Проект автоматизації котельної установки в колективному підприємстві “Меткабель”

 

    1.4. Актуальність і  економічне обгрунтування  теми проекту

    Усі автоматичні системи в обов'язковому порядку містять у собі автоматику регулювання, безпеки і світлозвукову сигналізацію.

    Автоматика безпеки незалежна від автоматики регулювання, має автономні датчики і спрацьовує при виході за припустимі межі включених у схеми параметрів.

    Світлова  сигналізація дозволяє обслуговуючому персоналу визначити причину відсічення газу.

    Електрична  схема автоматики безпеки дійсних комплектних систем дозволяє виконувати дистанційний розпалювання пальників, що дозволяється тільки у випадку, якщо всі параметри автоматики безпеки знаходяться в нормі.

    Автоматичне регулювання котлів після їх розпалювання можна включати, коли продуктивність котла досягне не менш 40% для котлів із двопозиційним регулюванням і нижньою границею стійкої роботи — для котлів з іншим регулюванням.

    Найбільш  перспективними з розроблених у  даний час комплектних систем автоматики є комплекти способів керування (КСУ). Розробкою цих способів з 1977 р. займається Чебоксарске спеціальне конструкторське бюро систем промислової автоматики (СКБ СПА). Принципові

      

відмінності КСУ від раніше розроблених систем:

• засоби КСУ наділені функціональною повнотою, що забезпечує реалізацію не тільки традиційних для автоматики котельних функцій (регулювання, захисту, сигналізації і контролю), але і нетрадиційних (програмне керування пуско-зупиночними операціями, зв'язок із пристроями верхнього рівня ієрархії керування);

    блочно-модульний  пристрій комплектів і легко знімні зі ставних частин дозволяє обслуговуючому персоналу оперативно заміняти несправні блоки.

    Аналізуючи  приведений вище технологічний процес нагрівання води в котельній установці  відмічаємо, що виникає необхідність введення автоматичних пристроїв, які б якісно і економічно контролювали техногічні процеси, що відбуваються в котельній установці. 

    1.5. Огляд і аналіз  відомих проектних  рішень

    Котли ДКВР (двобарабанний котел вертикально-водотрубний реконструйований) призначені для виробництва насиченого і перегрітого пару. Вони реконструйовані з котлів ДКВ і на відміну від них мають менші габарити, але колишню паропродуктивність.

    Котли ДКВР випускалися Бійським котловим заводом (Алтайський край) наступних типорозмірів:

    ДКВР-2,5-13; ДКВР-4-13;

    ДКВР-4-13(250);       ДКВР-6,5-13;

    ДКВР-6,5-13(250);      ДКВР-6,5-23;

    ДКВР-6,5-23(250);     ДКВР-10-13;

    ДКВР-10-13(250);      ДКВР-10-23;

    ДКВР-10-23(370);      ДКВР-20-13;

    ДКВР-20-13(250);       ДКВР-20-23.

    Котли ДКВР-(2,5; 4; 6,5)-13 мають аналогічну будову і відрізняються тільки розмірами.

    Вони  складаються з подовжньо розміщених верхнього і нижнього барабанів, з'єднаних рядами кип'ятильних труб, що утворюють конвективну поверхню нагрівання. На рівні нижнього барабана встановлені бічні колектори, від яких йдуть пропускні труби до цього барабана. Верхній барабан з бічними колекторами з'єднується в районі топки екранними трубами, а в передній частині -опускними.

    У котлах установлюються дві шамотні  перегородки, що утворять топку котла і камеру догорання, а чавунна перегородка поділяє простір конвективного пучка труб на два газоходи — перший і другий. Перегородки виконані таким чином, що продукти згоряння омивають труби конвективного пучка поперечним потоком, що дає можливість ефективніше використовувати тепло. У казанах з пароперегрівателем останній розміщається в першому

      

    

газоході  після другого чи третього ряду кип'ятильних труб. Частина їх для розміщення пароперегрівника не встановлюється. Усередині верхнього барабана розміщене сепараційний пристрій, дві розподільних труби живильної води (у котлах 2,5 т/година — одна).

    У верхній частині верхнього барабана встановлений штуцер кріплення двохважільного запобіжного клапана, головний паровідвідний штуцер, штуцера підведення живильної води, штуцер підведення фосфатів і інші допоміжні штуцера. 

Рис 1.2 Паровий котел ДКВР-6,5-13

    У передню частину верхнього барабана уварені дві труби Dу -70 мм у паровий і водяний простір, на яких установлені водовказуючі прилади, манометр і рівнемірний стовпчик.

    У нижньому барабані розміщена труба  підігріву котла паром від інших котлів, штуцер продувки і випуску води при ремонті котла. Безперервна продувка може вироблятися з верхнього чи нижнього барабанів.

    Бічні колектори зі штуцерами періодичної продувки.

