Проектирование АСУ котла и топливного тракта

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………....2

1  Техническое задание ……………………………………………………….3

2 Техническая часть…………………………………………………………...4

2.1 Выбор и обоснование выбора средств автоматизации ………………..17

2.2 Функциональная схема автоматизации котла ….………………………25

3 Алгоритм работы регулирования  задвижкой…………………………….31

4 Расчет надёжности ………………………………………………………...34

5 Экономическая часть ……………………………………………………...38

Заключение……………………………………………………………………49

Список используемой литературы………………………………………….50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

         Автоматизация технологических  процессов является одним из  решающих факторов повышения  производительности и улучшения  условий труда. Все существующие  и строящиеся промышленные объекты  в той или иной степени оснащаются  средствами автоматизации.

        Средства  автоматизации применяются также  на объектах жилищного строительства  и социально - бытового назначения  в системах кондиционирования  воздуха, дымоудаления, энергосбережения  и т.п.   

     Как известно, в последнее время уделяется повышенное внимание вопросам энергосбережения и безопасности эксплуатации объектов газового хозяйства. Анализ аварий и несчастных случаев, происходящих при эксплуатации котельных агрегатов, показывает, что чаще всего они возникают при нарушении режима их работы и вследствие ненадежности существующих систем автоматики.

        Целью  данного проекта является обеспечение  стабильной, качественной и надежной  работы котлоагрегатов ВА-4500 котельной  службы ТиСТО ОАО ”Нижневартовскавиа”  за счет разработки и внедрения автоматизированной системы управления (АСУ), предназначенной для контроля, управления технологическим процессом и противоаварийной защиты, уменьшение затрат на эксплуатацию оборудования.

        В  данном проекте также рассматривается  вопрос возможности применения комплексов автоматики для различных типов котлов.

Ключевым критерием качества работы АСУТП является стабильность заданных характеристик технологического процесса с учетом противоаварийной защиты для всех стадий технологического процесса.

        Успешная  деятельность ОАО ”Нижневартовскавиа”  в значительной степени зависит  от эффективной и качественной  работы службы (ТиСТО), занимающей  самостоятельное место в его  производственной и организационной  структуре.

        Служба  ТиСТО осуществляет техническую эксплуатацию и организацию ремонта котельной, тепловых сетей, внутренних и внешних водоканализационныхт сетей, установок вентиляции  и кондиционирования воздуха, отведение и очистку хозяйственно-фекальных и производственных вод с целью бесперебойного снабжения объектов авиапредприятия тепловой энергией, технологическим паром, горячей, холодной водой и рационального расходования тепловой энергией, воды и котельного топлива.

 

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ  АСУ водогрейного котла и топливного тракта на котельной ОАО «Нижневартовскавиа»

 

1.1 Общее  описание

 

Настоящий документ содержит технические требования к проектированию АСУ водогрейного котла и топливного тракта на котельной ОАО «Нижневартовскавиа», выполняемого в рамках капитального ремонта.

1.2 Цели создания системы

Повышения качества процесса оперативного управления за счет:

- Автоматизированного предоставления информации о состоянии технологического объекта управления  (ТОУ)  на  всех уровнях управления, включая смежные системы;

- Автоматизированного контроля состояния ТОУ, предупредительной и аварийной сигнализации;

- Автоматизированного дистанционного управления ТОУ с рабочих мест оперативного персонала;

- Автоматического   регулирования   отдельными   технологическими процессами;

Улучшения ведения технологического процесса за счет:

-Автоматизированного расчета технико-экономических  показателей оборудования в режиме  реального времени.

Улучшения условий труда персонала за счет:

- Автоматизации контроля состояния  оборудования  и параметров процессов, предупредительной и аварийной сигнализации.

- Создания инструментальных средств  анализа процессов и диагностики  оборудования.

- Автоматизации формирования отчетной  документации.

- Централизации рабочих мест, разнообразного  и удобного представления оперативной информации,

Реализации дистанционного контроля и управления всем комплексом сооружений на технологических площадках цеха, т.е. превращение технологических установок в автоматизированные технологические звенья, работающие в соответствии с заданиями вышестоящего уровня управления.

       

          1.3 Требования к системе

1.3.1 Требования к системе в целом

 

1.3.1.1 Требования к структуре и функционированию системы

Структура системы должна соответствовать магистрально-модульному принципу построения с сетевой организацией обмена информацией между устройствами и иметь распределенное программное обеспечение и базу данных.

Система должна иметь распределенную иерархическую структуру построения и включать:

• первичные средства автоматизации (измерительные преобразователи и датчики, приборы местного контроля, вторичные приборы, агрегатные средства КИПиА, исполнительные устройства и механизмы) – нулевой уровень системы. 
• Основное назначение: преобразование технологических параметров в информационные сигналы, преобразование управляющих сигналов в управляющие воздействия;
• программно-аппаратные средства на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК) – нижний уровень системы.  Основное назначение:
• сбор и первичная обработка информации;
• реализация алгоритмов автоматического регулирования, программно-  логического управления, защит и блокировок;
• обмен данными с вышестоящим уровнем и реализация команд вышестоящего уровня;
• программно-аппаратные средства диспетчеризации централизованного контроля и управления технологическими процессами котельной  операторского пункта (операторские станции, контроллеры связи, SQL сервер и локальная вычислительная сеть) – верхний уровень системы.  Основное назначение – увязка всех составляющих системы в единую информационно-управляющую систему, реализация функций человеко-машинного интерфейса (мониторинг технологического процесса, оперативное управление технологическим процессом, формирование и ведение истории технологического процесса).

