Автоматизация процесса регулирования давления пара в барабане котла БКЗ-75-39 на ТЭЦ-7

Содержание

Введение

.Описание технологического процесса котлоагрегата БКЗ-7539

1.1.       Конструкция и работа котла

2. Постановка задачи регулирования параметров технологического процесса

. Параметрический синтез системы автоматического регулирования

.1. Аппроксимация переходной характеристики объекта

3.2. Выбор закона регулирования

3.3. Табличный способ расчета настроечных параметров регулятора

.4. Определение настроечных параметров методом расширенных АФЧХ

.5. Оценка качества переходного процесса

4. Анализ существующих систем автоматизации

4.1. Процесс регулирования основных участков

.2. Базовые приборы для регулирования параметров

.2.1 Регулирующие приборы типа Р-25

.2.2 Манометры дифференциальные мембранные типа ДМ-3583М

.2.3 Преобразователь давления типа МЭД

.2.4 Вторичные показывающие самопишущие и регулирующие приборы с дифференциально-трансформаторной измерительной схемой КСД-2

.2.5 Электрические исполнительные механизмы типа МЭО

5. Выбор технического обеспечения

.1. Выбор промышленного компьютера 

5.2. Выбор датчиков

5.2.1        Датчики давления Метран-22

5.2.2 Термопреобразователь ТСПУ-205

5.3. Выбор модулей

.3.1 Контроллеры серии ADAM-4000 - модули для распределённых систем сбора данных и управления на базе интерфейса RS-485

.3.2 ADAM-4017. Модуль аналогового ввода на 8 каналов

.3.3 ADAM-4013. Модуль аналогового ввода

5.3.4 ADAM-4052. Модуль цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой

5.3.5 ADAM-4520/4510. Модули преобразователя RS-232 в RS-422/485 и повторителя

6. Выбранные технические средства и их роль в структуре системы автоматического контроля и регулирования

6.1. Система контроля и регулирования

. Экономическая часть

7.1. Расчет затрат внедрения оборудования

.2. Расчет фонда заработной платы персонала по ремонту и обслуживанию оборудования

.3. Расчет экономической эффективности внедряемого проекта

. Безопасность жизнедеятельности

.1.Организация и оборудование рабочего места с ПЭВМ 

8.2. Расчет освещения производственного помещения

8.3. Расчет освещения рабочего места

.4. Особенности освещения рабочих мест с видеотерминальными устройствами

. Охрана окружающей среды

9.1. Механизм природопользования

9.2. Плата за загрязнение окружающей среды

.3. Перечень природоохранных мероприятий

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время в России возникла ситуация, когда тепловые станции испытывают острую необходимость в модернизации технологического оборудования и особенно средств технологического контроля и управления. Оборудование большинства энергопредприятий эксплуатируется 15-20 и более лет, его физический ресурс исчерпан, оно морально устарело.

Наилучшим решением в этой ситуации является внедрение современного технологического оборудования, позволяющего максимально использовать возможности систем управления и тем самым добиться качественно нового уровня технологии.

Автоматизация производственных процессов, инженерного проектирования и многих функций управляющего персонала является одной из главных основ технического прогресса в отраслях промышленности. Именно автоматизация наряду с новыми технологиями способно многократно повысить производительность и качество на предприятиях, а также на всех этапах подготовки производства и в планово-экономических мероприятиях.

Комплексная автоматизация производства с применением робототехнических систем, с широким использованием вычислительной техники существенно облегчает человеческий труд. Благодаря автоматизации ликвидируется необходимость выполнения человеком однообразных, утомительных операций. Труд становится более интеллектуальным и интересным. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием.

Большое значение имеет также автоматизация с использованием роботов в аварийных ситуациях, при работе в экстремальной обстановке, где затруднено или опасно пребывание человека.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности.

Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Теплоэнергетика, отличающаяся широкой механизацией технологических процессов, высокими параметрами рабочей среды, требованиями к точности их регулирования, а также наличием собственного источника энергии, является той областью науки и техники, где постоянно находят приложения методы теории и новые технические средства автоматического управления.

Темой дипломного проекта является автоматизация процесса регулирования давления пара в барабане котла БКЗ-75-39 на ТЭЦ-7.

Задача модернизации теплоиспользующего оборудования на промышленных предприятиях и в энергетической отрасли приобретает все более актуальный характер. Во-первых, это связано с тем, что значительная часть оборудования не только морально и физически устарела, но и может являться потенциальным источником опасности даже при минимальных отклонениях рабочих параметров от штатных показаний. Во-вторых, прямые (тепловые) и косвенные потери (частый ремонт, замена дорогостоящих узлов) в процессе эксплуатации изношенного оборудования становятся весомыми при оценке себестоимости выпускаемой продукции и снижают рентабельность всего предприятия. Немаловажным фактором, влияющим на эффективность функционирования технологического оборудования, является состояние и надежность его контрольно-измерительных и управляющих средств. Модернизация устаревших контрольно-измерительных средств на основе использования устройств микропроцессорной техники позволяет оптимизировать работу старого оборудования в режиме оперативного управления и обеспечить более эффективное и безопасное функционирование основного технологического оборудования.

По сравнительным оценкам такой подход экономически оправдан и по объему затрат на внедрение, и по показателям эффективности (экономии энергоресурсов, снижению аварийности, более рациональному использованию оборудования). Кроме того, появляются возможности реализовать широкий круг экологических мероприятий и повысить общую культуру производства.

1. Описание технологического процесса котлоагрегата БКЗ-75-39

В отопительных и отопительно-производственных котельных применяются паровые котельные агрегаты. Котельная установка является сложным комплексом машин и механизмов, работающих в одном технологическом потоке. В объеме котельной установки, кроме основного производства, могут входить несколько цехов: подготовки воды, подготовки и транспортировки топлива, теплоснабжения потребителя сетевой водой для отопления и водой для горячего водоснабжения.

В каждом из этих цехов находятся агрегаты и двигатели, многие из которых автоматизированы, блокированы между собой или входят в систему АСУ (автоматическую систему управления). Но все эти вспомогательные цехи и установки либо направлены на создание бесперебойной работы котлоагрегата и турбины ТЭЦ, либо являются устройствами, призванными распределять энергию, вырабатываемую теплосиловой установкой.       

Основным энергоемким агрегатом, от которого зависит экономичная работа тепловой станции, остается котельный агрегат. Поэтому особое значение придается системе регулирования теплового процесса котельного агрегата.

В данном дипломном проекте рассматривается котельный агрегат типа БКЗ-75-39 ФБ, вертикально-водотрубный, однобарабанный с камерной топкой, естественной циркуляцией, с тремя ступенями испарения, с П-образной компоновкой поверхностей нагрева. Паропроизводительность котла 75 т/ч, давление перегретого пара 39 кгс/см² , температура перегретого пара 440 ºС. В целях продления ресурса работы металла паропроводов и пароперегревателей снижены номинальные параметры острого пара за котлами: температуру до 410+5⁰С, давление 33+1 ата.

Топливом для котлоагрегата является бурый уголь Азейского месторождения. Согласовано использование близких к нему по составу и характеристикам углей Ирша-Бородинского и Мугунского разрезов.

1.1 Конструкция и работа котла

Топливо, сжигаемое в топке, выделяет определенное количество тепла, которое воспринимается активными поверхностями нагрева котла. Обычно это экранные водонагревательные трубки, которые, спускаясь из барабана котла, опоясывают топочное пространство и создают замкнутый контур циркуляции воды.

Тепло, передаваемое экранным трубам горячими газами, заставляет воду в трубах вскипать, и в последних образуется водяная смесь. Плотность такой смеси меньше плотности воды, поэтому нагретая пароводяная эмульсия подымается вверх по трубам и попадает в барабан котла, где пар отделяется от воды и занимает верхний объем барабана. По опускным необогреваемым трубам, которые внизу котла соединены с обогреваемыми трубами, на место ушедшей в барабан котла эмульсии поступает новая вода и снова образуется эмульсия, подымающаяся вверх. Таким образом, в котле создается постоянная циркуляция воды.

Образующийся пар собирается в барабане котла и через пароперегреватель поступает в паровую турбину. Продукты сгорания топлива (в виде топочных газов) отсасываются дымососом. На своем пути топочные газы омывают трубки пароперегревателя и водяного экономайзера. Вторичное использование тепла дымовых газов повышает коэффициент полезного действия, так как тепло используется для повышения энергетических показателей пара, а подогретая питательная вода, поступая в барабан, не охлаждает находящуюся там воду. Подогретая вода после водяного экономайзера поступает через питательный клапан в барабан, восполняя потери воды с отбираемым паром.

Топливо в топку поступает через отсечной клапан и регулирующий орган. Нормальный режим горения топлива обеспечивается подачей в топку воздуха от вентилятора. Для того чтобы поддерживать экономичный и устойчивый режим котельного агрегата, нужно прежде всего выбрать параметр, который лег бы в основу регулирования подачи топлива в топку.

В индивидуальных котельных агрегатах, работающих каждый на свою турбину, таким параметром является давление пара в барабане котла. Действительно, если в топке сгорает столько топлива, сколько требуется для образования пара, покрывающего его расход, то давление в барабане котла будет неизменным. Иначе говоря, подвод тепла к котельному агрегату от сгорающего топлива, с учетом коэффициента полезного действия, должен соответствовать уходу тепла с отбираемым паром.

Если количество пара, поступающего в топку, превышает расход тепла с уходящим паром, то парообразование в котле будет протекать более интенсивно и давление в барабане увеличится. Если количество тепла, отбираемое с паром, превышает тепло, подаваемое с топливом, давление в барабане котла будет падать.

