вентиляции, ГВС; контроль наличия напряжения по двум вводам питания; передача всех параметров и сигналов состояния насосов в диспетчерскую 2.2 Электрические и трубные проводки Электрические внешние соединения в помещениях выполняются кабелями марки КВВГ, КММ, ВВГ, прокладываемыми в кабель-каналах ПВХ. В местах возможных механических повреждений кабели защищаются перфоизделиями. Трубные проводки систем контроля и автоматики представляют собой комплекс труб, соединительных и присоединительных устройств, арматуры, крепежных и установочных деталей, узлов и конструкций, проложенных и закрепленных на элементах зданий, сооружений и технологическом оборудовании. При выполнении работ по монтажу приборов и средств автоматизации они занимают значительное место в общем объеме монтажных работ. Трубные проводки выполняются из черных и цветных металлов, а также из полимерных материалов (полиэтиленовыми и полихлорвиниловыми трубами). По назначению трубные проводки делятся на проводки импульсных и командных линий связи, питающих, выбросных, обогревных, охлаждающих, вспомогательных, защитных трубопроводов и капилляров манометрических термометров (или манометрических регуляторов температуры). Контролируемая среда в трубопроводе может иметь разные агрегатные состояния (жидкая, газообразная или переходная — пар), может быть агрессивной (растворы кислот и щелочей) или неагрессивной, но кристаллизующейся (вода, антифриз), или вязкой (нефтепродукты, масло) и т.п. Отборное устройство давления – это монтажный элемент, с помощью которого осуществляется присоединение контрольно-измерительных приборов (манометров, датчиков, реле) и средств автоматизации к трубопроводам, газоходам, воздуховодам, технологическому оборудованию, коммуникациям и т.п. 2.3 Зануление В соответствии с ПУЭ занулению подлежат корпуса аппаратов, приборов, каркасы щитов, а также другие нетоковедущие части электроустановок. В качестве нулевых защитных проводников используются свободные жилы контрольных кабелей. 2.4 Техобслуживание и ремонт Обеспечение надежной работы средств автоматизации, а также систем контроля осуществляется соответствующей службой. В тепловых пунктах устанавливают водонагреватели отопления и горячего водоснабжения, хозяйственные, пожарные, циркуляционные, подпиточные насосы, баки-аккумуляторы (емкостные водонагреватели), грязевики, фильтры. Для обеспечения бесперебойной работы оборудования в условиях большой неравномерности тепло- и водопотребления тепловые пункты оборудуют автоматическими устройствами: контролирующими, регулирующими и учитывающими тепло- и водопотреблеие. Кроме основного оборудования, в ЦТП размещают дренажные насосы, воздухонагреватели (калориферы), вентиляторы. Технический осмотр и обслуживание оборудования и систем тепловых пунктов разделяются на два вида работ: ежедневный технический осмотр и еженедельное техническое обслуживание. Ежедневный технический осмотр теплового пункта включает в себя следующие работы: внешний осмотр всех систем и оборудования; проверку сальниковых уплотнений насосов, задвижек, фланцевых и резьбовых соединений трубопроводов, импульсных линий в местах установки контрольно-измерительных приборов. При проверке определяют, нет ли подтекания воды через уплотнения. У работающих центробежных насосов допускается подтекание воды через сальниковое уплотнение: у консольных насосов типа К — 15—20 капель в 1 мин; у насосов моноблочного исполнения типа КМ — отдельные капли или тонкая струйка; проверку работы резервных насосов и насосов систем пожаротушения; при этом их включают в работу со щита управления; проверку работы насосов на нагрев, вибрацию и посторонние шумы; при необходимости принимают меры по выявлению причин и устранению неисправностей; контроль за поддержанием заданных режимов работы инженерных систем теплового пункта. Еженедельное техническое обслуживание теплового пункта предусматривает выполнение операций ежедневного технического осмотра и дополнительное проведение профилактических работ: проверку работы всех узлов и агрегатов инженерного оборудования с возможной кратковременной остановкой отдельных устройств и систем без нарушений режимов работы теплового пункта, элеваторного узла, насосов, вентиляционных устройств; устранение неисправностей и дефектов, не влияющих на режим работы оборудования и выявленных во время ежедневных технических осмотров оборудования в течение предыдущей недели; выполнение профилактических работ по очистке механизмов от пыли и грязи (насосное оборудование, воздухонагреватели, регуляторы прямого действия, исполнительные регулирующие механизмы); проверку по маслоуказателям (щупам) наличия масла в картере опорной стойки насосов, а также консистентной смазки в подшипниках; при необходимости масло доливают и добавляют консистентную смазку в подшипниковые узлы насосов, электродвигателей, вентиляторов; проверку муфт насосных агрегатов; если резиновые детали этих муфт изношены, детали заменяют; контроль надежности крепления насосных агрегатов к станинам и контактов на заземляющих устройствах, состояния ограждений вращающихся частей; проверку гильз термометров; если необходимо, гильзы очищают от попавших в них посторонних предметов, грязи и доливают в них масло; продувку манометров; очистку (продувку) импульсных линий, фильтров и калиброванных шайб гидравлических регуляторов, а раз в месяц — путем кратковременного открытия трехходовых кранов. Текущий ремонт теплового пункта производят ежемесячно. Объем проводимых работ зависит от назначения оборудования, режимов его работы, размера нагрузки и мощности теплового пункта, оснащения его автоматическими устройствами и приборами поддержания заданных режимов. Текущий ремонт теплового пункта предусматривает замену или ремонт отдельных быстроизнашивающих-ся и неисправных деталей, сборочных единиц, механизмов, приборов и агрегатов, а также проведение при этом необходимых проверочных, регулировочных, крепежных, наладочных, электроизмерительных и других работ. 