Автоматична система регуляції температури пари на виході з котла-утилізатора

Опис видів котлів-утилізаторів і характеристика автоматичної системи регуляції температури перегрітої пари на виході з котла-утилізатора КУ-80. Розрахунок метрологічних характеристик вимірювальних каналів АСР. Структурна схема функцій і надійності АСР.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

11

ЗМІСТ

Вступ

1. Характеристика ТОУ

1.1 Короткий огляд видів котлів-утилізаторів

1.2 Котел-утилізатор КУ-80

2. Огляд і аналіз систем управління технологічним об'єктом

3. Опис структури АСР і автоматизованих функцій

4. Основні рішення з автоматизації ТОУ

4.1 Технологічний контроль

4.2 Автоматичне регулювання

4.3 Технологічна сигналізація, захист і блокування

4.4 Живлення засобів вимірювання і автоматизації

5. Розрахункова частина

5.1 Розрахунок метрологічних характеристик вимірювальних каналів АСР

5.1.1 Вимоги до метрологічного забезпечення АСР

5.1.2 Структурна схема вимірювальних каналів АСР

5.1.3 Розрахунок відносної і абсолютної похибки вимірювальних каналівАСР

Висновки

5.2 Розрахунок надійності функціонування АСР

5.2.1 Вимоги до надійності реалізації функцій АСР

5.2.2 Структурна схема надійності реалізації функцій АСР

5.2.3 Розрахунок надійності реалізації функцій АСР

Висновки

5.3 Розрахунок динаміки САР.

5.3.1 Вимоги до якісних показників функціонування САР

5.3.2 Апроксимація перехідної характеристики об'єкту управління

5.3.3 Розрахунок регулятора САР

5.3.4 Розрахунок промислового регулюючого блока

5.3.5 Моделювання і аналіз чутливості САР

Висновки

5.4 Розрахунок виконавчої частини САР

5.4.1 Вимоги до витратної характеристики регулюючого органа АСР

5.4.2 Вибір типорозміру регулюючого органа за його умовною пропускною здатністю

5.4.3 Вибір типу і моделі виконавчого механізму

Висновки

6 . ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

Висновки

СПИСОК літератури

Вступ

В даній атестаційній роботі представлена автоматична система регулювання температури перегрітої пари на виході з котла-утилізатора. Об'єкт керування - котел-утилізатор типу КУ-80 паропродуктивністю 50 т/год. Котел-утилізатор КУ-80 призначений для вироблення перегрітої пари на основі використання фізичного тепла газів, що виходять з мартенівських, нагрівальних та інших технологічних печей. Встановлюється безпосередньо за печами [25].

Температура має задовольняти діючим нормам і правилам, є одним з основних параметрів нормального функціонування котла. Для надійної й економічної роботи котлоагрегату необхідний достатній рівень автоматизації основних і допоміжних процесів. Найбільш успішно ці задачі вирішуються при сполученні автоматизації установки з відповідною централізацією керування устаткуванням і контролю за його роботою.

АСР температури перегрітої пари, що розглядається, побудована на базі комплексу технічних засобів регулювання «КАСКАД», який має високу надійність пристроїв та ефективність роботи.

Вихідні данні до проекту:

тиск живильної води на вході ;

витрата живильної води на вході ;

температура перегрітої пари на виході ;

тиск перегрітої пари на виході ;

паропродуктивність ;

рівень води в барабані котла [6].

1. Характеристика ТОУ

1.1 Короткий огляд видів котлів-утилізаторів

В даний час існують поняття котли-утилізатори і енерготехнологічні котли в залежності від їхньої ролі в основному технологічному процесі.

До котлів-утилізаторів відносяться установки, без яких основний технологічний процес може протікати без змін. До них відносяться котли-утилізатори на запічних газах.

До енерготехнологічних котлів відносяться установки, без яких основний технологічний процес не може протікати чи зазнає істотних зміни при їхньому відключенні. До таких відносяться системи примусового охолодження технологічних агрегатів, а також котли для охолодження продукційних потоків.

Однак такий розподіл чисто умовний, тому що котли-утилізатори, встановлені на запічних газах, незважаючи на те, що технологічний процес може здійснюватися і без них, здійснюють свій вплив на параметри технологічного агрегату. Завдяки встановленню котла-утилізатора, наприклад за мартенівськими печами, збільшується виплавка сталі до 5%, за печами кольорової металургії поряд з економією палива значно поліпшуються технологічні показники процесів виготовлення сировини.

