№ п/п

Наименование параметра

Значение параметра

1

Давление пара

 1,2 МПа

Основной импульс, характеризующий давление пара в уплотнениях турбины, формируется датчиком давления 1а, с которого унифицированный сигнал 4…20 мА поступает на входной аналоговый модуль контроллера КРОСС-500 2а. Контроллер формирует управляющее воздействие для изменения положения вала исполнительного механизма 3а (ИМ), которое через блок ручного управления 2б подается на пусковое устройство 2в, осуществляющее бесконтактное управление исполнительным механизмом, который с помощью механической связи соединен с регулирующим органом.

4. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АСРД. СОСТАВЛЕНИЕ ЗАКАЗНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ

Спецификация представляет собой техническую документацию, в которой отражены все необходимые сведения о приборах и средствах автоматизации объекта.

В заказную спецификацию включаются все приборы, средства автоматизации и вспомогательная аппаратура, изображенные на функциональной схеме автоматизации, а также вспомогательные элементы, не показанные на схеме, но являющиеся их неотъемлемой частью.

4.1 Выбор датчика давления

Преобразователи давления предназначены для работы в системе автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного (ДИ), разряжения (ДВ), давления-разряжения (ДИВ), разности давлений (ДД), гидростатического давления (ДГ), уровня в стандартный  токовый выходной сигнал (20-4мА) дистанционной передачи.

Интеллектуальные датчики давления Метран-150

Интеллектуальные датчики давления серии Метран-150 предназначен для непрерывного преобразования в унифицированный токовый выходной сигнал. Управление параметрами датчика осуществляется с помощью HART-коммуникатора, с помощью клавиатуры и ЖКИ или с помощью AMS.

Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, газовые смеси. Диапазоны измеряемых давлений: минимальный 0-0,025 кПа, максимальный 0-68 МПа. Выходные сигналы: 4-20 мА, 0-5 мА. Основная приведенная погрешность ±0,075 %; ±0,2 % . Диапазон температур окружающей среды от -40 до 80⁰С. Высокая стабильность характеристик. Взрывозащищенное исполнение вида искробезопасная цепь и взрывонепроницаемая оболочка.

Измеряемое давление: 1,2 МПа; выбираем преобразователь давления Метран-150 с верхним пределом измерения 1,6 МПа.

Метран-150 был выбран исходя из ряда преимуществ:

стабильность «нуля»;

стойкость к вибрации;

удобство в эксплуатации;

высокий диапазон перенастройки, позволяющий использовать один      датчик при изменении условий технологического процесса;

высокая устойчивость к электромагнитным помехам;

долговременная стабильность характеристик.

4.2 Выбор регулирующего устройства

В настоящее время в качестве регулирующих устройств в АСР на предприятиях теплоэнергетического комплекса широко используются микропроцессорные контроллеры типа Ремиконт Р-130, КРОСС-500 и Decont-182.

Для реализации функции управления в АСР давления пара в уплотнениях турбины выбираем микропроцессорный контроллер типа КРОСС-500. Контроллер КРОСС-500 обеспечивает: оптимальное соотношение производительность/стоимость одного управляющего или информационного канала, однородность аппаратуры автоматики на предприятии, уменьшает затраты на ЗИП и обучение персонала.

Состав контроллера представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Состав контроллера КРОСС-500

4.3 Выбор средств оперативного управления

В системах автоматизации  и на объектах теплоэнергетики России широко распространены и эксплуатируются блоки комплекса АКЭСР. Каждый блок комплекса представляет собой конструктивно законченное изделие.

В таблице 4.2 приведена характеристика блоков группы устройств оперативного управления комплекса АКЭСР.

Таблица 4.2 - Характеристики блоков группы устройств оперативного управления

Для выбора режима управления выбираем блок управления БРУ-32, т.к. его характеристики, значительно лучше, чем у блока управления БРУ-22 .

Для управления электрическим исполнительным механизмом с однофазным двигателем выбираем пускатель бесконтактный реверсивный типа ПБР-2М.

4.4 Выбор исполнительного механизма (ИМ)

Диаметр трубопровода 80 мм, для выбора исполнительного механизма рассчитываем максимальное значение крутящего момента: . Исходя из условия, что  выбираем исполнительный механизм МЭО - 250/25-0,25.

В комплекте с МЭО работает:  Блок сигнализации положения вала МЭО токовый БСПТ-10М и внутренний источник питания.