3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНЕ ТРУДА И ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Для безопасности обслуживающего персонала и предупреждения ненормальных режимов работы оборудования предусматривается следующее: - выбор исполнения аппаратов и приборов, а также вида проводок в соответствии с окружающей средой, централизация ремонта, неприменение приборов с ртутным заполнением, применение специальных приборов и т.п. Работа при эксплуатации тепловых энергоустановок должна быть направлена на создание в организации системы организационных и технических мероприятий по предотвращению воздействия на работников опасных и вредных производственных факторов. Средства защиты, приспособления и инструмент, применяемые при обслуживании тепловых энергоустановок, подвергаются осмотру и испытаниям в соответствии с нормативными документами и должны обеспечивать безопасность эксплуатации тепловых энергоустановок. При эксплуатации тепловых энергоустановок разрабатываются и утверждаются инструкции по безопасной эксплуатации. В инструкциях указываются общие требования безопасности, требования безопасности перед началом работы, во время работы, в аварийных ситуациях и по окончании работы. Каждый работник, обслуживающий тепловые энергоустановки, должен знать и выполнять требования безопасности труда, относящиеся к обслуживаемому оборудованию и организации труда на рабочем месте. Персонал, эксплуатирующий тепловые энергоустановки, обучается способам оказания первой медицинской помощи, а также приемам оказания помощи пострадавшим непосредственно на месте происшествия. При внедрении системы безопасного производства работ на тепловых энергоустановках определяются функциональные обязанности лиц из оперативного, оперативно-ремонтного и другого персонала, их взаимоотношения и ответственность по должности. Руководитель организации и ответственный за исправное состояние и безопасную эксплуатацию тепловых энергоустановок несут ответственность за создание безопасных условий труда и организационно- техническую работу по предотвращению несчастных случаев. Руководитель организации и руководители структурных подразделений, руководители подрядных организаций обеспечивают безопасные и здоровые условия труда на рабочих местах, в производственных помещениях и на территории тепловых энергоустановок, контролируют их соответствие действующим требованиям техники безопасности и производственной санитарии, осуществляют контроль, а также своевременно организовывают инструктажи персонала, его обучение и проверку знаний. По материалам расследования несчастных случаев проводится анализ причин их возникновения, и разрабатываются мероприятия по их предупреждению. Эти причины и мероприятия изучаются со всеми работниками организаций, на которых произошли несчастные случаи. Руководители организаций несут ответственность за пожарную безопасность помещений и оборудования тепловых энергоустановок, а также за наличие и исправное состояние первичных средств пожаротушения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной курсовой работе были изучены основы проектирования и реконструкции схем автоматизации теплового пункта. Курсовая работа содержала в себе теоретическую и практическую часть. В рамках теоретической части был рассмотрен вопрос используемых микропроцессорных устройств автоматизации систем теплоснабжения. Теоретическая часть позволила ознакомиться с общей характеристикой программно-технического комплекса в целом и отдельными современными микропроцессорными устройствами автоматизации. В ходе выполнения практической части курсового проекта были рассмотрены основы проектирования схем автоматизации теплового пункта, а именно: Основные принципы проектирования схем автоматизации; Технические условия для проектирования схем теплоснабжения; Нормы и правила проектирования; Основные технические решения проекта; Характеристики объектов управления; Принципы построения электрических схем автоматизации; В рамках вопроса по реконструкции теплового пункта была произведена замена датчика расхода воды. По условию задания был выбран вихревой расходомер по заданному расходу теплоносителя. В соответствии с характеристиками выбранного датчика, была изменена конфигурация трубопровода в схеме проектирования системы автоматизации теплового пункта. Курсовая работа позволила изучить теоретический материал и закрепить полученные знания и навыки в области проектирования схем автоматизации систем теплоснабжения. Список литературы 1. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления/ Чистович С.А., Аверьянов В.К., Темпель Ю.Я. и др. — СПб.:Стройиздат,2013. – 248 с. 2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Издательский дом МЭИ, 2013. — 472 с. 3. Уваров А.В. Автоматизация инженерных систем современных зданий и комплексов// Промышленные АСУ и контроллеры. – 2012. — № 9. – с. 15 – 19. 4. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов. М.: Изд-во ГУП ЦПП, 2010. 5. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей/ Манюк В.И., Каплинский Я.И. и др. — М.: Стройиздат,2013. – 289 с. 6. Применение средств автоматизации «Danfoss» в тепловых пунктах систем централизованного теплоснабжения зданий/ Под ред. Невского В.В., – М.: ООО Данфосс, 2012. – 81 с. 7. Cтандартные автоматизированные блочные тепловые пункты фирмы «Danfoss»/ Под ред. Невского В.В… – М.: ООО Данфосс, 2012. – 50 с. 8 Пырков В.В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование. – Киев.: «Такісправи», 2013. – 252 с. |