Крім того, усі ці агрегати виконують певну роль у захисті екологічного середовища. Наприклад, содорегенераційні котли (СРК) застосовуються для спалювання чорних лугів, які є шкідливими викидами [23,25].

Таким чином, використання вторинних енергоресурсів (ВЕР) будь-яких видів у технологічних процесах пов'язане з підвищенням енергетичної ефективності, поліпшенням показників технологічних процесів і умов захисту навколишнього середовища, тобто в єдиний процес зведені технологія й енергетика. Тому доцільно вживати один термін - енерготехнологічні котли й установки.

Енерготехнологічні котли можна класифікувати:

- по галузям промисловості, у яких використовуються ВЕР (котли для чорної, кольорової металургії, хімічної промисловості; сірколужного й азотного виробництва, целюлозно-паперової, будівельної, нафтопереробної нафтохімічної промисловості);

- за рівнем температур використовуємого в котлах теплоносія: високотемпературні (з температурою газів перед охолодженням у котлі > 1000° С) і низькотемпературні (з температурою газів < 1000° С) [6];

- по технологічним агрегатам, за якими чи в яких встановлюються тепловикористовуючі котли (за мартенівськими печами, конвертерами, випалювальними з киплячим шаром, фьюмінговими, нагрівальними, шлаковигонними, прокалюючими, шахтними, відбиваючими печами, за печами киснево-осадкової плавки, сухого гасіння коксу і т.п. );

- по способу передачі тепла в поверхнях нагрівання:

1) конвективні (тепло від газів переважно віднімається конвекцією);

2) радіаційні (тепло переважно віднімається радіацією);

3) радіаційно-конвективні (тепло віднімається радіацією і конвекцією);

- по конструктивній ознаці:

1) газотрубні;

2) водотрубні (із примусовою чи природною циркуляцією пароводяної суміші) [21].

В усіх без винятку установках одним з головних факторів є вибір виду і параметрів охолоджуючого середовища. У більшості випадків в колах, що використовують ВЕР, застосовують хімічно знесолену воду і виробляють насичену чи перегріту пару.

Вибір параметрів пари визначається властивостями теплоносія, його хімічним складом (запиленість, корозійна активність), а також кількістю тепла, що міститься в газах, що відходять; можливостями використання тепла на місці (тепловою схемою технологічного процесу) на технологічні потреби, вироблення чи теплопостачання електроенергії; наслідками, до яких приведе розрив труб поверхонь нагрівання; кількістю виробленої пари та ін. [9].

У зв'язку з цим вибору параметрів пари для кожного об'єкта використання повинна бути приділена велика увага. Все залежить від умов, в яких проводиться техніко-економічне обґрунтування вибору параметрів. Наприклад, в сіркокислотній промисловості нижня межа тиску охолоджуючого середовища встановлюється виходячи з корозійної здатності охолоджуваних газів, обумовленої точкою роси на поверхні нагрівання, і приймається не нижче 4 МПа. Верхня - умовами раціонального використання пари. Довгий час через відсутність споживача пари на сіркокислотних заводах пар скидався в атмосферу. Виниклі на заводах виробництва барвників виявилися могутніми споживачами технологічної пари. На заводах, де виробляється значна кількість пари, були встановлені парові турбіни, що виробляють електроенергію [21,25].

В даний час для різних замовників параметри погоджуються індивідуально в залежності від схеми споживання (теплового балансу). Розробка заходів для використання пари за рахунок ВЕР на технологічні потреби, вироблення електроенергії, теплопостачання, комбіновані схеми вимагає детального вивчення теплових балансів виробництв і розробки типових рішень з урахуванням техніко-економічного обґрунтування по використанню пари від котлів. Параметри пари також залежать від стабільності роботи (технологічного режиму) основного агрегату-печі [9].

Техніко-економічне обґрунтування повинне проводитись при виборі типу котла для кожного конкретного випадку.

Більшість котлів-утилізаторів встановлюється за металургійними печами в чорній і кольоровій металургії. В чорній металургії вибір параметрів пари визначається насамперед тепловою схемою її використання, і в основному це 1,8 і 4 МПа з невеликим перегрівом (350- 440°С). В кольоровій металургії, содорегенераційній промисловості і сіркокислотній, в яких в газах, що відходять, містяться окисли сірки й інші корозійно-активні речовини, тиск охолоджуючого середовища вибирається з умови, щоб температура поверхонь нагрівання...