Автоматизація процесу керування котлом-утилізатором Universal HRSB

1.

Курсовий проект на тему: Автоматизація процесу
керування котлом-утилізатором Universal HRSB
Розробив студент групи КВП-17 – Рум’янцев Данило

2.

Короткі відомості про підприємство
• ТОВ «Смілаенергопромтранс», м.Сміла, Черкаської області. Одна з перших станцій на біомасі в
Україні. Станція працює з 2010 року і виробляє 6 МВт електричної та 10 МВт теплової потужності. На
підприємстві працює понад 150 працівників.
• Водопостачання підприємства відбувається із місцевого водогону, передбачена рецеркуляція водних
ресурсів, для цього на території заводу встановлені насосна станція та очисні споруди.
• ТЕЦ забезпечує виробництво необхідною кількістю та якістю пари та електроенергії. Газопостачання
відбувається із прилеглого селищного газогону.

3.

Котел-утилізатор Universal HRSB
• Продуктивність - 400 - 4100 кг / год;
• Максимально допустимий тиск -10 і 16 бар;
• Макс. температура димових газів джерела додаткового
тепла - 550 ° C;
• Мін. обсяги димових газів джерела додаткового тепла 500
кг / год;
• Макс. обсяги димових газів джерела додаткового тепла 23
500 кг / год;
• Виробляє технологічний пар від джерел додаткового тепла.
Потоки гарячих димових газів від попередніх процесів
горіння направляються в котел-утилізатор і
використовуються для вироблення пари. Завдяки своїй
модульній конструкції і компактним розмірам він являє
собою ідеальний вибір як для нових установок, так і для
проектів з модернізації.

4.

Опис технологічного процесу
• Утворені при окисленні аміаку нітрозні гази з температурою 880 - 910 °С поступають в котел-утилізатор,
який безпосередньо з’єднаний з контактним апаратом перехідним конусом, в якому розташований
пароперегрівач.
• В котлі-утилізаторі виробляється перегріта пара з тиском не більше ніж 1,5 МПа (15,0 кгс/см2) і
температурою не більше ніж 250 °С. Перегріта пара поступає в загальноцеховий колектор.
• Живильна вода, необхідна для отримання пари, надходить в котел-утилізатор по двом колекторам під
тиском від 1,9 до 2,3 МПа (від 19 до 23 кгс/см2) за допомогою насосів через вузол регулювання рівня.

5.

Функціональна схема автоматизації

6.

Опис функціональної схеми автоматизації
• Горіння в котлі підтримується подачею газу з повітрям.
• Температура пари автоматично регулюється датчиком температури 9а який впливає на клапан 1б.
• Тиск повітря підтримується датчиком 4а який управляє дуттьовим вентилятором М1.
• Датчик 1а інформаційний розташований за місцем і на АРМ.
• Клапан 2б регулюється запальним захисним пристроєм 3а який здійснює контроль за наявністю полум'я запальника.
• Датчик витрати газу 2а встановлений за місцем.
• Датчик рівня води 5а в розширювачі управляє відкриттям клапана 4б.
• Датчик тиску 6а управляє роботою насоса М2.
• Датчик тиску 8а захисне відключення, при надлишковому тиску закриває клапан 3б подачи повітря після чого полум'я в
котлі гасне.

7.

Опис алгоритму регулювання
• Контроль подачі газу на запальний пристрій здійснюється фотодатчиком 3а який контролює клапан 2б, якщо клапан
відкритий відбувається включення запального пристрою. При відсутності полум'я на запальному пристрої відбувається
зупинка роботи котла. Якщо запальний пристрій спрацював, включається подача газу і спрацьовує дуттьовий
вентилятор.
• Контроль подачі пари здійснюється клапаном 1б регульований датчиком температури 9а. При відкритті клапана на
АРМ виводиться повідомлення і спрацьовує сигналізація.
• Тиск пари регулюється клапаном 3б, який підключений до датчика тиску 8а, при відкритті клапана виводиться
повідомлення на монітор АРМ і спрацьовує сигналізатор.
• Контроль роботи дутьевого вентилятора М1 здійснюється датчиком тиску 4а. При спрацюванні дуттьового вентилятора
виводиться повідомлення на моніторі АРМ, після спрацьовує сигналізатор.

8.

Підбір обладнання
Все обладнання було підібране спеціально для системи автоматизації, по явним причинам, такі як: ціна, діапазон
вимірювання та можливість швидкої заміни у разі поломки.
Термопара ТХАУ-002
Діапазон вимірювань – від 40 до +600°C;
Час спрацювання – 5 секунд;
Вхідний сигнал – 4 – 20 мА.
Датчик тиску SIEMENS QBE2002-P25
Діапазон вимірювань - 0…2.5 МПа,
0…25 бар
Аналоговий, сигнальний - DC 0...10 V
Робоча напруга - AC 24 V, DC 18...33 V
Регулюючий клапан GROSS
Вхідний сигнал - 24В;
Час спрацювання - 10 секунд;
Кут повороту траверси клапана - 180 °.

