Проектирование АСУ котла и топливного тракта

         1.5 Требования к техническому обеспечению

       Техническое обеспечение системы должно базироваться на современных технических средствах и включать:

• первичные средства автоматизации (измерительные преобразователи и датчики технологических параметров);
• исполнительные механизмы и устройства;
• технологические контроллеры;
• средства оперативного дистанционного централизованного контроля и управления (рабочие станции оператора – технолога);
• средства электропитания.

В качестве технологических контроллеров предусматривается использовать контроллеры, скомпонованные на базе программируемых логических контроллеров, модулей ввода-вывода и интерфейсных модулей фирмы Allen Bradley.

         1.6 Требования к метрологическому обеспечению

        Измерительные каналы (ИК) системы должны обеспечивать получение результатов измерения с нормируемой точностью.

Технические средства, составляющие ИК должны удовлетворять требованиям метрологической совместимости, т. е. иметь единый состав метрологических характеристик (ГОСТ 8.009-84).

В качестве нормируемой метрологической характеристики принимается предел допускаемой погрешности ИК в нормальных условиях эксплуатации.

Форма представления метрологической характеристики ИК – приведенная погрешность, выраженная в процентах относительно диапазона измерения.

Основная погрешность измерительных каналов не должна превышать значений, в процентах от диапазона измерения:

-     давление газа перед горелкой                                          -0,5;

-     температура дымовых газов              -2,0; 

-     давление воды на выходе из котла                        -2,5;

• температура продукта в трубопроводах и аппаратах  - 0,5;
• температура подшипников насосного агрегата            – 2,0;
• уровень жидкости в аппаратах и установках   – 2,5;
• сила тока, напряжения, мощность     – 1,0;
• вибрация                 – 10,0;
• загазованность        – 5,0.

Дополнительная погрешность не должна превышать половины основной погрешности при изменении температуры окружающей среды во всем диапазоне рабочих температур и отклонении напряжения питания в допустимых пределах.

Технические средства, входящие в состав измерительного канала (чувствительные элементы, нормирующие преобразователи, модули ввода-вывода) должны иметь сертификаты утверждения типа средств измерений Госстандарта России.

 

            2ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

           2.1 Выбор  и обоснование выбора средств  автоматизации

 

           Надежная, экономическая и безопасная  работа котельной с минимальным  числом обслуживающего персонала  может осуществляться только при наличии теплового контроля, автоматического регулирования и управления технологическими процессами. Проведя маркетинговые исследования в области АСУТП котельных, были выделены ряд комплексов удовлетворяющих требованиям НТД. В качестве вариантов построения АСУТП были рассмотрены комплексы автоматики КСУ-ЭВМ и АГАВА (КСУМ-6432). Сравнительные характеристики комплексов представлены в таблицах 2.1 и 2.2.

 

Таблица 2.1 – Сравнительные характеристики средств автоматики

 

Поз.	Наименование критерия	КСУ-ЭВМ-М	КСУМ-6432
1	Автоматический розжиг	Есть	Есть
2	Позиционное регулирование	Есть	Есть
3	Плавное регулирование	Нет	Есть
4	Запоминание первопричины аварийного останова	Есть	Есть
5	Контроль достоверности информации	Нет	Есть
6	Самодиагностика	Нет	Есть
7	Возможность вывода на ЭМВ	Есть	Есть
8	Возможность изменение программы и алгоритмов	Нет	Есть
9	Стоимость комплекса	От 120000	От 83000

 

   Таблица 2.2 – Сравнительная характеристика  средств автоматики

 

Поз.	Котлоагрегат	Количество котлов	КСУ-ЭВМ-М	КСУМ-6432
1	Е-1/9	0	ü	ü
2	МЗК-7АГ	40	ü	ü
3	ВВД-1,8	5	ü	ü
4	ПКН-2М	9	ü	ü
5	КВ-ГМ-2,5	10	ü	ü
6	КВ-ГМ-4	16	ü	ü
7	ДКВр-2,5	3		ü
8	ДЕ-16/14ГМ	22		ü
9	ВК-4500	2		ü

 

            Рассмотрев возможность применения  данного комплекса на котельной  ОАО”Нижневартовскавиа” и проанализировав предлагаемые средства по критериям   «Цена - Надежность – Функциональность»,а также учитывая технологический процесс и контролируемые параметры, а также из-за морального и физического износа оборудования КИПиА, предлагаю установить новое оборудование.

            Свой выбор я останавливаем  на МПК КСУМ 6432. КСУМ 6432 (рис.3) предназначен для защиты, сигнализации и регулирования мощности котлов различной мощности. Отличительными особенностями изделия являются высокая надежность и наличие специальных средств, защищающих котел от нештатных действий персонала и в случае выхода из строя исполнительных устройств, что исключает возникновение аварийных ситуаций. На все изделия дается пятилетняя гарантия. Предприятие имеет многочисленные положительные отзывы предприятий, на которых комплекты КСУМ 6432 эксплуатируются уже длительное время.

