Проектирование АСУ котла и топливного тракта

          На графике рис.2 определена зависимость  уставки регулирования от температуры  наружного воздуха. Оператор настраивает  значение температуры наружного  воздуха и величину уставки  в точках перегиба «1» и «2»  графика.

 

 

           Рисунок 2.8 - зависимость уставки  регулирования от температуры  наружного воздуха

           При изменении температуры наружного  воздуха в интервале между  точками «1» и «2», уставка меняется  по линейному закону. При понижении температуры наружного воздуха ниже указанной в точке «1» уставка сохраняет значение, выбранное для точки «1». При увеличении температуры наружного воздуха выше указанной в точке «2» уставка сохраняет значение, выбранное для точки «2».

           Первым действием по розжигу после продувки котла является установка заслонок газа, воздуха и заслонки шибера дымохода в положение «Закрыто»;

          Одновременно начинается первая  фаза процесса проверки герметичности  клапанов (поз.2-1,2-2,2-3) автоматоматом  герметичности АКГ-01.1 (поз.2) - закрывается клапан свечи безопасности, анализируется давление газа в точке, расположенной между основным и рабочим отсечным клапаном;

 – вторая фаза  контроля герметичности клапанов - открывается первый отсечной  клапан, давление газа должно быть больше минимального;

- третья фаза контроля  герметичности клапанов - закрывается  первый отсечной клапан, свеча  безопасности закрыта, давление  газа в течение заданного времени  не должно упасть меньше минимального  значения;

– открытие первого отсечного клапана для продувки газопровода через свечу безопасности, включение запального трансформатора. Циклограмма работы АКГ показана на рисунке 2.9.

            На выходе из котла устанавливается  термопреобразователь (поз.12).Измеряемая  величина контролируется постоянно, и при достижении температуры 1050С срабатывает звуковая и световая сигнализация, при1100С микропроцессорный контроллер прекращает подачу топлива и включает вентилятор на продувку топочной камеры, шибер дымососа открывается полностью.

             При работе контроллер анализирует  сигнал от датчика температуры  дымовых газов ТС 350-50П (поз.9). В  случае превышения заранее заданной  уставки (200ºС), формируется сигнал  предупредительной сигнализации  в виде прерывистого звукового  и светового сигналов. В режимах работы изделия «Вентиляция», «Прогрев» и «Работа» дополнительно на дисплее во второй строке выводится сообщение:

T ДЫМ.ГАЗОВ > MAX.

          Для снятия предупредительной  звуковой сигнализации нужно  нажать кнопку с символом колокольчика, при этом отключится звонок громкого боя и восстанавливается текущее рабочее сообщение. Если температура дымовых газов остается выше заданной уставки, то сигнал предупредительной сигнализации будет повторяться каждые 10 минут.

          Безопасность котла от повышения давления воды на выходе осуществляет Метран–100-Ех-ДИ (поз.10-1). При достижении давления в 0,7МПа срабатывает звуковая и световая сигнализация. Метран подключается к контролеру через цифровой измерительный прибор АДИ (поз.10-2).                      

          Для индикации наличия пламени и формирования дискретного сигнала для автоматики защиты устанавливается датчик-реле в исполнении АДП-01.1 (роз.6). При погасании пламени горелки, возникновении аварийной ситуации или выходе контролируемого параметра за допустимые пределы, выполняются следующие действия:

 

• Силовые выходы, управляющие клапанами подачи топлива (кроме клапана свечи безопасности), размыкаются или остаются в разомкнутом состоянии; клапан свечи переводится в открытое состояние;

   • Выходы, управляющие  работой трансформатора электрозапальника, размыкаются или остаются в  разомкнутом состоянии;

• Выходы, управляющие аварийным звуковым сигналом (Звонок), – замыкаются или остаются замкнутыми;

• Выходы, управляющие аварийным световым сигналом (Авария), – замыкаются или остаются замкнутыми;

• включается или остается включенным дистанционный сигнал аварии – «Авария –2»;

• заслонки исполнительных механизмов устанавливаются или остаются в положение, соответствующее режиму вентиляции;

• на индикатор выводится сообщение о первом событии, вызвавшем аварийное отключение. Характер подсветки аварийного сообщения – прерывистый. (Подсвет текущих рабочих сообщений – непрерывный).

            При ручном розжиге котла, запуск электродвигателя  вентилятора (поз.5-в) и дымососа (поз.7-в) производится с помощью кнопочного поста (поз.5-а,5-б-вентилятор,поз.7-а,7-б-дымосос).                                      

            Теплосчетчик MULTIKAL UF производит учет количества тепловой энергии, объема и параметров теплоносителя системы теплоснабжения в подающем трубопроводе (преобразователь расхода ULTRAFLOW, поз.13.1-а,13.1-б,13.2-в),индикацию температуры термопреобразователи температуры РТ500,поз.14,15) и разность температур  в подающем и обратном трубопроводе.

Визуальный контроль давления осуществляется также техническими манометрами МП-4-У установленными на топливном тракте (поз.18,19,20) и технологическом трубопроводе (поз.17,16).

СОУ-1 (поз.21) Газоанализатор выполняет функцию безопасности, производя анализ на загазованность в помещении котельной по превышению ПДК.

 

 

        3.Алгоритм работы регулирования задвижкой

 

        Автоматизированное управление  приводом задвижки выполняется  с помощью стандартных логических блоков, входящих в состав программно-аппаратных средств и реализующих алгоритм типовой функции контроля и управления задвижкой, а также с помощью свободно программируемых алгоритмов, формирующих для блоков входные команды и сигналы.