Количество тепла, подаваемого в топку, может изменяться по причине изменения состава и калорийности топлива. Но, если считать, что состав подаваемого топлива не меняется, что соответствует действительности для газового и жидкого топлива, то изменение подачи топлива может быть вызвано только одной причиной - изменением количества отбираемого пара. Поэтому процесс регулирования подачи топлива называется регулированием нагрузки котла, а регулятор, ведущий этот процесс, называется регулятором нагрузки. автоматизация котлоагрегат барабан котел

Регулятор получает импульс давления в барабане котла и передает команду на исполнительный механизм, который перемещает регулирующий орган топлива. Регулятор не просто передает команду на регулирующий орган, он ее обрабатывает в соответствии с законами регулирования. Дело в том, что процесс образования пара в котле имеет определенную инерционность, т.е. с изменением подачи топлива не сразу изменяется количество выработанного пара. Причиной этого является то, что сам процесс образования пара происходит во времени, кроме того, часть тепла тратятся на нагревание топочных масс котла.

Для обеспечения процесса горения топлива в топку должно быть подано определенное количество воздуха, кислород которого необходим для полного сгорания топлива. Избыток подаваемого воздуха вызовет повышенный унос тепла с топочными газами и приведет к переохлаждению топочного пространства, а недостаточная подача воздуха - к неполному сгорания топлива.

В топку всегда подается небольшой избыток воздуха по сравнению с тем, который нужен для полного сжигания топлива. Этот избыток определяется коэффициентом избытка воздуха, который устанавливается при тепловых испытаниях котлоагрегата. Задача автоматического регулирования заключается в обеспечении подачи воздуха в строгом соответствии с этим коэффициентом. Если характеристика системы «топливо - регулирующий орган» линейна, т.е. перемещение регулирующего органа прямо пропорционально количеству топлива, подаваемого в топку, то сигнал о количестве подаваемого топлива можно снять с датчика дистанционной передачи исполнительного механизма регулирующего органа топлива. Этот сигнал воспринимается регулятором избытка воздуха, который отдает команду исполнительному механизму, служащему приводом направляющего аппарата вентилятора.

Топочные газы должны быть полностью удалены. Полного удаления продуктов сгорания можно достичь обеспечением определенной производительности дымососа. Для того чтобы топочные газы не выбивались из топки наружу, необходимо поддерживать определенное разряжение в топке котла. Вместе с тем, увеличение этого разряжения приводит к повышенному подсосу воздуха через неплотности в стенках котлоагрегата. В котел подается неподогретый воздух. Повышаются потери с отходящими газами, так как возрастает скорость дымовых газов, нерационально увеличивается расход электроэнергии на привод дымососа. Все это ведет к уменьшению коэффициента полезного действия котла.

Импульс разряжения снимается в верхней части топочной камеры в связи с тем, что в нижней части топки могут быть различного рода подсосы.

Поэтому, поддерживая разряжение в верхней части топки, можно быть уверенным, что в других частях топки разряжение может быть только больше, но не меньше. Импульс разряжения передается на регулятор, который через исполнительный механизм поворачивает направляющий аппарат дымососа.

Регулирование уровня в барабане котла осуществляется регулятором. Команда уровня передается на регулирующий клапан. При снижении уровня клапан открывается, при увеличении уровня - открывается.

Такой представляется упрощенная картина регулирования уровня. На самом деле на уровень в барабане котла влияет целый ряд факторов: тепловая нагрузка топки, давление пара в барабане котла, расход пара из барабана котла и подача питательной воды в барабан.

В установившемся состоянии теплового режима количество тепла, воспринимаемое экранными трубами, во времени постоянно и количество образовавшегося пара в котле соответствует количеству пара, отбираемому потребителем. При этом количество пузырьков пара в экранных трубках постоянно и постоянна плотность и объем пароводяной эмульсии.

Любое нарушение установившегося состояния теплового режима приводит к изменению соотношения между средним содержанием пара и воды в экранных трубах.

При увеличении тепловой нагрузки топки количество тепла, передаваемое поверхностям нагрева, увеличивается, следовательно, увеличивается интенсивность парообразования. Увеличение количества пузырьков пара в пароводяной эмульсии приводит к увеличению ее объема, что сказывается на уровне в барабане котла - уровень увеличивается. Увеличение давления в барабане котлоагрегата приведет к уменьшению содержания пара в пароводяной эмульсии, так как при повышенном давлении часть пузырьков пара в сконцентрируется и превратится в воду. Поэтому при повышении давления уровень будет понижаться.

Рассмотрим процесс изменения уровня при возмущении теплового процесса в случае увеличения нагрузки на котел.

Увеличение потребления пара потребителями при неизменной подаче топлива приведет к уменьшению давления в барабане котла, что вызовет увеличение объема пароводяной эмульсии, так называемое «набухание». В результате эффекта «набухания» уровень в барабане котла довольно значительно возрастет. Величина изменения уровня зависит от теплонапряженности поверхностей нагрева и количества воды, содержащейся в котле.

В котлах с большим водяным объемом, не имеющих экранных поверхностей, изменение уровня при изменении нагрузки почти не ощущается. В котлах с одним барабаном «набухание» уровня может достигнуть величины порядка сотен миллиметров.

Увеличение уровня в барабане котла воспринимается регулятором как сигнал к снижению подачи питательной воды.     Уменьшение количества питательной воды, подаваемой в барабан котла, приведет к увеличению температуры воды, а следовательно, к еще большему «набуханию». Однако с увеличением нагрузки котла количество воды, уходящей в виде пара, увеличивается, что, в конце концов, приведет к устойчивому снижению уровня в барабане.

Таким образом, увеличение нагрузки сначала приведет к резкому увеличению уровня в результате «набухания», а затем к снижению его в результате повышенного расхода воды.

Для того чтобы регулятор реагировал на причины, вызывающие изменение уровня, он должен воспринимать сигналы не только уровня в барабане котла, но и расхода пара, а часто и расхода питательной воды, подаваемой в котел. Причем сигнал расхода пара подают в регулятор со знаком, обратным сигналу уровня.

В результате явления «набухания» уровень в барабане котла изменяется на столько быстро, что регулятор не может повлиять на величину этого отклонения. Даже полное закрытие клапана питательной воды в момент увеличения нагрузки почти не уменьшает отклонение уровня в процессе «набухания». Но если позволить регулятору полностью закрыть питательный клапан, то возникает опасность упуска уровня в последующий период, когда уровень начнет устойчиво снижаться за счет несоответствия подачи воды в барабан и расхода пара.

Поэтому при введении в регулятор сигнала по расходу пара процесс регулирования будет выглядеть следующим образом: в первый период после увеличения нагрузки регулятор, приняв сигнал увеличенного расхода пара, выдаст команду на питательный клапан и он начнет открываться; в следующий период начнется «набухание», этот сигнал заставит регулятор прекратить команду на открытие питательного клапана. Если после этого уровень в барабане не установится, а будет изменяться, то этот сигнал изменения уровня, не скомпенсированный сигналом расхода, снова приведет к перемещению питательного клапана до восстановления уровня.

Если питательный насос подает на параллельно работающие котлы, то при отключении одного из них давление, создаваемое питательным насосом, увеличится (вследствие уменьшения нагрузки насоса). Увеличение давления приведет к повышенному количеству воды, подаваемой в оставшиеся в работе котлы, вследствие чего уровень в них повысится. Для предупреждения подобного явления в регулятор заводят еще один сигнал - по расходу питательной воды.

Автоматический процесс регулирования теплового режима котельного агрегата, работающего на турбину, осложняется еще тем, что турбина и котел как объект регулирования имеют разные скорости разгона, т.е. скорости восстановления номинала параметра. Турбина может изменять потребление пара со скоростью, сопоставимой со временем закрытия регулирующих клапанов. Изменение выработки пара котлом происходит значительно медленнее. Поэтому при резком сбросе или наборе нагрузки давление пара в паропроводе перед турбиной может значительно меняться.

Для защиты от резкого повышения давления в паропроводе служит быстровключающаяся редукционно-охладительная установка (БРОУ). При сбросе нагрузки, когда давление пара быстро растет и регулятор нагрузки не успевает привести агрегат в нормальный режим, давление может подняться выше определенного предела, тогда регулятор давления открывает клапан БРОУ и сбрасывает излишек пара в конденсат турбины.

Обычно давление, на которое настроен регулятор давления, несколько выше настройки регулятора нагрузки, и до тех пор, пока регулятор нагрузки не приведет давление в барабане в норму, регулятор с помощью БРОУ будет поддерживать давление несколько выше нормального.

На тракте газового топлива обязательно устанавливается отсечной клапан. Его задачей является обеспечить отсечку газа в случае погасания факела в топке котла, иначе газ может выходить в помещение котельной. В качестве датчика погасания пламени используется фотоэлемент или термопара. Ток, проходя по обмоткам соленоида отсечного клапана, удерживает его в открытом состоянии. При погасании пламени выходной сигнал термопары уменьшается и клапан закрывается. При розжиге котла клапан открывается вручную.

Следовательно, котел представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами. Система управления барабанным котлом включает автономные системы регулирования процессов горения и парообразования, температур перегрева пара, питания и водного режима.

2.   Постановка задачи регулирования параметров технологического процесса

Котлоагрегат является энергетической установкой, в процессе эксплуатации которой с высокой динамикой изменяется связанные между собой технологические параметры. Автоматизация параметров дает значительные преимущества: обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда, приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала, увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара, повышает безопасность труда и надежность работы оборудования, увеличивает экономичность работы парогенератора. Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.).

