Технологическая структура котельных

КУРСОВАЯ РАБОТА

О.ЭА.140100.62.105.КР.14.ПЗ

По дисциплине «Метрология ,сертификация, технические измерения и автоматизация тепловых процессов»

На тему: “АСУ котельной 5-го микрорайона г. Учалы”

Исполнитель: Попонина А.К., группа ЭТБ-12

Руководитель: Сухоносова Т.Г., старший преподаватель

Работа допущена к защите «___» ________ 2015 г. _______________

(подпись)

Работа защищена «___» _________ 2015 г. с оценкой _____________ _____________

(подпись)

Магнитогорск, 2015

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова»

Кафедра автоматизированных систем управления

Задание на курсовую работу

О.ЭА.140100.62.105.КР.14.СЗ

Тема: “ АСУ котельной 5-го микрорайона г. Учалы ”

Студенту: Попониной Анастасии Константиновне

Исходные данные: объектом управления является водогрейный котел

Срок сдачи: «_» _______2015г.__________________

Руководитель: _______________ / ___________________________

Задание получил :____________ / ___________________________

Магнитогорск, 2015

Содержание

Введение 3

1 Технологическая структура котельных 5

2. Классификация 6

3 Характеристики 6

4. Особенности функционирования 7

Исследование динамических параметров объекта управления по кривой разгона 8

Расчет оптимальных параметров настройки регулятора САУ 13

Пропорциональные исполнительные устройства 13

Моделирование системы автоматического регулирования 14

Алгоритм аналогового регулирования «РАН» 15

Описание схемы автоматизации 24

Заключение 25

Список использованной литературы 26

Введение

Котельная установка представляет собой комплекс устройств , размещенных в специальных помещениях и предназначенных для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Отопительная котельная состоит из котла, топки, питательных, подпиточных и тягодутьевых устройств. К вспомогательным элементам отопительных котельных относятся устройства для подачи топлива ,подогрева воды, очистки дымовых газов, водоподготовки, приборы теплового контроля и средства автоматизации. В зависимости от вида применяемого теплоносителя котлы подразделяют на водогрейные и паровые. Паровой котел - устройство, имеющее топку ,обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного, используемого вне самого устройства. Водогрейный котел - устройство, имеющее топку,обогреваемую продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства. Топочное устройство (топка) служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в теплоту вырабатываемых газов. Основным топочным устройством отопительных котлов малой мощности на твердом топливе является простая колосниковая решетка с ручным обслуживанием. Для сжигания газа или жидкого топлива устраивается камерная топка и устанавливаются газовые горелки или форсунки Питательные и подпиточные устройства (насосы, баки, трубопроводы) предназначены для подачи воды в котел или тепловую сеть (систему отопления). Тягодутьевые устройства состоят из дутьевых вентиляторов, системы воздуховодов, газоходов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания(топочных газов) по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания топлива, перемещаясь по газоходам котла и соприкасаясь с его поверхностями нагрева, передают теплоту воде.

Котельная пятого микрорайона нужна для отопления и горячего водоснабжения пятого микрорайона города Учалы. Она отапливает:24 жилых дома, 1 школу, 1 реабилитационный центр. Мощность котельной составляет 12,5 Гка/ч, в том числе 10,29 Гка/ч на отопление, и 2,011 – средняя нагрузка на ГВС. Котельная работает по закрытой системе, контур – отопительный, контур – ГВС. ГВС осуществляется от ЦТП №6 (центральный тепловой пункт), 7 зданий от теплообменника установленного в котельной, и индивидуальных теплообменников – 11 зданий.Котельная состоит из 6 водогрейных котлов, на каждом из которых установлены горелки, предохранительные клапана. Котлы работают на природном газу. Котлы оснащены сигнализацией по повышению и понижению давления воды и газа, по отсечению пламени в горелке котла, по прекращению подачи напряжения (котел отключается автоматически). Установлены сетевые насосы – качают теплоноситель на жилые дома и социальные объекты; насосы ГВС – создают циркуляцию воды по микрорайону; насосы ХВС – повысительные, срабатывают при падении давления в сети хозяйственной питьевой воды; подпиточные насосы- срабатывают при падении давления в сети; рециркуляционный насос – при температуре обратной сетевой воды ниже 60˚С на котел повышает температуру воды до 60˚С путем подмешивания с подающей линии в обратную. Теплообменник пластинчатый – через него проходит обратка смешанная с холодной водой, которую он подогревает и подает в сеть. Установка натрекатионирования – существует для умягчения воды подающуюся в сеть. Бак подпиточной воды – существует для накопления умягченной воды.