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ АСР

Принципиальная электрическая схема определяет полный состав приборов, аппаратов и устройств (а также связей между ними), действие которых обеспечивает решение задач управления, регулирования, защиты, измерения и сигнализации. Принципиальные схемы служат основанием для разработки других документов проекта (монтажных таблиц щитов и пультов, схем внешних соединений и др.)

Эти схемы служат также для изучения принципа действия системы, они необходимы при производстве наладочных работ и в эксплуатации [3].

При разработке принципиальной электрической схемы применялись элементарные электрические цепи и типовые функциональные узлы, в заданной последовательности выполняющие ряд стандартных операций: передачу сигналов от органов управления или измерения к исполнительным органам, усиление сигналов и их сравнение.

)        На основании функциональной схемы автоматизации составляют четко сформулированные технические требования, предъявляемые к принципиальной электрической схеме;

)        Применительно к этим требованиям устанавливают условия и последовательность действия схемы;

)        Каждое из заданных условий действия схемы изображают в виде тех или иных элементарных цепей, отвечающих данному условию действия;

)        Элементарные цепи объединяют в общую схему;

)        Производят выбор аппаратуры и корректируют схему в соответствии с возможностями принятой аппаратуры.

Принципиальная электрическая схема АСР давления пара в уплотнениях турбины представлена на листе ФЮРА.421000.019 Э3.

Получение информации о значении регулируемого параметра технологического процесса осуществляется при помощи измерительного преобразователя давления A1. С выхода измерительного преобразователя унифицированный токовый сигнал 4…20 мА поступает на вход аналогового модуля устройства связи с объектом (УСО) S01. Затем унифицированный токовый сигнал преобразуется в УСО в цифровой код, который далее поступает на центральный процессор S00, обрабатывающий данные о ходе технологического процесса и вырабатывающий управляющие воздействия в соответствии с запрограммированным алгоритмом управления. Далее управляющие воздействия в виде цифрового кода  поступают на дискретный модуль УСО S02, преобразуются в дискретный сигнал и направляются на блок ручного управления (БРУ) А3. БРУ предназначен для коммутации цепей управления. Затем дискретный сигнал 0…24 В усиливается пусковым устройством А4 и поступает на обмотку управления исполнительного механизма (ИМ) А5, после чего вал ИМ начинает вращаться, изменяя положение регулирующего органа. Унифицированный токовый сигнал 4…20 мА с датчика положения выходного вала ИМ поступает на вход аналогового модуля УСО, что обеспечивает контроль положения вала ИМ и балансировку соответствующих сигналов при переходе с одного режима управления на другой.

Обозначение устройств на принципиальной электрической схеме (лист ФЮРА.421000.019) следующее:

А1 - первичный измерительный преобразователь давления типа Метран-150

A2 - микропроцессорный контроллер КРОСС-500;

S00 - центральный процессор контроллера SM2-CPU-1,5;

S01 - аналоговый модуль УСО типа ATI-8;

S02 - дискретный модуль УСО типа DIO1-8/8;

A3 - блок ручного управления типа БРУ-32;

A4 - усилитель мощности типа ПБР-2М;

A5 - исполнительный механизм типа МЭО - 250/25-0, 25.

6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНТАЖНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Разработка монтажной схемы проводится в два этапа. На первом этапе рассмотрим схему соединения внешних проводок. На втором этапе рассмотрим монтажную схему электрических проводок щита.

Цель проектирования монтажной схемы внешних проводок состоит в создании проектной документации для монтажа, эксплуатации средств автоматизации и пневматических линий связи.

Схема соединений внешних проводок - это комбинированная схема, на которой показаны электрические и трубные связи между приборами и средствами автоматизации, установленными на технологическом оборудовании, вне щитов и на щитах, а также подключения проводок к приборам и щитам.

Схема монтажная внешних электрических проводок

Схемы внешних проводок представляют собой проектную документацию, на которой показаны с помощью условных графических изображений все линии связей между приборами, средствами автоматизации, источниками питания и щитами всех назначений.

Разработка схем внешних проводок производится параллельно с разработкой монтажных чертежей, которые выполняют без соблюдения масштаба на основании условных графических изображений и текстовых пояснений.

На схемах сверху поля чертежа размещают таблицу с поясняющими надписями, в которой указаны наименования измеряемых параметров, измеряемой среды, места отбора информационных сигналов, а также позиционное обозначение приборов, в соответствии с функциональной схемой.

Под таблицей с поясняющими подписями располагают условные графические изображения приборов и средств автоматизации, установленных непосредственно на технологическом оборудовании и трубопроводе. Исполнительный механизм МЭО-250/25-0,25 и пусковое устройство ПБР-2М изображены в виде прямоугольников, внутри которых указаны номера зажимов и показаны соединения между ними. В нижней части чертежа в виде прямоугольника изображен щит контроля и управления, внутри которого показана сборка зажимов, и подключение к клеммам колодки жил кабелей.