Необходимо обеспечить оперативный вывод информации о текущем состоянии любого требуемого параметра, его отклонении от оптимального установленного и о самом оптимальном значении этого параметра. Список контролируемых параметров приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Основные контролируемые параметры

Наименование параметра	Требуемое значение	Преобразователь	Модуль
Температура перегретого пара	440°С	ТСПУ-205	ADAM-4013
Температура питательной воды	I04° С	ТСМУ	ADAM-4013
Уровень в барабане котла		Метран 22М-ДД	ADAM-4017
Давление питательной воды	6 кГ/см2	Метран 22М-ДИ	ADAM-4017
Давление пара в барабане котла	44 кгс/см2	Метран 22М-ДИ	ADAM-4017
Давление перегретого пара	39 кгс/см2	Метран 22М-ДИ	ADAM-4017
Расход питательной воды		Метран 22М-ДД	ADAM-4017
Расход перегретого пара	75 т/ч	Метран 22М-ДД	ADAM-4017

3.   Параметрический синтез системы автоматического регулирования

.1   Аппроксимация переходной характеристики объекта апериодическим звеном I порядка

Аппроксимация переходной характеристики объекта - это определение передаточной функции (математической модели объекта) по кривой разгона.

Таблица 3.1

Давление пара в барабане котла Р, кгс/см² и время регулирования t, мин

t	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160	170	180	190	200	210
Р	0	0,8	2,0	4,0	6,8	10	13,5	17,4	21	24,5	27,7	30,5	33	35,5	37,5	39,0	40,5	41,6	42,5	43,3	43,8	44,0

По данным таблицы 3.1 построим экспериментальную переходную характеристику.

Рис. 3.1. Экспериментальная переходная характеристика объекта

1)      Определяем на кривой (рис.3.1) участок запаздывания t. Для этого проводим касательную к точке перегиба переходной характеристики объекта до пересечения ее с осью абсцисс. Постоянная запаздывания t равна длине участка от начала координат до точки пересечения касательной с осью абсцисс.

t = 15 мин.

2)      Определяем постоянную времени Т, для этого на оси ординат откладываем значение равное 0,63*y_уст(t) и находим время t^*.

,

где Т - постоянная времени,

t - величина запаздывания.

Ведем прямую до пересечения с графиком, из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и получаем t^*= 100 мин.

Т = 100-15 = 85 мин,

где К - коэффициент усиления объекта,

Y_уст. - установившееся давление (в барабане котла).

3)      Подставляем найденные значения в исходную передаточную функцию. Получаем передаточную функцию первого порядка:

,

4)      Проверяем правильность определения передаточной функции объекта с помощью программы ASOTAR. Строим переходную характеристику по полученной передаточной функции, полученную расчетную передаточную характеристику сравниваем с экспериментальной переходной характеристикой, совмещая одну с другой (см. рис.3.2).

Рис.3.2. Совмещенные расчетная и экспериментальная переходные характеристики

5)      В таблицу заносим ряды значений теоретической и экспериментальной переходной характеристики, а также значения разницы между ними (см. табл.3.2). Находим ошибку аппроксимации.

 

Таблица 3.2

t	Рэксп.	Ррасч.	D	t	Рэксп.	Ррасч.	D
15	0,8	0	1,136364	120	33,0	34	-3,86364
20	2,0	1	2,272727	130	35,5	36,6	-2,27273
30	4,4	3,3	1,590909	140	37,5	38,2	-1,59091
40	6,8	6	2,045455	150	39	39	0
50	10,0	10,0	0	160	40,5	39,8	0,454545
60	13,5	13,5	0	170	41,6	40	2,272727
70	17,4	17,8	-1,36364	180	42,5	41,5	2,272727
80	21	22	-2,27273	190	43,3	42,5	1,818182
90	24,5	25,1	-2,5	200	43,8	43,5	0,681818
100	27,7	28,6	-3,63636	210	44	44	0
110	30,5	31,5	-4,54545

D_max = 4,545%, что не превышает нормы.

Из таблицы и рисунка видно, что погрешность не превосходит допустимую погрешность в 5%. Отсюда делаем вывод, что выбранный метод аппроксимации вполне подходит для данной передаточной функции.

W(p)=

3.2 Выбор закона регулирования

Под выбором типа регулятора подразумевается выбор простейшего закона регулирования наиболее дешевого и простого в эксплуатации регулятора, обеспечивающего при различных возмущениях в заданных пределах динамическую ошибку, время регулирования и статическую ошибку. Следовательно, тип регулятора любой автоматической системы может быть определен либо по 3 из этих показателей, либо по некоторым из них.

Тип автоматического регулятора (закон регулирования) выбирается с учетом свойств объекта регулирования и заданных параметров качества переходного процесса. К качеству регулирования каждого конкретного технологического процесса, имеющего только ему присущие особенности, предъявляются конкретные требования. При выборе закона регулирования учитывают:

) свойства объекта;

)максимальную величину отклонения;

) принятый для данного технологического процесса вид типового переходного процесса;

)допустимые значения показателей качества процесса регулирования (динамическая ошибка у_1доп; статическая ошибка у_ст.доп; время регулирования t_р.доп).

В соответствии с требованиями технологии в качестве заданного выбирают один из типовых переходных процессов:

) апериодический;

) 20%-ым перерегулированием;

) с минимальной квадратичной площадью отклонения.

Целесообразно использовать регуляторы наиболее простых типов. Выбор регулятора осуществляется в следующей последовательности:

Подбор регулятора начинается с определения максимального динамического отклонения регулируемой величины в замкнутом контуре. При этом должны соблюдаться условия:   

у₁ < у_{1доп ,}

где у_1доп - максимально допустимое в системе регулирования динамическое отклонение выходной величины.

Для устойчивых объектов величина у₁ определяется по равенству:

у₁ = R_д k₀ x_в ,

где R_д - динамический коэффициент регулирования в системах с устойчивыми объектами;

k₀ - коэффициент передачи объекта по каналу регулирующего воздействия;

x_в - регулирующее воздействие, вызывающее такое же изменение регулируемой величины, как и максимальное возмущающее воздействие z_max.

Ориентировочно характер действия регулятора определяют по величине отношения времени запаздывания t/Т_о.

Позиционный регулятор ………………………………………t/Т_о < 0,2.

Регулятор непрерывного действия……………………….0,2< t/Т_о < 1,0.

Многоконтурная система регулирования……………………..t/Т_о < 1,0.

По значению R_д , определенному сначала для И-регулятора, вычисляют значение у₁ и сравнивают его с допустимым по условию. При удовлетворении этого условия И-регулятор проверяют на время регулирования t_р. Если он не обеспечивает заданного динамического отклонения регулируемой величины в заданном контуре или необходимое время регулирования, то последовательно проверяют более сложные законы регулирования до удовлетворения условий.

В случае выбора П-регулятора дополнительно проверяют величину статической ошибки регулирования на соблюдение неравенства:

y_cт < y_ст.доп.

Статическую ошибку регулирования определяют по равенству:

у_ст = у*_ст k₀ х_в.

Если полученное значение превышает допустимое, то переходят к регуляторам, имеющим И - составляющую ( ПИ- или ПИД-регуляторам ).

Проверку регуляторов на время регулирования выполняют в соответствии с условием:

t_p< t_p.доп,

где t_р.доп- заданное максимально допустимое время регулирования.

Для автоматизации системы регулирования давления пара в барабане котла выбрать автоматический регулятор, чтобы переходной процесс был с 20%-м перерегулированием, если данный объект регулирования характеризуется следующими динамическими свойствами:

 ,

где Т_o = 100 мин - постоянная времени;

t_o =15 мин - величина запаздывания;

k_o = 44 (на 1% хода регулирующего органа) - передаточный коэффициент;

возмущение, действующее на объект регулирования, принять равным 5% хода регулирующего органа, т.е. х_в = 5%.

В качестве закона регулирования выбран ПИ - закон (пропорционально-интегральный закон) регулирования. В данном законе регулирования перемещение регулирующего органа пропорционально сумме отклонения и интегралу от отклонения регулируемой величины:

Скорость регулирования пропорциональна отклонению регулируемой величины и ее производной:

где С_о, С₁ - настроечные параметры.

При С₁=0 получаем И - закон регулирования, т.е. ФЧХ =,

ПИ - регулятор является астатическим, с двумя настроечными параметрами. ПИ - регулятор поддерживает установившееся значение регулируемой величины. При отклонении текущего значения от заданного регулятор в начальный момент времени переместит рабочий орган на величину, пропорциональную величине отклонения. Но если при этом Х_об не придет к заданному значению, ПИ-регулятор будет продолжать перемещать рабочий орган.

При малом значении К_р ПИ-регулятор может работать с объектами, имеющими значительное запаздывание. Условие устойчивости системы регулирования является необходимым, но недостаточным для получения желаемого процесса регулирования. Необходимое качество регулирования можно получить, подбирая соответствующую комбинацию закона регулирования и величины возмущающего воздействия.

Задача настройки заключается в том, чтобы в заданной системе регулирования выбрать и установить параметры регулятора, обеспечивающие близкий к оптимальному процесс регулирования.

Амплитудно-фазовая характеристика получается, как обычно, заменой оператора p на jw:

W(jω) = -(C_o+C₁(jω)) = - (C₁+j(C_o/ω)),

или в показательной форме:

W(jω) = √(C_o/ω)²+С₁²*е^{j(π/2+arctg(ωC1/Со)},

А(ω) = √(С_о/ω)²+С₁²,

φ(ω) = π/2+arctg(ωС₁/С_о).

По величине угла опережения этот регулятор занимает промежуточное положение между П- и И- регуляторами, т.к.

π/2 <φ(ω) < π

ПИ-регулятор является астатическим с двумя параметрами настройки:

С₁=К_{р ,}

С₀= К_р / Т_и ,

где Т_и- время изодрома ,

К_р- коэффициент усиления.

В момент возникновения рассогласования К_р=С₁

х_р=К_р(1+t/T_и)

В момент времени t=T_и:

х_р(t) = 2K_p

Увеличение К_р при рассогласовании приводит к увеличению глубины обратной связи в САР, поэтому исчезает статическая ошибка.