Котлы работают на природном газе, который подается из сети высокого давления через ШРП (шкаф регулирования давления) с давлением от 4-6 атм понижается до 0,2атм. Далее через газовые горелки где смешивается с воздухом и происходит сгорание газа и нагрев воды. Продукты сгорания газа уходят в дымовую трубу, на 6 котлов существует один газоход, который выводит отработавшие газы в дымовую трубу. Для учета газа установлены приборы учета газа «Ирвис». Для учета выработанного тепла стоит узел учета тепловой энергии «Асвего». Поступление воды учитывается по водомеру. Электроснабжение осуществляется от городских сетей по двум линиям, так как являются потребителями первой группы, учет производят по счетчикам электроэнергии. Котельная работает в полную нагрузку , подключить другие объекты нет возможности, нагрузка котельной 12,9 Гка/ч.

Технологическая структура котельных

Выработку тепловой энергии котельными установками производят по технологическим процессам, при которых химическая энергия топлива преобразуется при сжигании в тепловую энергию газообразных продуктов сгорания, передается тепло воде, которая меняет агрегатное состояние в паровых котлах, а в водонагревательных установках - энтальпию. Вместе с производством тепловой энергии в котелоагретатах ведется подготовка теплоносителей нужных параметров и отпуск их в теплоснабжающую систему.

При изготовлении проекта котельной, установок из комплектов строительных и технологических блоков высокой заводской готовности производят разбивку на блоки с максимальным укрупнением устройств и оборудования, которые входят в блок строительно-технологический блок - это оборудование, которое монтируется на общей металлической опорной конструкции вместе с трубопроводами, которые соединяют, арматурой регулирующей и запорной, различными приборами для дистанционного и местного управления и контроля, обслуживающими площадками и лестницами, изоляционным материалом, обшивкой, окраской трубопроводов, оборудования, металлоконструкций, элементов для строповки.

В зависимости от того по какой схеме соединены котлоагретаты с ТПУ основными трубопроводами выполняют централизованную, секционную или блочную структуру паровых котельных.

Централизованная структура представляет собой котлоагрегаты, которые параллельно работают на общей магистрали, к которой присоединены теплоносительный подготовительный узел, служащий для теплового отпуска внешнему потребителю.

В секционной структуре каждый котел направляет пар определенному ТПУ таким образом, образуется секция.

Чтобы передавать пар к любому из ТПУ предусмотрены переключательные магистрали.

Блочная структура - котлоагретат передает пар определенному ТПУ без переключения, подключаясь к собственной деаэрационно-питательной установке, происходит осуществление продольных связей по питательной воде и пару, что сказалось на простоте трубопроводной схемы и снижении их себестоимости; повышается надежность работы посредствам уменьшения числа сварных соединений и арматуры; системы регулирования и управления тоже стает надежной; унифицируется оборудование, элементы трубопроводов, строительные конструкции котелен.

Классификация

• По типу потребляемого топлива — твердотопливные (на угле, дровах, торфе и т. п.), газомазутные, дизельные и т. д.; также есть электрические водогрейные котлы.
• По конструкции: газотрубные и водотрубные. Также встречаются водотрубно-дымогарные котлы (топка экранирована трубами с водой и/или обмуровкой, а конвективная часть полностью или частично выполняется в виде дымогарных труб, помещенных в водяной объем).

· По способу циркуляции:

· с естественной циркуляцией — циркуляция воды осуществляется за счет разности плотности воды (более и менее нагретой);

· с принудительной циркуляцией — циркуляция воды осуществляется насосом;

· с комбинированной циркуляцией — имеются контуры с естественной и принудительной циркуляцией воды;^[2]

· прямоточные — с последовательным однократным принудительным движением воды.

Характеристики

· Теплопроизводительность водогрейного котла — количество теплоты, получаемое водой в водогрейном котле в единицу времени. Измеряется в кВт, МВт, Гкал/час.

· Номинальная теплопроизводительность — наибольшая теплопроизводительность, которую водогрейный котел должен обеспечивать при длительной эксплуатации при номинальных значениях параметров воды с учетом допустимых отклонений.

Водогрейные котлы бывают малой (4—65 кВт), средней (70—1750 кВт) и большой (от 1,8 МВт) мощности.

· Номинальная температура воды на входе — температура воды, которая должна обеспечиваться на входе в водогрейный котел при номинальной теплопроизводительности с учетом допустимых отклонений. Составляет для разных моделей 60—110 °C.

· Минимальная температура воды на входе — температура воды на входе, обеспечивающая допустимый уровень низкотемпературной коррозии труб поверхностей нагрева (под действием выпадающего из газов конденсата). Зависит от влажности и сернистости топлива; обычно для газовых котлов составляет 60 °C, для редких моделей чуть ниже.

· Максимальная температура воды на выходе — температура воды на выходе из водогрейного котла, при которой обеспечивается номинальное значение недогрева воды до кипения при рабочем давлении. Основной параметр для классификации котлов как опасных объектов, в СНГ нормативы чётко различают котлы до 115 °C включительно и свыше этой величины. Номинальная температура на выходе может составлять от 70 °C до 150 °C и выше.

· Температурный градиент воды в водогрейном котле — разность температур воды на выходе из котла и на входе в котел. Чугунные котлы имеют по этому параметру более жёсткие ограничения по сравнению со стальными.^[4]