Информационные взаимосвязи между компонентами системы и со смежными системами должны соответствовать стандартным физическим интерфейсам и протоколам связи.

Для подключения к разрабатываемой системе смежных систем и приборов с интерфейсным выходом, последние должны заказываться заказчиком и поставляться в комплекте с протоколами связи.

Связь датчиков и исполнительных устройств (механизмов) с контроллерами должна осуществляться по электрическим кабельным линиям связи.

Система должна предусматривать возможность развития и модернизации по следующим направлениям:

• фоновый самоконтроль компонентов системы (контроллеры, рабочие станции операторов) в процессе функционирования, предназначенный для выявления функциональных отказов, возникающих в процессе функционирования системы;
• контроль компонентов системы при проведении ремонтно-восстановительных работ.

 

2. Требования к персоналу системы и режиму его работы

Пользователями системы являются специалисты (начальник или мастер, технолог) и оперативный персонал (операторы ).

Обслуживание системы должно выполняться специалистами службы КИПиА. Персонал, обслуживающий систему должен обеспечивать:

• администрирование, эксплуатацию, обслуживание, ремонтные и ремонтно-восстановительные работы в соответствии с утвержденным регламентом;
• ведение нормативно-справочной и эксплуатационной документации;
• модернизацию и сопровождение приложений;
• анализ работы системы.

Количество и квалификация персонала, обслуживающего программно-технические средства, определяется в соответствии с нормами обслуживания и соответствующими разделами инструкций по эксплуатации.

Пользователи системы и обслуживающий персонал должны пройти специальный курс обучения для работы на программно-технических средствах системы.

 

1.3.1.3 Показатели назначения

Система должна иметь гибкую структуру, легко адаптироваться к изменению технологической схемы установки, обеспечивать конфигурирование новых контуров измерения, контроля, регулирования и программно-логического управления.

 Разрабатываемая система будет  считаться соответствующей своему  назначению при следующих условиях:

·  обеспечение реализации информационных функций:

 -  автоматический сбор информации от измерительных преобразователей и расчет текущих значений параметров;

 - ручной ввод параметров и показателей ;

 - контроль и сигнализация о нарушениях регламентных и аварийных границ измеряемых и контролируемых параметров;

 - расчет средних показателей установки за определенный период времени (час, смена, сутки, месяц);

 - контроль параметров по вызову;

 - представление информации на устройствах отображения в цифровой и графической форме;

 - регистрация изменений состояния оборудования, выхода параметров за регламентные и аварийные границы;

 - вывод информации на печать.

-  обеспечение реализации управляющих функций:

 - автоматическое регулирование на основе стандартных (П, ПИ, ПИД и др.) законов регулирования;

 - реализация блокировочных зависимостей в соответствии с технологическим регламентом;

 - программно-логическое управление насосными агрегатами, задвижками, отсечными клапанами, вентиляторами;

 - ручное дистанционное управление насосными агрегатами, электрозадвижками, отсечными и регулирующими клапанами.

- обеспечения заданных метрологических характеристик информационных каналов.

Система должна обеспечивать возможность управления установкой в случае несущественных изменений технологии или методов управления путем переналадки контуров управления (ручной режим) силами обслуживающего персонала.

Состав программно-технических средств системы должен предусматривать развитие системы за счет резервирования входов и выходов интерфейсных модулей (до 20%).

 

 

2. Требования к надежности

        Показатели надежности должны отвечать требованиям ГОСТ 24.701-86.

      Система должна быть многофункциональным, восстанавливаемым, ремонтируемым изделием.

В системе нормируются показатели безотказной работы по каждому каналу регулирования, логического управления и измерения технологического параметра.

Показателями аппаратурной надежности для комплекса технических средств системы являются:

· средняя наработка на отказ 4000;

· среднее время восстановления-1 час.

Средний срок службы системы должен быть не менее 10 лет.

Критерием предельного состояния системы является невозможность  восстановления работоспособного состояния при проведении ремонтных  и восстановительных работ вследствие исчерпания ЗИП или экономической нецелесообразности ее восстановления.

Примечание. Время восстановления принято при условии наличия  ЗИП для восстановления системы.

 

1.3.3  Требования безопасности

При монтаже, наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте технические средства системы должны соответствовать общим правилам, установленным для электрических установок документами:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) и  Межотраслевые правила охраны труда  (МОПОТ) – 2001 г.;
• СниП 3.05.07-85  Системы автоматизации.

Электрическая изоляция между отдельными электрическими цепями 220В, 50Гц и корпусом  при температуре окружающего воздуха 20,5 0С  и относительной влажности не более 80% должна выдерживать в течение одной минуты действие испытательного повышенного напряжения  1000В промышленной частоты.

Электрическая изоляция между отдельными электрическими цепями и корпусом  при температуре окружающего воздуха 20,5 0С  и относительной влажности не более 80% должна быть не менее  0,5 Мом согласно ПЭУ.

В конструкции шкафов системы должен быть предусмотрен элемент, позволяющий заземлять изделие.

Требования безопасности к составным частям системы автоматизации в отношении изоляции токоведущих частей, блокировок и защитному заземлению должны соответствовать  ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12997-84  и  ГОСТ 25861-83.