ПИ-регулятор поддерживает установившееся значение регулируемой величины. При отклонении текущего значения от заданного регулятор в начальный момент времени переместит рабочий орган на величину, пропорциональную величине отклонения. Но если при этом Х_об не придет к заданному значению, ПИ-регулятор будет продолжать перемещать рабочий орган.

При малом значении К_р ПИ-регулятор может работать с объектами, имеющими значительное запаздывание.

Условие устойчивости системы регулирования является необходимым, но недостаточным для получения желаемого процесса регулирования. Необходимое качество регулирования можно получить, подбирая соответствующую комбинацию закона регулирования и величины возмущающего воздействия.

Задача настройки заключается в том, чтобы в заданной системе регулирования выбрать и установить параметры регулятора, обеспечивающие близкий к оптимальному процесс регулирования.

3.3 Табличный способ расчета настроечных параметров регулятора

 

Для ПИ-регулятора и полученного отношения  определяем параметры настройки регулятора.

 = 0 : 0,2,

мин,

 ,

где k_р = С₁ = 1/d = 0,138;

С_о = k_p/Т_и = 0,003;

 ,

С помощью программы «ASOTAR» строим переходной процесс.

.4 Определение настроечных параметров методом расширенных АФЧХ

Этот метод базируется:

) на использовании в качестве критерия, определяющего качество переходного процесса регулирования, степени затухания ψ;

2) определении расширенных амплитудно - фазовых характеристик объекта и регулятора;

) применении основного условия устойчивости.

Степень затухания - величина, характеризующая затухание переходного процесса регулирования, равная отношению разности двух соседних амплитуд колебания (направленных в одну сторону) к первой из них.

где (h_max)₁ и (h_max)₂ - соответственно амплитуды первого и второго полупериода наиболее слабозатухающей составляющей.

Но в непосредственных расчетах используем другой показатель качества, функционально связанный со степенью затухания ψ.

Таким показателем является степень колебательности переходного процесса m характеризует затухание его колебательных составляющих процесса регулирования и численно равна абсолютному значению отношения действительной части к коэффициенту при мнимой части корня характеристического уравнения с наименьшим абсолютным значением этого отношения.

Исходным условием при расчете является соотношение:

W(p)_об * W(p)_p = 1,

Для системы регулирования, рассматриваемой в данном проекте, ранее были получены следующие данные:

W_об(p)= ,

W_p(p)= - (0,138 +) ,

m = 0,6

где W_об.(р) - передаточная функция объекта;

W_р(р) - передаточная функция регулятора.

Произведя в формулах замену p = ω*(j-m), получаем расширенные АФЧХ.

W_об.(m,jω) = ,

W_p.(m,jω) = ,

W_об.(m,jω)=1/W_p(m,jω)

Решаем систему уравнений:

Решаем систему относительно С_о и С₁:

 (3.3.1)

Строим зависимость С_о = f( С₁),подставляя в выражения (3.3.1) частоту ω от 0 до значения, при котором С_о становится отрицательным.

Рис. 3.3. Линия равной степени затухания

С₁ = 0,0969                    К_р = С₁

С₀ = 0,0013                    С₀ = К_р/Т_и

Оптимальные настройки регулятора:

К_р = 0,0969 T_и = 73,02 мин

Рис. 3.4. Переходная характеристика замкнутой системы

3.5 Оценка качества переходного процесса

Качество переходного процесса оценивается по переходному процессу с оптимальными параметрами регулятора: К_р = 0,0969, T _и = 73,02 мин.

Максимальное отклонение в переходный период (см. рис.3.4).

,

где σ - перерегулирование,

 

Время переходного процесса t_р = 125 мин

Число колебаний N = 1

Время нарастания t_н = 41 мин

Время достижения первого максимума t_max = 56 мин

Степень затухания ψ = 1

4. Анализ существующих систем автоматизации

4.1 Процесс регулирования основных участков

На главный регулятор поступают сигналы от датчика давления перегретого пара в магистрали (39 кгс/м²) и от задающего устройства.

На регулятор тепловой нагрузки поступают сигналы от главного регулятора, сигнал от датчика расхода пара (75 т/ч), сигнал от датчика давления в барабане котла (39 кгс/м²) и сигнал от задающего устройства.

На регулятор подачи твердого топлива подается сигнал от регулятора тепловой нагрузки и сигнал от задающего устройства.

На регулятор подачи питательной воды в котел поступают: сигнал от датчика расхода перегретого пара, сигнал от датчика расхода питательной воды (75 т/ч), сигнал от датчика уровня в барабане котла (±315 мм) и сигнал от задающего устройства.

На регулятор температуры перегретого пара поступают: сигнал от датчика температуры перегретого пара за главной паровой задвижкой (440^оС), сигнал от датчиков температуры перегретого пара с правой и слевой сторон котла (440^оС) и сигнал от задающего устройства.

4.2 Базовые приборы для регулирования параметров

Давление питательной воды, давление насыщенного пара в барабане котла, давление перегретого пара измеряют преобразователи давления МЭД в комплекте с прибором типа КСД-2.

Для измерения уровня воды в барабане котла, расхода питательной воды и перегретого пара применяют дифманометр мембранный ДМ-3583М в комплекте с прибором типа КСД-2.

Все технологические процессы регулирования на котле БКЗ-75-39 осуществляются приборами Р-25.

4.2.1 Регулирующие приборы типа Р-25

Регулирующий прибор типа Р-25 формирует, совместно с исполнительным механизмом типа МЭО мощностью до 200 ВА и свыше в комплекте с пускателем любого типа, ПИ - закон регулирования и предназначен для применения в схемах автоматического регулирования и управления технологическими процессами в котельных малой и средней мощности.

Прибор выполняют следующие функции:

1)      суммирование сигналов, поступающих от измерительных преобразователей с неунифицированными (естественными) электрическими выходными сигналами, а также корректирующих сигналов постоянного тока или напряжения, введение информации о заданном значении, формирование и усиление сигнала рассогласования;

2)      формирование на выходе электрических импульсов постоянного или переменного тока для управления исполнительным механизмом с постоянной скоростью перемещения;

)        формирование совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости пропорционально - интегрального закона регулирования;

)        формирование совместно с дифференциатором и исполнительным механизмом постоянной скорости пропорционально - интегрально - дифференциального закона регулирования;

)        ручное управление исполнительным механизмом;

)        индикацию положения исполнительного механизма;

)        индикацию отклонения параметра (рассогласования).

Техническая характеристика

Питание прибора осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50-60 Гц. Потребляемая мощность до 25 ВÌА. Входное сопротивление: для сигнала 0-5 мА не более 100 Ом; для 1-20 мА - 25 Ом; для 0-10 В - 15 Ом.

Выходные сигналы:

1)      импульсы напряжения постоянного пульсирующего тока среднего значения 24 В. Отклонение значений выходного сигнала от заданной величины, при нагрузке 115 Ом: в режиме автоматического управления не более 10%; в режиме ручного управления не более -10% и +20%;

2)      диапазон изменения постоянной времени интегрирования Т_и от 5с до 500 + 200с. Диапазон изменения постоянной времени демпфирования Т_дф от 0 до 10. Диапазон изменения длительности интегральных импульсов выходного сигнала t_и от 0,1 до 1 с;

)        диапазон изменения сигнала корректора в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала: для Р25.1 (изменение сигнала переменного тока частотой 50 Гц от 0 до 0,5 В) - от -100 до+100; для Р25.2 (изменение активного сопротивления термопреобразователя сопротивления 46 Ом) - от -50 до +50; для Р25.3 (изменение термо-э.д.с. преобразователя термоэлектрического от 0 до 50 мВ) - от 0 до 100;

)        диапазон изменения сигнала задатчика, в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала: для Р25.1 - от -20 до +20; для Р25.2 - от -7,5 до +7,5; для Р25.3 - от 0 до 21;

)        изменение состояния бесконтактных ключей, допускающих коммутацию пульсирующего постоянного или переменного тока;

)        входные бесконтактные ключи приборов коммутируют переменный частотой 50 Гц, 60 Гц и пульсирующий постоянный ток с амплитудным значением до 1 А при действующем значении тока от 0,1 до 0,5 А и действующем значении напряжения внешнего источника питания выходных цепей;

)        вид нагрузки, подключаемой к внутреннему источнику, для входного сигнала 24 В - активно-индуктивная. Активное сопротивление нагрузки не менее 100 Ом и не более 240 Ом;

Масса прибора не более 5 кг. Средний срок службы приборов не менее 10 лет. Выше указанные допускаемые предельные отклонения параметров и диапазонов их изменения, 90% приборов имеют параметры близкие к номинальным.

Устройство и принцип работы

Во всех модификациях приборов применен субблок Р011, выполняющий функции демпфирования, гальванического разделения, формирования закона регулирования и коммутации выходных цепей. Два других типа субблоков Р012 и Р013, называемые измерительными, выполняют функции суммирования сигналов от датчиков, введение сигнала задания, преобразования сигнала датчика положения рабочего органа исполнительного механизма в сигнал постоянного тока и формирования стабилизированного постоянного напряжения питания.

Во всех модификациях приборов используется один и тот же трансформатор питания.

4.2.2 Манометры дифференциальные мембранные типа ДМ-3583М

Дифманометры предназначены для измерения давления, расхода и уровня.

Приборы представляют собой стационарные измерительные преобразователи перепада давления с унифицированным выходным сигналом переменного тока, основанным на изменении взаимной индуктивности.

Принцип действия дифманометра основан на использовании деформации упругого чувствительного элемента при воздействии на него измеряемого перепада давления.

Под воздействием перепада давления нижняя мембранная коробка сжимается, и жидкость из нее перетекает в верхнюю коробку, которая расширяется, вызывая перемещение сердечника дифференциального трансформатора, которое в свою очередь вызывает изменение взаимной индуктивности между первичной и вторичной цепями дифференциального трансформатора.