9.

Дуттьовий вентилятор - Elektror RD 62
Продуктивність (м3 / хв) - 27,5;
Повний тиск, Па – 3000;
Напруга, В - 230/400;
Частота, Гц – 50;
Сила струму, А - 5,0 / 2,85;
Споживана потужність, кВт - 1,1;
Частота обертання мотора, об / хв – 2800;
Маса, кг – 33.
Водяний насос - ПЭ 65-28
Потужність електродвигуна, кВт - 110;
Подача, м3 / г - 65;
Напір, м - 290;
Частота обертання, об / хв - 3000;
Коефіцієнт корисної дії насоса, % - 66;
Маса насоса, кг - 985;
Маса агрегату, кг - 1920.

10.

Датчик для контроля згасання факела - ФД-101;
Напруга живлення - 220 В, 50 Гц; Область спектра - 180 - 265 нм;
Макс. чутливість - 210 ± 10 нм; Ступінь захисту - IP 54;
Споживана потужність, не більше, ВА - 0.3;
Електродвигун АИР 90 L2
Трифазний асинхронний електродвигун 3 кВт 3000 об / хв з
короткозамкненим ротором.
Живлення - від мережі змінного струму 220В або 380В і частотою 50 Гц.
Можливе підключення за схемою трикутник або зірка.
Сила струму - 6,34 А.
Сигналізатор рівня – Pointek CLS 200
Частота вимірювання - 5.0 МГц;
Живлення - AC / DC 12 до 250 V, 50/60 Гц макс. 2 VA / 2 W;
Модуль розширення МВ110-224.8А
- 8 універсальних каналів аналогового введення
Типи вхідних сигналів: термоперетворювачі опору, термопари,
уніфіковані сигнали напруги та струму (вимагають використання
зовнішнього резистора 50 Ом), опір до 2 кОм
Частота вимірів: до 0,3 сек на канал
Уніфіковані сигнали: 4-20 мА, 0-20 мА, 0-5 мА, +/- 50мВ, 0-1 В
Напруга живлення: ~ 220 В і = 24 В (універсальне джерело живлення)

11.

Блок живлення Метран 602
Кількість каналів - 2, 4, 8;
Вихідна напруга - 24, 36 В;
Клас стабілізації вихідної напруги - 0.2;
Максимальний струм напруги, кожен канал - 80, 100,
120, 250 мА;
Харчування блока від мережі змінного струму напругою
187 ... 242 В, частотою (50 ± 1) Гц;
Споживана потужність на понад 26 Вт;
Маса блока, не більше - 1,1 кг;
Температура навколишнього середовища від -10 до 50°С.
–
–
–
–
–
–
Мікроконтролер ОВЕН ПЛК 160
Споживана потужність, не більше: 45 В;
Пусковий струм, не більше: 10А при напругі 90В, 44А
при напрузі 230В; 54А при напрузі 264В.
Цифрові (дискретні) входи: Кількість – 16, тип – ГОСТ
Р529312008: 1 і 2.
Напруга живлення дискретних входів: 24 ± 3В;
Аналогові входи: Кількість – 8;
Тип підтримуваних уніфікованих сигналів: струм 0(4) –
20 мА, струм 0 – 5 мА, напруга 0 – 10В;

12.

Витратомір ВЗЛЕТ ЭР
Вихідний сигнал – 4...20 мА;
Найбільший тиск в трубопроводі, МПа 2,5
Клас точності – 1;
Найменша питома провідність рідини, См / м - 5·10-4
Поріг чутливості витратомірів – 0,02×Qmax;
Найбільша температура рідини, ° С - 180
Мінімальна витрата газу в робочих умовах (Qmin) – 0,05×Qma;
Живлення витратоміра - однофазна мережа змінного струму (3140) або (187-242) В (49-51) Гц
Споживана потужність, ВА, не більше - 10
Середній термін служби, років - 12

13.

Схема підключення системи автоматизації

14.

Висновок
• Автоматизація технологічних процесів є одним з вирішальних факторів підвищення продуктивності і поліпшення умов
праці. Всі існуючі або споруджувані промислові об'єкти в тій чи іншій мірі оснащуються засобами автоматизації.
Система автоматизації і управління проводить збір і обробку інформації з технологічного обладнання, і вироблення
керуючих впливів з метою оптимізації процесу.
Сучасний рівень розвитку мікроелементної і обчислювальної техніки дозволяє впроваджувати високоточні
вимірювальні прилади і засоби контролю, що в свою чергу виробляє до підвищення ефективності управління
технологічним процесом.
• У даній роботі була розроблена система автоматичного регулювання процесу утилізації нітрозних газів. Був зроблений
вибір приладів і датчиків, засобів автоматизації, вибір контролера і модулів. Також були розроблені функціональна,
принципова і структурна схеми автоматизації технологічного процесу утилізації нітрозних газів.

15.

Дякую за увагу!
Кінець
Розробив студент групи КВП-17 – Рум’янцев Данило.