            С целью обеспечения абсолютной  безаварийности работы топочного  агрегата в КСУМ 6432 реализована  двухуровневая схема защиты. На  первом уровне - программном - контроллер циклически опрашивает состояние датчиков технологического оборудования и, в случае выхода какого-либо параметра за допуск, автоматически прекращает подачу топлива к горелкам. Защита, выполненная на аппаратном уровне, дополнительно страхует оборудование от сбоев и отказов.

             Большое внимание при разработке  было уделено обеспечению надежности  и помехоустойчивости программного  обеспечения КСУМ 6432. Программа периодически  осуществляет самотестирование  ресурсов контроллера и, при необходимости, устраняет внутренние ошибки.

            Отличительной особенностью построения  системы защиты является наличие  механизма, запрещающего несанкционированные  действия обслуживающего персонала. Известно, что опытные операторы, в случае необходимости, всегда могут "обмануть" автоматику. Программное обеспечение (ПО) КСУМ 6432 построено таким образом, что система блокирует подачу газа к горелкам, если появляется сигнал от датчика, который в данный момент по логике работы программы не должен появиться. Например, если оператор вручную попытается открыть отсечной клапан, а до этого не была выполнена вся процедура розжига (установка исходного состояния заслонок, вентиляция топки), прибор автоматически перейдет в режим "Авария", при этом заблокируется электрическая цепь розжига, включится вентиляция топки, в приборе полностью исключена возможность повторного розжига.

            В отличие от ранее выпускаемых  устройств управления, в которых  средства сигнализация фактически  ограничиваются набором лампочек или светодиодов, снабженных надписями, КСУМ 6432 позволяет выводить на встроенный ЖК-дисплей контекстную информацию в естественной форме    - в виде сообщений на русском языке. Такое решение, во-первых, положительно влияет на действия оператора в экстремальных ситуациях, - прибор информирует его о состоянии технологического оборудования, помогая принимать точные решения. Во-вторых, облегчается работа наладчиков - при выполнении любой операции, все ее этапы сопровождаются поясняющими надписями, что облегчает понимание происходящих процессов, и сокращает время наладки оборудования.

            В случае отказа оборудования  в памяти изделия сохраняется  первопричина отказа. Имеется возможность  просмотра всего списка причин. Чтобы повторно разжечь котел, необходимо устранить причину отказа.

            В составе КСУМ 6432 имеются средства  для вывода данных на удаленный  компьютер, что позволяет строить  распределенные информационные  системы, как для целей диспетчеризации, так и для учета расхода  энергоносителей.

           Система автоматического регулирования  может быть реализована как  позиционная, так и на основе  ПИД-регулирования. Кроме того, КСУМ 6432 позволяет осуществлять ручное  управление заслонками при помощи  кнопок, расположенных на его  лицевой панели.

            Водогрейный котел ВК-4500 с температурой  воды 115ºС предлагаю оборудовать  приборами ООО КБ “АГАВА”  г.Екатеренбург:

- для непрерывного контроля  температуры воды на выходе  из котла, термопреобразователь  медный ТС-035-50М;

- термопреобразователь платиновый ТС-035-50П для непрерывного контроля температуры дымовых газов, диапазон работы от 0 до500 0С;

- термопреобразователь  медный ТС 125-50М, для измерения  температуры наружного воздуха.

            Для измерения параметров давления  воздуха, газа и разрежения предлагаю измеритель АДН – малогабаритное изделие, в котором совмещены функции первичного датчика и вторичного прибора.             Измеритель построен на современной элементной базе с использованием технологии лазерной калибровки и микропроцессорной обработки результатов измерений. Применяется в качестве напорометров и тягометров в автоматики защиты газовых котлов и горелок, в качестве преобразователей давления в контурах регулирования мощности и разрежения, для индикации уровня воды в барабане  котла и для контроля положения заслонок.

             Отличительные особенности измерителей:

- измерение давления  и разрежения;

- количество уставок  – до 3-х;

- класс точности – 2,5;

- линейная и цифровая  индикация;

- токовый выход – 4-20 мА (для исполнения 2);

- напряжение питания  – 12…27 вольт;

- потребляемый ток –  не более 75мА;

Измеритель АДН поставляется как самостоятельные изделия рисунок 2.2:

 

 

             Рисунок 2.2 – внешний вид АДН

Так и в составе шкафа КИПиА в сборе КСУМ 6432

 

           Рисунок 2.3 – Внешний вид шкафа КИПиА

          Краткие технические характеристики  измерителей АДН приведены в  таблице 2.3.

 

 Таблица 2.3 - Технические  характеристики измерителей АДН

Условное обозначение	Измеряемый параметр	Диапазон измерений (кПа)
		1	2	3
АДН-10	Избыточное давление	0-2,5	0-5	0-10
АДН-50	Избыточное давление	0-25	0-50	-
АДН-100	Избыточное давление	0-50	0-100	-
АДР-0,25	дифференциальный	0…+/-0,125	0…+/-0,250	-