Деформация чувствительного элемента происходит до тех пор, пока силы, вызванные перепадом давления, не уравновесятся упругими силами мембранных коробок.

Техническая характеристика

Питание первичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя дифманометра осуществляется от вторичного устройства переменным током 125 мА. Частота тока питания 50 Гц. Выходным сигналом дифманометра является взаимная индуктивность между первичной и вторичной цепями дифференциально-трансформаторного преобразователя, зависящая от значения измеряемого перепада давления. Класс точности дифманометра 1,5 (основная погрешность дифманометра не должна превышать 1,5%).

Вероятность безотказной работы дифманометра за 2000 ч. не менее: по метрологическим отказам - 0,92; по внезапным отказам - 0,94. Средний срок службы дифманометра 6 лет.

4.2.3 Преобразователь давления типа МЭД

Прибор предназначен для непрерывного преобразования избыточного или вакуумметрического давления в выходной сигнал переменного тока.

Преобразователь применяется в комплекте со вторичными взаимозаменяемыми дифференциально-трансформаторными приборами и регуляторами в системах контроля и управления (регулирования, сигнализации и т.п.) различных технологических процессов.

В качестве измеряемых сред допускаются жидкости и газы, не имеющие механических включений, не кристаллизирующиеся при температуре, окружающей прибор, и не агрессивные по отношению к медным сплавам и углеродистой стали.

Принцип действия приборов основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации чувствительного элемента - одновитковой трубчатой пружины, подвижный конец, которой соединен резьбовым штоком с плунжером дифференциального трансформатора. Перемещение подвижного конца пружины пропорциональное измеряемому давлению через резьбовой шток передается плунжеру. Перемещение плунжера вызывает изменение значения взаимной индуктивности от 0 до 10 мГ между первичной обмоткой и двумя секциями вторичной обмотки дифференциального трансформатора, включенными встречно.

Верхние пределы измерения: преобразователя модели 22365, Мпа: 2,5(25); 4,0 (40); 6,0 (60); 10,0 (100). Класс точности 1; 1,5. температура окружающей среды от 5 до 50ºС. относительная влажность окружающей среды до 80%.

4.2.4 Вторичные показывающие самопишущие и регулирующие приборы с дифференциально-трансформаторной измерительной схемой КСД-2

Приборы типа КСД-2 предназначены в комплекте с первичными приборами для измерения, регистрации и регулирования (при наличии регулирующего устройства) следующих величин: расхода (газа, жидкости, пара); избыточного давления газа, воздуха; уровня жидкости; разряжения газа. Прибор преобразует измеряемую неэлектрическую величину в выходной электрический параметр - комплексную взаимную индуктивность от 0 до 10 мГн. В зависимости от разновидности встроенных дополнительных устройств приборы КСД-2 могут: осуществлять позиционное и пропорциональное регулирование измеряемого параметра; интегрировать во времени расход жидкости, газа, пара; обеспечивать дистанционную передачу информации.

По виду представления информации приборы являются показывающими и регистрирующими. На предприятии ТЭЦ-7 применяются приборы КСД-2 обыкновенного исполнения УХЛ4.2 по ГОСТ 12997-76. Электрическое питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Техническая характеристика

Основная погрешность прибора, выраженная в процентах от нормирующего значения, не превышает пределов допускаемых значений, равных: + 1,0 - по показаниям и записи, и передачи показаний; + 1,5 - по сигнализации и задании на регулирование. За нормирующее значение принимают: 10 мГн - для приборов с пределом изменения входного сигнала от 0 до 10 мГн; 20 мГн - для приборов с пределом изменения входного сигнала от -10 до +10 мГн.

Время прохождения указателем всей шкалы не превышает 10 секунд. Номинальная скорость перемещения диаграммной ленты прибора может быть от 20 мм/ч до 2400 мм/ч. Мощность, потребляемая прибором, 25 Вт - без интегрирующего устройства; 30 Вт - с интегрирующим устройством. Масса прибора не превышает 17,5 кг. Прибор рассчитан для работы (обыкновенного исполнения УХЛ4.2) при температуре от 5 до 50 ^оС и относительной влажности от 30 до 80%.

Автоматический самопишущий прибор с дифференциально-трансформаторной схемой типа КСД-2 работает в комплекте с датчиками, имеющими специальную трансформаторную катушку с подвижным сердечником (плунжером), выполненным из мягкой стали. Перемещение сердечника дифференциального трансформатора датчика осуществляется чувствительным элементом и зависит от величины измеряемого параметра.

В прибор КСД-2 встроен аналогичный дифференциальный трансформатор. Сердечник в катушке трансформатора перемещается с помощью профилированного кулачка, поворот кулачка осуществляется реверсивным двигателем. Обмотки катушек датчика (первичный прибор) и прибора КСД-2 включены в дифференциально - трансформаторные схемы.

Первичные обмотки обеих катушек соединены последовательно и питаются от специальной обмотки силового трансформатора усилителя напряжением 24 В. Вторичные обмотки состоят из двух секций, включаемых навстречу друг другу. Вторичные обмотки прибора и датчика соединены по дифференциальной схеме и на выход схемы включен полупроводниковый усилитель. При питании первичных обмоток дифференциальных трансформаторов переменным напряжением во вторичных обмотках индуктируется переменные напряжения, величина и фаза которых зависит от положения плунжера в катушках.

При рассогласованных положениях плунжеров в катушках напряжения, индуктируемые во вторичных обмотках, будут не равны друг другу и на вход усилителя будет подаваться напряжение, величина и фаза которого зависит от положения плунжеров в катушках.

Это напряжение, усиленное полупроводниковым усилителем приведет во вращение реверсивный двигатель, который с помощью кулачка перемещает плунжер в катушке прибора до того момента, пока разность напряжений не станет равной нулю.

Таким образом, каждому положению сердечника дифференциального трансформатора первичного прибора, определяемому величиной измеряемого параметра, соответствует определенное положение сердечника вторичного прибора и, следовательно, определенное положение указателя по шкале прибора.

4.2.5 Электрические исполнительные механизмы типа МЭО

Электрические исполнительные механизмы предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования, работают в комплекте с бесконтактными реверсивными пускателями типа ПБР-2-М, изготовляются с одним из следующих датчиков: реостатным (Р) или токовым (У) с унифицированным сигналом от 0 до 5 мА.

Одной из отличительных особенностей рассматриваемых исполнительных механизмов является применение в них однофазных асинхронных конденсаторных двигателей типа ДАУ. Эти двигатели отличаются малой инерционностью, высокой надежностью и способны длительно работать на упор. Это позволяет исключить из схемы управления исполнительным механизмом защитные концевые выключатели, роль которых выполняют настраиваемые механические упоры. Однофазное питание двигателя напряжением 220 В, 50 Гц также упрощает электрическую схему управления исполнительным механизмом.

Вторая особенность исполнительных механизмов типа МЭО состоит в применении многоступенчатых цилиндрических редукторов, отличающихся высоким КПД. Благодаря этому открывается возможность применения сравнительно маломощных электродвигателей для привода исполнительных механизмов с большими крутящими моментами (до 400 кгсм). Это в свою очередь упрощает задачу выбора пусковых устройств и способствует улучшению динамических свойств исполнительных механизмов. Тормозное устройство исполнительных механизмов типа МЭО имеет электромагнитный привод в виде соленоида, включаемого параллельно с обмоткой управления двигателя. При обесточенном электромагните с помощью рабочей пружины обеспечивается необходимое усилие торможения.

При появлении силового напряжения на обмотке управления электродвигателя появляется ток и в обмотке соленоида. Якорь втягивается и отводит тормозную колодку от вала электродвигателя.

При исчезновении напряжения на обмотке управления двигателя соленоид обесточивается, и вал электродвигателя тормозится с помощью пружины и тормозной колодки.

Исполнительные механизмы МЭО оснащаются обычно двумя индуктивными датчиками положения. Датчики размещаются в специальном блоке датчиков БДИ-6, в котором, кроме того, расположены четыре микровыключателя с двумя независимыми цепями каждый. Плунжеры датчиков и толкатели переключателей перемещаются с помощью кулачков, связанных с выходным валом исполнительного механизма.

В механизмах МЭО могут устанавливаться и другие модификации датчиков положения: индуктивный с устройством люфт - БДИ-6Л, реостатный БДР-П, токовый типа БДТ, состоящий из блока датчиков магнитных БДМ-2 и блока усилителей БУ-2.

Номинальный момент на выходном валу - 630 (63) Нм (кгс/м²). Время одного оборота выходного вала - 10с. Сопротивление реостатного датчика - 120 Ом. Напряжение питания - 22 В. Потребляемая мощность - до 600 ВА. Температура окружающей среды от -30 до + 55ºС. Относительная влажность окружающей среды до 80%.

5. Выбор технического обеспечения

5.1 Выбор промышленного компьютера

Область применения промышленных компьютеров достаточно широка и охватывает почти все сферы промышленного производства. Специально для использования в промышленности различными фирмами разработано большое количество специализированных индустриальных компьютеров. Важной их особенностью является простота эксплуатации (они могут обслуживаться неспециалистами в области автоматизации) и построения систем автоматизации на их основе.

Промышленные компьютеры имеют большие отличия от офисных компьютеров. К промышленным РС предъявляют совершенно другие требования: сетевые возможности, вибростойкость, ударопрочность, пыле-влагонепроницаемость, диапазон рабочих температур, габариты, позволяющие их монтировать в стандартные стойки или встраивать в технологическое оборудование. Иногда требуется искро- и взрывобезопасность, стойкость к радиационным и магнитным молям. От промышленных компьютеров редко требуется большая мощь вычислений, они вполне могут обходиться и 386 и 486 процессорами. Главной их чертой является устойчивость к воздействию внешней среды, которая достигается различными способами.

