Краткое описание технологического процесса



Министерство образования и науки

Донецкой народной республики

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Донецкий политехнический техникум»

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Тема:Разработать автоматическую систему регулирования расхода раствора NaCl в котле

 

 

Курсовой проект                                                 

студента 3курса группыАП 14 – 2

Димитрюка Д. Д.

Дисциплина «Технология формирования систем автоматического управления типовых технологических процессов, средств измерений, несложных мехатронных систем и устройств»

Специальность15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Руководитель курсового проекта: преподаватель электротехнических дисциплин

_______ Кротова О.А.

 

Оценка_________________

 


З А Д А Н И Е

Для курсового проектирования по предмету ________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Учащемуся специальности___________________________ курса__ группы_________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

тема задания_________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Исходные данные

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Курсовой проект на указанную тему выполняется студентом техникума в следующем объёме:

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Введение___________________________________________________________________________

1. Общая часть.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Расчетная часть проекта________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и охране окружающей среды___________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Графическая часть проекта

Лист 1._____________________________________________________________________________

Лист 2._____________________________________________________________________________

Рекомендуемая литература

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Выполнения курсового проекта

п/п

 

Содержание работ

Примерный

объём

работы в %

Месяцы и дни выполнения

                     
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           
                           

 

 

Дата выдачи «____» «__________________» 20_____ г.

Срок окончания «____» «__________________» 20_____г.

 

Преподаватель ________________________ (Кротова О.А.)

 

Председатель предметной комиссии ______________(Корощенко Л.Н.)

 

Настоящее задание подшивается к пояснительной записке выполненного курсового проекта.


Реферат

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

 

52стр. 6рис. 2  таблицы   1  приложение    6  источников

 

 

Объектом рассмотрения данного проекта является барабан котла.

Цель проекта – разработать автоматическую систему регулирования расхода раствора NaCl в котле.

В общей части дано краткое описание технологического процесса, рассмотрен барабанный паровой котел как объект регулирования, выбраны и обоснованы контролируемые и регулируемые параметры, выбраны современные КИП и средства автоматизации.

В курсовом проекте выполнен расчет одноконтурной АСР расхода, построена кривая разгона, выбран закон регулирования.

 

Разработаны мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и охране окружающей среды.


Содержание

Введение. 2

1. Общая часть. 2

1.1 Краткое описание технологического процесса. 2

1.2 Паровой котел как объект автоматизации. 2

1.3 Выбор параметров контроля и регулирования. 2

1.4 Выбор и обоснование средств автоматизации. 2

Спецификация на приборы и автоматику (КИП и А) …………………………23

1.5 Разработка функциональной схемы регулирования. 2

1.6 Разработка принципиальной электрической схемы узла регулирования. 2

2. Расчетная часть. 2

2.1 Построение кривой разгона ОР. 2

2.2 Выбор регулятора и закона регулирования. 2

3. Мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и окружающей среды.. 2

3.1. Инструкция по технике безопасности для обслуживающего персонала КИП и А 2

3.2 Мероприятия по охране окружающей среды.. 2

3.3 Мероприятия по противопожарной технике безопасности. 2

Список использованных источников. 2

ПРИЛОЖЕНИЕ А – НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ.. 2

 

Введение

В настоящее время происходит ускорение темпов развития во всех сферах человеческой деятельности. Предприятия все чаще оказываются в условиях мелкосерийного производства. Острая конкурентная борьба вынуждает их в короткие сроки и с минимальными затратами перестраиваться на выпуск новой продукции в соответствии с запросами рынка.

Программа автоматизации производства оказывается надежным средством, приводящим не только к адаптации предприятий к новым социально-экономическим условиям, но и значительному числу технологических преимуществ, которые обеспечивают значительное увеличение прибавочной стоимости продукции. Кроме того, автоматизация процессов производства помогает выполнять многие, ранее не доступные человеку, технологические операции. Таким образом, внедрение автоматизации способствует общему технологическому прогрессу общества.

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

– сокращение численности обслуживающего персонала;

– увеличение объемов выпускаемой продукции;

– повышение эффективности производственного процесса;

– повышение качества продукции;

– снижение расходов сырья;

– повышение ритмичности производства;

– повышение безопасности;

– повышение экологичности;

– повышение экономичности.

В данном проекте речь пойдёт о автоматизации технологических

процессов. Цель этого проекта – разработка автоматической системы регулирования расхода раствора NaCl в котле.

 

Общая часть

Краткое описание технологического процесса

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1) процесс горения топлива;

2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой;

3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара;

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.

Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а также экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в ,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в данном случае ширмовой и конвективный, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.
Насыщенный пар из барабана под давлением 39 кгс/см поступает в пароперегреватель, где подогревается до нужной температуры 440°С, за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами, и поступает в паровую магистраль, в которой расход перегретого пара составляет 70 м³/ч.

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром, характеризующим баланс, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести к нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег.

Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера.

Барабанам котла с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня воды в барабане котла определяется состоянием материального баланса, то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являютсяизменение расхода питательной воды, изменение парового съема котла при изменении нагрузки потребителя, изменение паровой производительности при изменении при изменении нагрузки топки, изменение температуры питательной воды.

Образовавшиеся в процессе горения дымовые газы отсасываются из топки дымососом. Попутно они проходят через поверхности нагрева обоих ступеней пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя и удаляются при температуре 127°С через дымовую трубу в атмосферу.

Регулирование соотношения газ-воздух необходимо как чисто физически, так и экономически. Известно, что одним из важнейших процессов, происходящих в котельной установке, является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с газом посредством дутьевого вентилятора. Соотношение газ-воздух примерно составляет 1,10.

При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. Не сгоревший газ будет выбрасываться в атмосферу, что экономически и экологически не допустимо. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки, хотя газ будет сгорать полностью, но в этом случае остатки воздуха будут образовывать двуокись азота, что экологически недопустимо, так как это соединение вредно для человека и окружающей среды.

Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом, то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения (примерно 4мм.вод.ст.). При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.

В питательной воде растворены соли, допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в котловой воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам - твердое вещество, кристаллизующееся в котловой воде. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях барабана и коллекторов.

Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой.

Регулирование непрерывной продувки котла в ручном режиме не позволяет оперативно поддерживать требуемый объем продувки, так как регулировку производит оператор по результатам лабораторного анализа, который проводится, в лучшем случае через каждые два часа.

Решением данной проблемы является автоматическая система непрерывной продувки котла (АСНПК), которая позволяет оптимизировать процесс непрерывной продувки. Оптимизация непрерывной продувки позволяет:

- снизить потери котловой воды от 10% (для котлов большой производительности) до 50% (для котлов низкой и средней производительности);

- не допустить превышение концентрации солей сверх допустимого;

- уменьшить влияние "человеческого фактора".

Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом, доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде, тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередьзависит от доли добавочной воды, в которую входит, в частности, доля теряемой продувочной воды.

Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов котла, физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например, при пуске воды из барабана, уровень воды в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция, и пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора, интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела.

Надежность защиты в значительной мере определяется количеством, схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются:

- действующие на останов парогенератора;

- снижение нагрузки парогенератора;

- выполняющие локальные операции.

 


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 398; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!