    Циркуляція  води в казанах природна. У казанах паропродуктивністю 2,5; 4; 6,5 т /година вода циркулює по наступним контурах:

    1-й:  верхній барабан -> права опускна труба -> частина правого бічного колектора -» частина правих екранних труб -> верхній барабан;

    2-й:  верхній барабан -> ліва водоскидна  труба -> частина лівого бічного колектора -> частина лівих екранних труб -> верхній барабан;

    3-й:  верхній барабан -> останні 2-3 ряди кип'ятильних труб -> нижній барабан -> всі інші кип'ятильні труби -> верхній барабан;

    4-й:  нижній барабан -> права пропускна  труба -> інша частина правого бічного колектора -> всі інші праві екранні труби -> верхній барабан;

    5-й: нижній барабан -> ліва пропускна труба -> інша частина лівого бічного колектора всі інші ліві екранні труби -> верхній барабан. 

 

    

    КОТЕЛ ДКВР-10-13 має додаткові колектори: передній з'єднується з верхнім барабаном опускними й екранними трубами, задній — з нижнім барабаном опускними трубами, а з верхнім — екранними. Обоє колектори - з лініями періодичної продувки.

    У котлах ДКВР-20-13 верхній і нижній барабани однакової довжини, у середині конвективного пучка перегородок ні, тобто використана пролітна схема руху продуктів згоряння.

    Котли ДКВР-20-13 складаються з трьох основних стельових блоків.

    У перший блок входять фронтовий і два передніх бічних екрани, що переходять з верхньої частини в стельовий.

Рис. 1.3. Котел  ДКВР-10-13 з газомазутною топкою:

    1 -труби фронтового екрана, 2 — колектор фронтового екрана, 3 — верхній барабан, 4 — нижній барабан, 5 — труби заднього екрана, 6 — колектор заднього екрана.

    В другий блок входять два задніх бічних екрани, що також переходять у верхній частині в стельовий і задній екрани.

    У третій блок входять верхній і нижній барабани і конвективний пучок труб.

    Усі котли ДКВР із робочим тиском 13 кгс/см² мають:

• верхні і нижні барабани  1026 х 13 мм;
• конвективные й екранні труби діаметром 51 х 2,5 мм;
• опускні труби мають радіус заокруглення 400 мм і діаметр;
• діаметром 127 х 4 мм — ДКВР-2,5-13;
• діаметром 140x4,5 мм — ДКВР-4-13;

      

• діаметром 159x4,5 мм — ДКВР-(6,5;10)-13;

    - усі колектори котлів виконуються  з труб діаметром 219 х 10 мм. В усіх котлах ДКВР (за винятком ДКВР-20-13) на нижній частині верхнього барабана над стельовою камерою встановлені дві контрольні легкоплавкі пробки.

Рис.1.4. Котел  ДКВР-20-13:

    1 — газомазутная пальник, топкові блоки: 1 — передній, 5 — задній; 3 — виносні циклони; 4 — вибухові клапани; 6 — труби конвективного пучка; барабани: 7 — верхній, 8 — нижній; 9 — задній екран. 

    2. Розрахунково-технологічна  частина

    2.1. Характеристика автоматизованого  технологічного процесу

    Вхідні   сигнали   центральної  частини   комплекту блоку   керування   і   сигналізації   БУС6    (надалі БУС):

• логічні стан зовнішніх контактів, здатних комутувати постійний струм від 3 до 20 мА при напрузі від 20 до 30 В;
• контроль полум'я - - сигнали про наявність пульсацій полум'я від фотодатчиків.

    Вхідний   сигнал   блоку  запального  пристрою  БЗУ1 (надалі БЗУ) мережа змінного струму 220 В, частотою 50 чи 60 Гц. Вхідні логічні сигнали блоку комутаційних елементів БКЕ   (надалі  БКЕ)   стан вихідних контактів блоку БУС. 

      

    Вихідні сигнали блоку БУС — стан контактів внутрішніх реле. Комутаційна здатність контактів — 0,5 кВА при напрузі 220 В постійного чи змінного струму.

    Навантаження  блоку БЗУ — котушка запалювання Б115 чи їй подібна Комутаційна здатність контактів магнітного пускача блоку БКЕ –

    2 кВА при напрузі двох фазного перемінного струму 220 В.

    Комплект  забезпечує два режими керування котлом:

    автономне керування від блоку БУС; керування через блок БУС з верхнього рівня ієрархії керування.

    Режим керування з верхнього рівня ієрархії являє два способи керування:

• з диспетчерського пункту;
• за допомогою загально котлового керуючого пристрою.

    У всіх режимах роботи комплект забезпечує виконання наступних функцій:

1. аварійна зупинка котла при виникненні ситуацій,
2. автоматичні пуск і зупинка котла;
3. автоматичне регулювання розрідження в топці котла   (для казанів із примусовою тягою); закон регулювання позиційний;
4. світлозвукова  сигналізація  в обсязі

    В автономному режимі роботи комплект додатково забезпечує автоматичне регулювання температури на виході котла; закон регулювання -- позиційний.