Для защиты плат РС от ударов и вибрации применяются прочные шасси и корпуса, сами платы размещают на виброударостойкой подвеске и закрепляют защитными скобами.

Для борьбы с пылью создают внутри корпуса избыточное давление очищенного воздуха, а всасывающие вентиляторы снабжаются сменными фильтрами.

Еще одной особенностью промышленных РС является отсутствие материнской платы. Процессорная плата наравне с периферийными вставляется в стандартный слот на объединительной пассивной кросс-плате. Такое решение было принято в целях ускорения ремонта, модульная конструкция позволяет производить замену плат за 5 - 10 минут. Для повышения надежности в компьютеры дополнительно установлен сторожевой таймер в задачу которого входит перезапуск системы через несколько минут в случае зависания программы путем генерации сигнала RESET или IRQ15. также прибегают к хранению параметров SETUP в энергонезависимой памяти. Вместо винчестера может быть использован твердотельный эмулятор дискового накопителя на базе флэш-ПЗУ, который полностью эмулирует работу винчестера, но при этом в нем нет механических частей, что позволяет использовать его в условиях вибрационных и ударных нагрузок. Промышленные компьютеры имеют упрочненные металлические корпуса.

Индустриальные IBM PC совместимые системы на нашем рынке представляются в основном фирмами Advantech, Octagon Systems. ICP, Intecolor и другие. Для осуществления поставленной задачи в дипломном проекте решено укомплектовать систему промышленным панельным компьютером фирмы «Advantech» IPPC-950/920 с 15” TFT ЖК-дисплеем.

IРРC-950/920 - мощный высокоинтегрированный мультимедийный IBM PC совместимый панельный компьютер для решения самого широкого круга задач в области построения интерфейсов <человек-машина> (HMI) в промышленности и на транспорте, в самых неблагоприятных условиях внешней среды (степень защиты передней панели - IP65, металлический корпус). Оснащение компьютера включает процессор Pentium MMXT, плоский цветной дисплей с разрешением 1024x728 или 800x600 точек (сенсорный экран - по заказу), НГМД, НЖМД, привод CD-ROM, 4 последовательных порта, 2 порта USB, контроллер Ethernet 100/10 Мбит, а модульная конструкция обеспечивает максимальную гибкость использования.

·        Конструкция: корпус из нержавеющей стали с алюминиевой передней панелью;

·        2 вентилятора для охлаждения;

·        Дисплей: цветной TFT с диагональю 15" и разрешением 1024x768 (IPPC-950) или с диагональю 12,1" и разрешением 800x600 (IPPC-920) точек;

·        Процессор: до Pentium MMXT 233 МГц;

·        Память ОЗУ: до 128 Мбайт (SDRAM);

·        НЖМД: 1 место для 2,5" НЖМД;

·        НГМД: 1 НГМД 1,44 Мбайт;

·        CD-ROM: 24-скоростной;

·        Контроллер Ethernet: NE2000 совместимый, 10/100Base-T;

·        Порты ввода-вывода: 1 универсальный параллельный порт; порты для подключения клавиатуры и мыши (PS/2); 4 последовательных порта: три - RS-232, один - RS-232/422/485;

·        2 порта USB;

·        Место для установки одной платы с шиной ISA/PCI;

·        Габаритные размеры: 402x302x105 мм

·        Масса 8,5 кг.

Промышленный компьютер фирмы «Advantech» рассчитан на постоянную круглосуточную работу и имеет среднее время наработки на отказ 50000 часов.

.2   Выбор датчиков

5.2.1 Датчики давления Метран-22

Датчики давления серии «Метран-22» предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного (ДИ), абсолютного (ДА), разряжения (ДВ), давления-разряжения (ДИВ), разности давлений (ДД) нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи «Метран-22-ДД» могут использоваться в устройствах предназначенных для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преобразователи предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала 0-5 или 4-20 мА (преобразователи промышленного исполнения) постоянного тока.

По устойчивости к климатическим воздействиям датчики в зависимости от исполнения соответствуют виду климатического исполнения УХЛ категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150 (группе исполнения В4 по ГОСТ 12997) для датчиков с аналоговым электронным преобразователем (АП) для работы при температуре от +5 до +50ºС или от +1 до +80ºС.

Таблица 5.1

Основные технические параметры и характеристики

Тип датчика	Модель	Верхний предел  измерений по ГОСТ 22520	Предел допускаемой основной погрешности, %
Метран-22-ДИ	2161	16 МПа	0,2; 0,25; 0,5
Метран-22-ДД	2410 2444 2444	1 кПа 160 кПа 250 кПа	0,25; 0,5 0,25; 0,5 0,25; 0,5

Каждый преобразователь имеет устройства, позволяющие устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра (корректор «нуля») и верхнему предельному значению измеряемого параметра (корректор «диапазона») и может быть настроен на любой верхний предел измерения, указанный в паспорте.

Электрическое питание датчиков осуществляется от источников постоянного тока напряжением 36 В. Источник питания должен удовлетворять следующим требованиям: сопротивление не менее 40 Мом, выдерживать испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции 1,5 кВ. Пульсация выходного напряжения не должна превышать 0,5%, от номинального значения выходного напряжения, при частоте гармонических составляющих, не превышающей 500 Гц.

Нагрузочное сопротивление от 0,2 до 2,5 кОм для преобразователей с выходным сигналом 0-5, 5-0 мА; от 0,1 до 1,05 кОм для преобразователей с выходным сигналом 4-20, 20-4, 0-20, 20-0 мА при напряжении питания 36 В.

Потребляемая мощность преобразователя при напряжении питания 36 В не более: 0,5 Вт для преобразователя с выходным сигналом 0-5, 5-0 мА; 0,8 Вт для датчиков с выходным сигналом 4-20, 20-4 мА, 1,2 Вт для датчиков с выходным сигналом 0-20, 20-0 мА.

Преобразователи предназначены для работы при атмосферном давлении от 84,0 до 106,7 кПа и соответствуют группе исполнения Р1 по ГОСТ 12997. Степень защиты преобразователей от воздействия воды и пыли IP65 по ГОСТ 14254.

По устойчивости к механическим воздействиям датчики соответствуют виброустойчивому исполнению по ГОСТ 12997: N4 (от 0,4 до 100 Мпа), N3 (от 2,5 до 250 кПа), L3 (для датчиков с верхним пределом измерений менее 2,5 кПа). Допускаемое направление вибрации - вдоль вертикальной оси датчика, установленного в рабочем положении.

Средний срок службы датчика 12 лет. Средняя наработка датчиков на отказ 100 000 часов. Межповерочный интервал - 2 года, методика поверки - в соответствии с МИ 1997 г.

Характеристика выходного сигнала - линейно-возрастающая или линейно-убывающая. Преобразователи относятся к восстанавливаемым, ремонтируемым, однофункциональным изделиям.

Устройство и работа датчика

Датчик давления состоит из преобразователя давления - измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП).

При измерении избыточного давления, абсолютного давления, давления - разряжения датчиками Метран-22 (ДИ, ДА, ДИВ) давление рабочей среды подается в камеру «+», при этом камера «-» сообщается с атмосферой. При измерении разряжения (ДВ) убывающее давление перемещает мембрану в сторону, противоположную от избыточного давления.

При измерении разности давлений (ДД) положительное и отрицательное давления подаются в камеры « + » и « - » соответственно.

Давление (разность давлений) рабочей среды воздействует на мембраны (мембраны соединены между собой центральным штоком, который связан с концом рычага тензопреобразователя) и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя.

Чувствительный элемент - пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны (деформация мембраны тензопреобразователя) приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и рабалансумостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков с АП поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

Монтаж датчиков на объекте следует производить в соответствии с инструкцией по эксплуатации. При монтаже датчиков на объекте соединительные трубки от места отбора давления к датчику должны быть проложены по кратчайшему расстоянию. В случаях, когда температура рабочей среды выше предельно допускаемой температуры окружающего воздуха, датчик устанавливается на соединительной линии, длина которой не менее 0,5 м, но не более 15 м. Масса датчиков от 1 до 10,4 кг в зависимости от модели.

5.2.2 Термопреобразователь ТСПУ-205

Термопреобразователи предназначены для преобразования температуры жидких и газообразных веществ в унифицированный токовый выходной сигнал, состоит из первичного преобразователя и измерительного преобразователя. В качестве первичных преобразователей используется термопреобразователь сопротивления с НСХ-100П. Измерительный преобразователь представляет собой печатную плату диаметром 43 мм, залитую с двух сторон компаундом, на которой размещены элементы электронной схемы.

Измерительный преобразователь преобразует сигнал, поступающий с выхода первичного преобразователя в унифицированный токовых выходной сигнал. ТСПУ-205 измеряет температуру от 0 до 500^оС; предел допускаемой основной приведенной погрешности, выраженной в процентах, равен 0,5; длина погружной монтажной части 160 мм; предельное рабочее избыточное давление 25 Мпа; выходной унифицированный сигнал в пределах от 4 до 20 мА; прибор периодической государственной поверки; показатель тепловой инерции не более 10 секунд; масса прибора не более 300г. Схема подключения двухпроводная, сопротивление нагрузки цепи до 1000 Ом. Прибор соответствует техническим условиям эксплуатации ТУ 4227-003-1328299795.

Термопреобразователи ТСПУ-205Ех имеют особо взрывобезопасный уровень взрывозащиты соответствующий ГОСТ 12.2.020, обеспечиваемый видам взрывозащиты "Искробезопасная электрическая цепь" по ГОСТ 22782.5. Материалы из которых выполнен корпус головки - термореактивная пластмасса АГ-4В. Защитная арматура контактирующая с измеряемой средой - сталь 12Х18Н10Т.