Монтажная схема электрических проводок щита

На монтажной схеме электрических проводок щита устройства изображены упрощенно в виде прямоугольников. Над прямоугольниками расположены окружности, разделенные горизонтальной чертой. Цифры в верхней части окружности указывают порядковый номер изделия на щите. В нижней части - записаны позиционные обозначения, согласно функциональной схеме АСРД пара в уплотнениях турбины.

Также на чертеже изображены сборки зажимов. Над линиями, приходящими к зажимам, указаны маркировки участков цепей в соответствии с принципиальной и с монтажной схемами АСР.

Схема монтажная представлена на листе ФЮРА.42100.019 С4.

7 ВЫБОР ПРОВОДОВ, КАБЕЛЕЙ И ИМПУЛЬСНЫХ ТРУБ ПРОВОДОК ЩИТА И ВНЕШНИХ ПРОВОДОК

Для электропроводок систем автоматизации применяются изолированные провода и кабели с алюминиевыми или медными жилами. Сечение проводов и жил кабелей цепей управления выбираются по допустимым токовым нагрузкам, потере напряжения и механической прочности. Изоляция, оболочки и наружные покровы кабелей должны соответствовать условиям окружающей среды и принятому способу выполнения электропроводки.

При определении внутреннего диаметра защитной трубы, необходимой для данной конкретной проводки, учитывается диаметр кабеля, проходящего в ней.

Для линий питания выбираем алюминиевые кабели типа АКВВГ с площадью поперечного сечения 2,5 мм², так как они предназначены для больших напряжений. Для информационных линий выбираем кабели типа КВВГ с площадью поперечного сечения 0,75 мм².

В некоторых случаях в резерве остается одна или несколько жил, что идет в разрез с вышеуказанными рекомендациями. Это допускается из-за ступенчатости стандартного ряда количества жил.  Выбор кабелей отражен в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Характеристики проводов и кабелей электропроводки АСР

По рекомендациям, приведенным в нормативных документах, в качестве защиты кабелей выбираем электросварные трубы по ГОСТ 10704-76, которые следует применять в сухих и влажных помещениях, а также при открытой и скрытой прокладке в жарких, пыльных пожароопасных помещениях.

По таблице 11.12 [3] определяем диаметры кабелей, используемых в АСР. Для АКВВГ 4х2,5 d = 10,6 мм; для КВВГ 4х0,75  d = 7,6 мм; для КВВГ 5х0,75 d = 8,3 мм. По таблице 11.38 [3] определяем расчетную формулу внутреннего диаметра защитной трубы для II категории сложности:

 ≥ 1,4·d,

где D - внутренний диаметр защитной трубы, мм; d - диаметр кабеля, мм.

Ближайший больший наружный диаметр трубы выбирается в соответствии с ГОСТ 10.704-91.

Тогда для кабелей АКВВГ

х1  D ≥ 1,4 · 10,6 = 14,84 мм,

ближайший больший  внешний диаметр с учетом толщины стенки  мм

D = 19 мм.

Для кабелей КВВГ 4х0,75

D ≥ 1,4 · 7,6 = 10,64 мм,

ближайший больший  внешний диаметр с учетом толщины стенки  мм

D = 16 мм.

Для кабелей КВВГ 5х0,75

D ≥ 1,4 · 8,3 = 11,62 мм,

ближайший больший  внешний диаметр с учетом толщины стенки  мм

D = 16 мм.

Щиты и пульты систем автоматизации предназначены для размещения на них средств контроля и управления технологическим процессом, контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки, линии связи между ними (трубная и электрическая коммутация).

При проектировании щитов решаются следующие задачи: выбор типа и размера шкафа, определение монтажных зон щитов, компоновки приборов и аппаратуры и т.п.

Учитывая конструктивные особенности, различают несколько типов щитов: щиты шкафные одиночные, двух- и трехсекционные с задними дверьми; щиты панельные с каркасом; щиты шкафные с передней и задней дверью. Выбираем щит типа: шкафной одиночный с задней дверью исполнение I с шириной 600 мм (ЩШ-ЗД-I-600×600-УЛХ4-IP30 ОСТ 36.13-76).

