Котельная установка с водогрейными котлоагрегатами

Оглавление
Введение
1 Общая характеристика объекта
1.1 Характеристика объекта
1.2 Описание технологического процесса
2 Автоматизация процесса
2.1 Структура и функции системы автоматического управления технологическим процессом
2.2 Описание функциональной схемы автоматизации
2.3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня
3 Программируемый логический контроллер
3.1 Назначение микропроцессорного контроллера
3.2 Выбор микропроцессорного контроллера
3.3 Выбор конфигурации контроллера
4. Расчет системы автоматического регулирования
4.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора
4.2 Расчет оптимальных настроек регулятора
Заключение
Список использованных источников

1.1 Характеристика объекта
Главным видом топлива в котельной есть природный газ, резервным – мазут.
Водоснабжение котельной выполняется из водопровода города, и обслуживается компанией «Уренгойгорводоканал».
Воздух на котельную подается с улицы и прямо с котельного помещения с поддержкой дутьевых вентиляторов.
Тяга дымовых газов реализовывается дымососами, что установленные отдельно для любого избранного котла.
Для систем отопления и вентиляции теплоснабжение является закрытым. Качественное регулирование согласно отопительного графика с температурой 70 – 95 оС.
Подпитка котлов совершается химически очищенной и деаэрированной водой с температурой 85 оС.
Обратная сетевая вода поступает на сетевые насосы, далее в водогрейные котлы, где приобретает требуемые параметры и подается в прямую магистраль на нужды теплоснабжения потребителей города. Подпиточная вода для теплосети приготавливается в вакуумном деаэраторе и аккумулируется в баках-аккумуляторах запаса воды.
...

1.2 Описание технологического процесса
Устройство котла и его важнейших частей обязана обеспечить надежность, долговечность и безопасность нормальной работы на параметрах, которые рассчитаны в течение ресурса, что рассчитанный, безопасной работы котла, принятого в техническом задании, а также вероятность технического освидетельствования, очищения, промывания, ремонта и эксплуатационного контроля металла.
Внутренние устройства в паровой и водяной части барабанов котлов, препятствующие осматриваемых поверхности, а также проведению дефектоскопического контроля, должны выполняться съемными.
Допускается располагать в барабане приварные элементы для крепления внутренних устройств. Организация-изготовитель обязана в инструкции по монтажу и эксплуатации указать порядок съема и установки этих устройств.
Конструкция и гидравлическая схема котла, пароперегревателя и экономайзера должны обеспечивать надежное охлаждение стенок элементов, находящихся под давлением.
...

2.1 Структура и функции системы автоматического управления технологическим процессом
В систему автоматического управления задаются данные по давлению. Система автоматического управления сравнивает фактическое давление с заданным и в случае если фактическое давление меньше чем на 1Атм подается сигнал на включение последующего агрегата. В случае если фактическое давление превышает заданное на давление дополнительного агрегата (в последовательном соединении насосов), то автоматически отключается последний включенный насос.
При аварии нефтеперекачивающего агрегата подается сигнал на блок контроля и управления, который в последующем передает сигнал на контроллер САУ. При обнаружении утечки сигнал поступает на контроллер, который в свою очередь через блок контроля и управления переходит на ручной режим с сопутствующим аварийным сигналом.
Определенное число датчиков установлено вдоль трубопровода для ее защиты по всей протяженности.
...

2.2 Описание функциональной схемы автоматизации
Функциональная схема автоматического контроля и управления содержит упрощенное изображение технологической схемы автоматизируемого процесса или агрегата. На функциональной схеме изображаются системы автоматического контроля, регулирования, дистанционного управления, сигнализации, защиты и блокировок. Все элементы систем управления показываются в виде условных изображений и объединяются в единую систему линиями функциональной связи. Нанесенные на условные изображения буквенные обозначения отражают функции, выполняемые аппаратурой управления.
...

2.3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня
1- давление газа после ГРУ – АДН-10.2; 
2- контроль герметичности – АДН-10.2;
3- давление воздуха перед горелкой - АДН-10.2;
4- давление газа перед горелкой - АДН-10.2;
5- давление в топке – АДН-10.2;
6- разрежение в топке для защиты и регулирования – АДР-0.25.2; 
7- разрежение за котлом – АДР-0.25.2
8- дымосос;
9- исполнительный механизм дымовых газов;
10- исполнительный механизм газа;
11- рабочий клапан;
12- главный клапан;
13- исполнительный механизм воздуха;
14- вентилятор;
15- давление пара - АДН-10.2;
16- уровень воды в барабане – АДУ-01.
Семейство приборов АДМ-100 позволяет получать исчерпывающую информацию об избыточном  давлении жидкостей, паров и газов: визуальную (с циферблата), аналоговую (ток 4-20мА) и дискретную (в зависимости от модификации).
...