Диапазон преобразуемых температур от 0 до 200^оС; предел допускаемой основной приведенной погрешности, выраженной в процентах, равен 0,5; длина погружной монтажной части 500 мм; предельное рабочее избыточное давление 20 Мпа; выходной унифицированный сигнал в пределах от 4 до 20 мА; прибор периодической государственной поверки; показатель тепловой инерции не более 20 секунд; масса прибора не более 570 г. Схема подключения двухпроводная, сопротивление нагрузки цепи определяется используемым искробезопасным блоком питания и барьером искрозащиты. Прибор соответствует техническим условиям эксплуатации ТУ 4227-003-1328299795.

Средний срок службы ТСПУ-205 и ТСПУ-205 Ех не менее 12 лет.

5.3    Выбор модуля

 

.3.1 Контроллеры серии ADAM-4000 - модули для распределённых систем сбора данных и управления на базе интерфейса RS-485

В последнее время в промышленной автоматизации стали широко использовать модули для распределенных систем сбора данных и управления типа ADAM-4XXX фирмы Advantech. Популярность этих модулей вполне объяснима, если принять во внимание их универсальность, широкую номенклатуру, насчитывающую более десятка типов, возможность создания распределенных сетей сбора данных по сети RS-485, наличие драйверов к популярным SCADA-системам, сравнительно доступную цену для мало бюджетных проектов. Клоны "четырехтысячной" серии стали выпускать еще несколько тайваньский фирм, среди которых ICP и AdLink, причем последние не только ограничились копированием модулей ADAM, но и расширили их номенклатуру несколькими своими моделями.

Модули серии ADAM-4000 предназначены для построения распределенных систем сбора данных и управления и представляют собой компактные и интеллектуальные устройства обработки сигналов датчиков, специально разработанные для применения в промышленности. Наличие встроенных микропроцессоров позволяет им осуществлять нормализацию сигналов, операции аналогового и дискретного ввода-вывода, отображение данных и их передачу (или прием) по интерфейсу RS-485.

Все модули имеют гальваническую развязку по цепям питания и интерфейса RS-485, программную установку параметров, командный протокол ASCII и сторожевой таймер. Питание модулей осуществляется нестабилизированным напряжением 10…30 В постоянного тока.

Диапазон температур:

·              Диапазон температур: рабочий -10…+70°С,

·              Хранения -25…+80°С.

·              Относительная влажность - до 95% без конденсации влаги.

5.3.2 ADAM-4017. Модуль аналогового ввода на 8 каналов

·              16-разрядный АЦП;

·              6 дифференциальных и 2 однополюсных канала;

·              Программная настройка для работы с мВ, В или мА;

·              Гальваническая изоляция 500 В.

5.3.3 ADAM-4013. Модуль аналогового ввода

·              16-разрядный АЦП;

·              Программная настройка для работы с термометрами-сопротивлениями (Pt или Ni RTD);

·              Гальваническая изоляция 500 В;

·              Подключение по 2, 3 или 4 проводам.

5.3.4 ADAM-4052. Модуль цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой

·              6 полностью изолированных цифровых входов;

·              2 изолированных входа с общей землей;

·              Входное напряжение от 0 до 30 В;

·              Гальваническая изоляция 5000 В.

5.3.5 ADAM-4520/4510. Модули преобразователя RS-232 в RS-422/485 и повторителя

·              Скорость передачи до 38,4 кбит/с;

·              Автоматический контроль за направлением передачи;

·              Гальваническая изоляция 500 В (ADAM-5420);

·              Длина сегмента линии до 1200 м;

·              Напряжение питания: 10...30 В;

·              Легко устанавливаются на DIN-рельсы.

6. Выбранные технические средства и их роль в структуре системы автоматического контроля и регулирования

В результате проведенного анализа и основанного на нем выбора технических средств, необходимых для построения автоматической системы контроля и регулирования давления пара в барабане котла, были выбраны:

1)      промышленный компьютер «Advantech»;

2)      термопреобразователи ТСПУ-205 и ТСМУ- 9313-3/1 (необходимое количество - 3 шт.);

)        преобразователи давления типа Метран 22М-ДИ (необходимое количество - 4 шт.);

)        преобразователи давления типа Метран 22М-ДД (необходимое количество - 5шт.);

)        модули аналогового ввода ADAM-4017, ADAM-4013 (необходимое количество - 4 шт.);

)        модули дискретного вывода ADAM - 4052 (необходимое количество - 3 шт.);

)        модули преобразователя RS-232 в RS-422/485 и повторителя ADAM-4520/4510 (необходимое количество - 4 шт.);

6.1 Система контроля и регулирования

Информация о текущих значениях технологических параметров снимается с контролируемых объектов при помощи термопреобразователей ТСПУ-205, ТСМУ-9313-3/1 и преобразователей давления типа Метран 22М-ДИ, Метран 22М-ДД.

Ввод сигналов от датчиков в промышленный компьютер «Advantech» осуществляется с помощью модулей удаленного ввода информации серии ADAM-4000 фирмы Advantech: ADAM-4017 - для ввода токовых сигналов, ADAM-4013 - для термометров сопротивления, ADAM - 4052 - для дискретных сигналов. Модули ADAM предназначены для преобразования сигналов тока, напряжения, термоэдс в цифровые коды и передачи информации в компьютер. Ввод информации от модулей в компьютер осуществляется по интерфейсу RS-485 с помощью «витой пары».

Измерение технологических параметров выполняется в заданной последовательности и с заданным темпом. Ввод относительно «быстрых» параметров (расход, давление) производится с периодичностью 1с, «медленных» (температурные параметры) - 3с.

Выходные сигналы модулей ADAM по интерфейсу RS-485 направлены к модулю ADAM-4520, который является преобразователем RS-485 в интерфейс RS-232, используемый для стыковки с компьютером.

Отображение информации на экране дисплея осуществляется в виде мнемосхем, которые создаются с помощью специального графического редактора. Мнемосхема представляет собой условное графическое изображение технологической схемы определенной функциональной группы. Каждому технологическому узлу соответствует своя мнемосхема.

Каждый объект информации или управления обозначается в качестве элемента хотя бы в одной мнемосхеме и может быть вызван с ее помощью в малое информационное окно для получения более детальной информации.

В протоколе событий отображаются все изменения дискретных параметров и модулей управления за последние 12 часов. Перемещение по протоколу возможно как построчно, так и постранично. В нижней строке жестко выведено последнее событие. Оператор имеет возможность наблюдать точные числовые значения параметров.

Дистанционное управление объектом осуществляется с функциональной клавиатуры при наличии изображения этого объекта в окне управления на дисплее. Управление осуществляется с помощью группы клавиш клавиатуры или мышью. Объектами дистанционного управления являются исполнительные механизмы котельной: задвижки, регулирующие клапаны, двигатели и т.д.

Помимо управления исполнительными механизмами путем подачи команд «открыть», «закрыть», «стоп», оператор имеет возможность оператор имеет возможность переводить режим работы арматуры на автоматическое управление от логических схем функционально-группового управления или регуляторов более высокого уровня, включать/отключать блокировки и схемы автоматического ввода резерва. Оператор имеет возможность отключения регулятора и перевода на ручное управление. В случае исчерпания регулировочного диапазона какого-либо регулирующего органа производится изменение структуры системы регулирования согласно алгоритму. При этом качество регулирования технологических параметров сохраняется.

7.   Экономическая часть

В настоящее время многие предприятия тепловых сетей переведены на новую систему планирования и экономического стимулирования. Эта система направлена, прежде всего, на повышение производительности труда обслуживающего персонала предприятий, а также на более полное использование установленного оборудования, обеспечение нормального бесперебойного снабжения теплом и горячей водой потребителей, бережное отношение к оборудованию и экономное расходование топлива, электроэнергии и других материалов.

Повышение экономической эффективности системы теплоснабжения имеет первостепенное значение. Основным фактором повышения рентабельности производства являются новые условия планирования и экономического стимулирования, а также внедрения новой техники, механизации и автоматизации технологических процессов.

В дипломном проекте рассматривается автоматизация котельной, замена устаревшего, изношенного морально и физически автоматического оборудования на новое, менее энерго- и теплоемкое, малогабаритное, охватывающее контроль и регулирование процессом при помощи дистанционного управления.

Система автоматического регулирования котельных установок обеспечивает изменение производительности установки при сохранении заданных параметров (давления и температуры пара) и максимального КПД установки. Кроме того, повышает безопасность, надежность и экономичность работы котла, сокращает количество обслуживающего персонала и облегчает условия его труда.

Автоматизированная система самостоятельно выполняет задание в назначенной последовательности и нуждается только в настройке со стороны высококвалифицированного персонала. Автоматизированная система наиболее надежна, она не устает и не ошибается, что возможно при работе человека.

Затраты на модернизацию включают в себя: затраты на демонтаж устаревшего оборудования, монтаж пуск и наладку нового; затраты на заработную плату обслуживающего персонала; отчисления на социальные нужды, затраты на ремонт и обслуживание оборудования; амортизационные отчисления.

7.1 Расчет затрат на внедрение оборудования

Таблица 7.1 Расчет затрат на приобретение оборудования

Наименование оборудования	Кол-во, шт.	Цена за ед., руб.	Сумма, руб.
1.Промышленный компьютер “Advantech”	1	80500	80500
2. Принтер “HP LaserJet”	1	14800	14800
3. Расходные материалы			4600
4. Кабель	150 м	5	750
5. Модули ADAM-4017, 4013	4	4500	18000
6. Модуль ADAM-4052	3	3270	9810
7. Модуль ADAM-4520, 4510	4	2100	8400
8. Преобразователь измерительный  «Метран-22М»	9	7200	64800
9. Термопреобразователь ТСПУ-205,  ТСМУ-9313-3/1	3	1300	3900
10. Лицензионное программное   обеспечение		200000	200000
11. Блок питания 36 В	6	1500	9000
12. Шкаф	2	2500	5000
13. Провод коммутационный   RS-485/232	240 м	2,65	640
ИТОГО			420200
14. Прочие расходы (10%)			42020
ИТОГО			462220

Остаточная стоимость ликвидируемого оборудования находится по мере износа в виде амортизационных отчислений.