Фасадная панель щита состоит из двух функциональных полей (рисунок 8.1)

Рисунок 8.1 - Функциональные поля щита ЩШ-ЗД

На поле 2 размещаем БРУ-32 и контроллер КРОСС. На высоте 600…1900 мм размещаются функциональные блоки, преобразователи и т.д., поэтому на высоте 1000 мм размещаем блок ручного управления БРУ - 32. На высоте 1300 мм размещаем контроллер КРОСС - 500.

На высоте 300…600 мм на внутренней плоскости изображаются горизонтально расположенные блоки и сборки зажимов.

Поле 1 является декоративным, оно не предназначено для установки приборов и аппаратуры.

Общий вид щита представлен на листе ФЮРА.421000.019 СБ.

9 РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА АСР

Выполним расчет регулирующего органа для регулирования давления пара за РОУ.

Данные для расчета

Среда                                                                             пар

Максимальный расход пара                                          G_max = 280 кг/ч

Давление пара в магистрали                                          Р₀ = 1,2 МПа

Температура пара                                                          Т = 290 ºС

Внутренний диаметр паропровода                               D = 80 мм

Расчет проводим по методике, изложенной в [10, с.279].

По таблицам водяного пара при Р₀ = 1,2 МПа и Т = 290 ºС находим: динамическая вязкость η=1,2456∙10^-5 кгс∙с/м²; плотность пара ρ_пар=846,81 кг/м³.

Определяем гидростатический напор, соответствующий разности уровней верхней и нижней отметок трубопровода:

кгс/м²= -0,09060867 МПа,

 МПа.

Определяем число Рейнольдса при  G_max  по таблице 6.6 [5]:

Определяем условие гидравлической гладкости трубопровода по таблице 6.7 [5]:

,

где =0,1 мм - шероховатость трубопровода.

Так как паропровод в данном случае не является гидравлически гладким, то коэффициент трения λ определяется по рисунку 6.21 [5] в зависимости от   и . При   и   коэффициент трения λ=0,018.

Суммарная длина паропровода:

м.

Находим среднюю скорость в паропроводе при максимальном расчетном расходе:

м/с.

Определяем потерю давления на прямых участках паропровода:

Па.

Определяем потери давления в местных сопротивлениях трубопровода:

По таблице 6.9 и 6.10 [10, с.279] определяем:

Тогда:

Па.

Общие потери давления в линии:

Па.

Определяем перепад давления в РО при максимальном расчетном расходе пара:

МПа.

Очевидно, что при очень малых расходах потери давления в линии является пренебрежимо малой величиной и перепад давления на РО:

МПа.

Таким образом, перепад на РО практически остался неизменным.

Так как , то находим максимальную пропускную способность РО:

м³/ч.

Выбираем односедельный РО с условной пропускной способностью  м³/ч  м³/ч с  по таблице 6.11 [5].

Определяем отношение перепада давления на РО при максимальном расходе:

Так как по условию расходная характеристика должна быть линейной, то при n=0 следует выбрать РО с линейной пропускной характеристикой.

Определяем максимальный расход для выбранного РО:

кг/ч.

Определяем относительные значения расходов:

.

Определяем диапазон перемещения затвора РО с линейной характеристикой при n=0:

.

Выбранный односедельный РО с линейной пропускной характеристикой обеспечивает заданный максимальный расход. Так как , то допускается использование трубы меньшего диаметра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсовой работы по дисциплине «Проектирование систем автоматизации» были изучены основы выполнения проектной документации.  Осуществлено знакомство с типовым техническим оборудованием. Проанализированы и выбраны конкретные параметры разрабатываемой системы. Получены основы принятия технических решений с необходимым обоснованием.

В процессе курсовой работы произведен системный анализ объекта автоматизации, выбрана структура автоматической системы регулирования, разработана функциональная схема, выбраны технические средства АСР и составлена заказная спецификация, разработана принципиальная электрическая схема, спроектирована монтажная схема, т.е. все поставленные цели в задании на выполнение курсовой работы выполнены в полном объеме.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электрических станций: Учебное пособие для вузов / Г.П. Плетнев - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 340 с.

. Проектирование систем автоматического контроля и регулирования: учебное пособие/ А.В. Волошенко, Д.Б. Горбунов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. - 109 с.

. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/ А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

. Контроллер КРОСС: Инструкция по оформлению заказа. - Чебоксары: Изд-во ЗЭиМ, 2001. - 40 с.

. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие/ А.С. Клюев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов; Под ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - 368 с.

© 2003 - 2022 «Библиофонд»

Обратная связь

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Полная версия

Помощь по учебным работам

Консультация по курсовой работе

Консультация по дипломной работе ВКР

Консультация по реферату

Консультация по отчетам о практике