3.1 Назначение микропроцессорного контроллера
Термином программируемый микропроцессорный контроллер (ПМК) обозначают изделия группы устройств преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, реализованных на базе микропроцессорной техники и являющихся по сути специализированными управляющими микроЭВМ для работы в локальных и распределенных системах управления в реальном времени в соответствии с фиксированным набором рабочих программ, размещенным в ПЗУ, а не в ОЗУ.
Особенности программируемых микропроцессорных контроллеров, отличающие их от мини- и микроЭВМ:
• проблемно-ориентированное программное обеспечение на конкретную задачу или на набор задач;
• схожесть физической структуры ПМК различных назначений;
• программирование ПМК в процессе их изготовления, поэтому изменение программы работы (обычно это делается редко), настройка, реконфигурация и т.п.
...

3.2 Выбор микропроцессорного контроллера
В процессе выбора МПК автоматизированной системы управления (АСУ ТП), прежде всего, необходимо определиться с hardware и software характеристиками контроллера. Следующий этап выбора — оценка соответствия выбранного микроконтроллера заданным системным требованиям. Последнее — оценка стоимости, доступности средств разработки прикладного программного обеспечения для создания гибких АСУ ТП, развитая служба поддержки и сопровождения.
Основные критерии выбора микропроцессорного контроллера автоматизированной системы управления:
I. Пригодность для решения поставленной прикладной задачи.
A. Доступное число входов-выходов.
B. Доступность требуемых периферийных устройств (последовательные порты ввода/вывода, RAM, ROM, A/D, D/A и т.д.).
C. Достаточная вычислительная мощность микропроцессорного модуля (CPU).
II. Перспективы дальнейшего развития производителя. Для построения серьезных АСУ ТП не логично применять устройства так называемых «фирм-однодневок».
...

3.3 Выбор конфигурации контроллера
Монтажные шасси Modicon M340
• Монтажные шасси являются основой платформы автоматизации Modicon M340, они используются для установки всех модулей в ПЛК
• Монтажные шасси Modicon M340 можно монтировать на панель, пластину или DIN-рейку
• Монтажные шасси Modicon M340 оборудованы шинами Bus-x, предназначенных для распределения питания, данных и служебных сигналов по всему ПЛК. Поддерживается "Горячая установка"

Процессорные модули Modicon M340
Стандартный и усовершенствованный процессорные модули платформы автоматизации Modicon M340 обеспечивают полноценное управление всем монтажным шасси ПЛК, оснащенным максимум 11 слотами под установку:
• модулей дискретного ввода/вывода
• модулей аналогового ввода/вывода
• специализированных модулей (счетного, связи по Ethernet TCP/IP и др.
...

4.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора
Требования к системе автоматического управления (САУ):
• поддержание температуры в пределах 140 С;
• система должна работать в автоматическом и ручном режиме;
• отображение изменения температуры на мониторе компьютера или на промышленном щите;
• регистрация значений температуры на компьютере;
• отображение степени открытия клапана на мониторе компьютера или на промышленном щите;
• отображение задания на мониторе компьютера;
• вывод на экран настройки регулятора;
• ПИ закон регулирования;
среднее время наработки САУ на отказ не менее 35000
На рис. 1 изображена структурная схема САУ температуры.

Рис.1 - Структурная схема САУ

Рис.
...

4.2 Расчет оптимальных настроек регулятора

Параметрическая оптимизация разработанной АСР заключается в нахождении оптимальных параметров настройки регулятора, обеспечивающих наилучшее значение критерия качества переходного процесса. В зависимости от поставленных перед автоматической системой регулирования задач критериям качества могут быть время регулирования, интегральные оценки.
Для улучшения процесса регулирования необходимо использовать регулятор отрабатывает пропорционально-интегральный закон регулирования.
0,3 Тоб Тоб=43.5

A()

0.1
0.343
-127.458
0.2
0.103
-161.198
0.3
0.046
-177.392
0.4
0.025
-188.223
0.5
0.016
-196.538
0.6
0.01
-203.334

АіСі=ОАі/wiTi

A1C1
A2C2
A3C3
A4C4
A5C5
A6C6
0.1
0.263
0.158
0.113
0.088
0.072
0.066
0.2
0.039
0.024
0.017
0.013
0.011
9.866e-3
0.3
0.012
7.05e-3
5.036e-3
3.917e-3
3.204e-3
2.937e-3
0.4
0.193
0.116
0.083
0.064
0.053
0.048
0.5
3.831e-3
2.299e-3
1.642e-3
1.277e-3
1.045e-3
9.579e-4
0.6
2.043e-3
1.226e-3
8.758e-4
6.811e-4