 

 

        В алгоритме блоков содержится вся необходимая логика контроля, блокировок и управления для решения следующих задач:

- обработки входных  команд и сигналов;

- формирования и вывода команд управления;

- контроля исправности  выходных цепей команд;

- контроля времени выполнения команд;

- ввода сигналов  конечных выключателей задвижки  и моментной муфты и контроль  их исправности;

- контроля исправности схемы управления задвижкой;

- квитирования;

- логики отображения;

- логики сигнализации;

- дистанционного  управления с операторской станции.

       Блок воспринимает команды "ОТКР/ЗАКР" от устройств дистанционного управления (операторские станции), алгоритмов автоматического управления (пошаговых программ, блокировок), технологических защит, запоминает их, обрабатывает с учетом заданного приоритета, и в результате формирует выходные команды на открытие/закрытие задвижки, а также информацию о состоянии задвижки для передачи ее другим потребителям и отображения на устройствах оперативного контроля и дистанционного управления.

 

        В типовых схемах управления задвижками используют следующие стандартные дискретные входные сигналы (в общем случае):

- сигнал конечного  выключателя задвижки "ЗАКР" (FB_CLOSE);

- сигнал конечного  выключателя задвижки "НЕ ЗАКР" (FB_NCLOSE);

- сигнал конечного  выключателя задвижки "ОТКР" (FB_OPEN);

- сигнал конечного  выключателя задвижки "НЕ ОТКР" (FB_NOPEN

 

4.Расчет надежности АСУ водогрейного котла и топливного тракта на котельной ОАО «Нижневартовскавиа» 
       Таблица1

№ п/п	Наименование	Количество
1	АРМ диспетчера	1
2	Датчик разрежения АДН-10	1
3	Термопреобразователь платиновый ТС-035-50П	3
4	Датчик избыточного давления Метран-100-Ex Ди	2
5	Датчик перепада давления взрывозащищенного исполнения. EJX110A-EMS5N-919NB/ KF2/QR/ SAMI3150(M3G) TS4	3
6	датчик-реле в исполнении АДП-01.1	1
7	Датчик реле протока CALEFFI	1
8	Модуль аналоговых входов 8×4…20mA	4
9	Модуль дискретных входов/выходов 16/8×24VDC	4
10	Клеммные соединения	58
11	комплекс автоматики КСУ-ЭВМ (КСУМ-6432)	1

 

       Таблица 2

п/п	Наименование	n	Т, ч	, ч-1	, ч-1
1	АРМ диспетчера	1	50000	0,6	0,6
2	Датчик разрежения АДН-10	1	87700	1,14025	1,14025
3	Термопреобразователь платиновый ТС-035-50П	3	32000	0,025	0,075
4	Датчик избыточного давления Метран-100-Ex Ди	2	50000	2,5	5
5	Датчик перепада давления взрывозащищенного исполнения. EJX110A-EMS5N-919NB/ KF2/QR/ SAMI3150(M3G) TS4	3	100000	2	6
6	датчик-реле в исполнении АДП-01.1	1	45000	1	1
7	Датчик реле протока CALEFFI	1	50000	0,6	0,6
8	Модуль аналоговых входов 8×4…20mA	4	150000	0,11667	0,46668
9	Модуль дискретных входов/выходов 16/8×24VDC	4	50000	0,5	2
10	Клеммные соединения	58	200000	0,08	4,64
11	комплекс автоматики КСУ-ЭВМ (КСУМ-6432)	1	250000	0,4	0,4

 

Система спроектирована на высоконадежных элементах, имеющих интенсивность отказов порядка 10-5  ч-1. Поэтому в модели надежности можно использовать пуассоновский поток, который характеризуется следующими основными свойствами:

• свойством стационарности;
• свойством отсутствия последействий;
• свойством ординарности.

В этом случае распределение времени наработки до отказа подчиняется экспоненциальному закону и будет определяться по формуле:

                                           ,                                           

где   – интенсивность отказов системы.

В технической литературе для большинства элементов, в качестве показателя надежности, приводится среднее время наработки на отказ, которое связанно с интенсивностью отказов элементов системы соотношением:

                                                        

где  Тi – время наработки на отказ i-го элемента, ч.

Перечень элементов и их интенсивность отказа представлены в таблице 2. Время наработки на отказ элементов системы берется из технических характеристик элементов, источники которых также приведены в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

 

Определим среднее время наработки на отказ системы объектов в целом:

где .

Среднее время наработки системы на отказ  Тср.с=4561,6422 ч., что не удовлетворяет заданным требованиям по надежности, поэтому существует необходимость резервировать оборудование.

 

 

 

Обеспечение требуемого уровня надежности

Для обеспечения требуемого уровня надежности следует применить скользящее ненагруженное резервирование. В первую очередь необходимо зарезервировать наименее надежные элементы.

Структурная схема представлена на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1

Среднее время наработки на отказ Tср.с=5304,5318 ч., что удовлетворяет заданным требованиям по надежности. Таким образом, проектируемая система является высоконадежной, т.к. Тср > 5000 часов.

Расчет и анализ коэффициента готовности

Одним из важнейших показателей надежности, согласно, характеризующих надежность восстанавливаемых систем, является коэффициент готовности Кг, который находится по формуле :

где 

Tср – среднее  время наработки на отказ, ч;

Tв – время  восстановления после отказа, ч.

Согласно вычислениям, приведенным выше, среднее время наработки до отказа составляет Tср=5304,5318 часов. Временем восстановления информационно-управляющей системы АСУ ТП является время замены отказавшего устройства (чаще всего заменяются платы). Для замены элемента, согласно ТЗ, потребуется не более 1 часа.

Таким образом, зная все необходимые данные, определим коэффициент готовности системы по формуле:

 

.Кг=5304,5318/5304,5318+1=0,99981