Годовая сумма амортизационных отчислений А_год определяется по формуле:

 

А_год = ,

где ОФ_б - балансовая стоимость основных фондов;

Н_а - норма амортизации.

Для данного оборудования Н_а = 7,2 %, со средним сроком эксплуатации 10 лет.

Таблица 7.2. Стоимость демонтажа оборудования

Наименование оборудования	Кол-во, шт.	Стоимость за единицу, руб.		Сумма, руб.
		балансовая	остаточная
1.Дифференциально-трансформаторный  прибор КСД-2	6	7500	4260	25560
2. Манометр дифференциальный  мембранный ДМ-3583 М	3800	2158	6475
3. Манометр типа МЭД	3	3100	1761	5282
4. Регулирующий прибор типа Р-25	4	8570	4867,5	19470
ИТОГО				56787

Затраты на пуск и наладку оборудования складываются из затрат на зарплату персонала, устанавливающего и отлаживающего оборудование. При расчете заработной платы применена повременная система оплаты труда. В фонд заработной платы включены: районные- 40 %, северные - 50 %, а также премиальные за пуск и наладку системы в размере 20 %.

Величина заработка при повременной оплате зависит от количества проработанного времени и установленной работнику тарифной ставки. Заработок определяется умножением тарифной ставки на количество отработанных часов:

З = Т_ст· t ,

где З - заработок работников, занятых на монтаже и демонтаже, руб.;

Т_ст - часовая тарифная ставка;

t - отработанное время, чел/час.

Таблица 7.3 Затраты на монтаж и демонтаж оборудования

Наименование работ	Ед. изм.	Кол-во	Трудозатраты рабочих, чел/час
			на ед.	всего
1. Монтаж шкафа	шт	2	4,05	8,1
2. Монтаж приборов в шкафу	шт	21	1,9	39,9
3. Металлоконструкции для монтажа шкафа	шт	2	1,0	2,0
4. Прокладка сетей к приборам	100м	3,72	15,05	55,99
5. Устройство соединений	шт	63	1,7	107,1
6. Демонтаж приборов из щита	шт	10	2,83	28,3
7. Демонтаж приборов на участках котла	шт	6	4,57	27,4
8. Монтаж приборов на участках котла	шт	12	3,16	37,96
9. Установка компьютера	шт	1	3,3	3,3
10. Установка периферийных устройств	шт	1	1,5	1,5
7. Установка программного обеспечения			12,5	12,5
ИТОГО				323,94

Определение суммы затрат, направленных на заработную плату на осуществление монтажа и демонтажа оборудования

1)      Электрослесарь по ремонту и обслуживанию (4разряд):

Согласно тарифной сетке - 3174 руб. в месяц, т.е. 166 ч работы,

С_з.п = 3174 /166 · 104,33 = 1994,84 руб.

Премия 20% ставки: 1994,84 · 0,2 = 398,97 руб.

Районный коэффициент 40%: 1994,84 · 0,4 = 797,94 руб.

Северный коэффициент 50%: 1994,84 · 0,5 = 997,42 руб.

Общая сумма: 1994,84 + 398,97 + 797,94 + 997,42 = 4189,17 руб.

2)      Электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИПиА (5 разряд):

Согласно тарифной сетке - 3522 руб. в месяц, т.е. 166 ч работы,

С_з.п = 3522 / 166 · 115,91 = 2459,25 руб.

Премия 20% ставки: 2459,25 · 0,2 = 491,85 руб.

Районный коэффициент 40%: 2459,25 · 0,4 = 983,7 руб.

Северный коэффициент 50%: 2459,25 · 0,5 = 1229,63 руб.

Общая сумма: 2459,25 + 491,85 + 983,7 + 1229,63 = 5164,43 руб.

3)      Наладчик КИПиА (4 разряд):

Согласно тарифной сетке -3125 руб. в месяц, т.е. 166 ч работы,

С_з.п = 3125 / 166 · 86,4 = 1626,51 руб.

Премия 20% ставки: 1626,51 · 0,2 = 325,3 руб.

Районный коэффициент 40%: 1625,51· 0,4 = 650,2 руб.

Северный коэффициент 50%: 1625,51· 0,5 = 812,76 руб.

Общая сумма: 1626,51 + 325,3 + 650,2 + 812,76 = 3414,77 руб.

4)      Инженер - электронщик:

Согласно тарифной сетке - 4100 руб. в месяц, т.е. 166 ч работы,

С_з.п = 4100 / 166 · 17,3 = 427,29 руб.

Премия 20% ставки: 427,29 · 0,2 = 85,46 руб.

Районный коэффициент 40%: 427,29 · 0,4 = 170,92 руб.

Северный коэффициент 50%: 427,29 · 0,5 = 213,65 руб.

Общая сумма: 427,29 + 85,46 + 170,92 + 213,65 = 897,32 руб.

Таблица 7.4. Фонд заработной платы на осуществление монтажа и демонтажа

Наименование  должности	Разряд	Тарифная ставка,  руб.	Числен- ность	Трудо- емкость, чел/час	ФЗП, руб.	Премия 20%	ФЗП с  район. и северн.  коэфиц, руб.	Итого, руб.
Электрослесарь по ремонту и обслуживанию	4	3174	1	104,33	1994,84	398,97	3790,2	4189,17
Инженер-программист		4100	1	17,3	427,29	85,46	811,86	897,32
Электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИПиА	5	3522	1	115,91	2459,25	491,85	4672,58	5164,43
Наладчик КИПиА	4	3125	1	86,4	1626,51	325,3	3089,47	3414,77
ИТОГО								13665,7

Определение суммы затрат, на единый социальный налог (Е_сн):

Е_сн = 13665,7 · 35,6% = 4864,99 руб.

 

Полные затраты на внедрение системы составляют:

,

где Об_Н - стоимость нового оборудования;

Зт - затраты на монтаж и демонтаж;

Об_л - стоимость ликвидируемого оборудования.

Δ К = 462220 + 13665,7 + 4864,99 - 56787 = 423963,7руб.

7.2 Расчет фонда заработной платы персонала по ремонту и обслуживанию оборудования

Расчет заработной платы персонала цеха КИПиА производится по повременной системе оплаты труда, в фонд заработной платы входят следующие коэффициенты: районный - 40 %, северный - 50 %, премиальный - 20 %.

Таблица 7.5. Фонд заработной платы по ремонту и обслуживанию оборудования до модернизации

Наименование должности	Разряд	Кол-во человек	Оклад месячный, руб.	ФЗП в год, руб.	Общая сумма, руб.	ЕСН, руб.
1. Начальник КИПиА		1	6500	163800	163800	58312,8
2. Мастер КИПиА		2	5100	128520	257040	91506,24
3. Электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИПиА	4	5	3174	79984,8	399924	142372,9
4. Электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИПиА	5	10	3522	88754,4	887544	315965,7
5. Наладчик КИПиА	4	3	3125	78750	236250	84105
Итого:		21			1944558	692262,7

При внедрении нового оборудования происходит значительного высвобождения рабочего времени персонала цеха КИПиА, штат сотрудников сокращается, следовательно, произойдет экономия годового фонда заработной платы, снижается единый социальный налог.

Таблица 7.6. Фонд заработной платы по ремонту и обслуживанию оборудования после модернизации

Наименование должности	Разряд	Кол-во человек	Оклад месячный, руб.	ФЗП в год, руб.	Общая сумма, руб.	ЕСН, руб.
1. Начальник КИПиА		1	6500	163800	163800	58312,8
2. Мастер КИПиА		2	5100	128520	257040	91506,24
3. Электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИПиА	4	4	3174	79984,8	319939,2	113898,4
4. Электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИПиА	5	7	3522	88754,4	621280,8	221176
5. Наладчик КИПиА	4	2	3125	78750	157500	56070
6. Инженер-программист		1	4100	103320	103320	36781,9
Итого:		16			1622880	577745,3

В расчет годовых расходов на содержание и эксплуатацию оборудования, при условии, что стоимость базового оборудования - 56787 руб., а стоимость внедряемого оборудования - 162220 руб., входит:

1)      единый социальный налог - 35,6 % от ФЗП обслуживающего персонала;

2)      затраты на ремонт оборудования - 20 % (базовое оборудование), 5% (новое оборудование) от общей стоимости оборудования;

)        амортизация -7,2 %;

)        прочие расходы - 10 % от ФЗП

Таблица 7.7 Смета годовых расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

Наименование статей	Сумма в год, руб.		Экономия
	до модернизации	после модернизации
Зарплата обслуживающего персонала	1944558	1622880	321678
Единый социальный налог	692262,7	577745,3	114517,4
Затраты на ремонт оборудования	11357,4	8111	3246,4
Амортизационные отчисления	7198,4	11679,8	-4481,4
Прочие расходы	19445,6	16228,8	3216,8
Итого:	2674822,1	2236644,9	438177,2

ΔП = 438177,2 руб - прирост прибыли.

7.3 Расчет экономической эффективности внедряемого проекта

Общая экономическая эффективность капитальных вложений характеризует эффект (отдачу), который получается в результате осуществления затрат. Расчеты общей экономической эффективности капитальных вложений проводятся на всех стадиях разработки.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений для данного проекта составит:

,

где ΔК - затраты на внедрение оборудования;

ΔП - прирост прибыли.

 

г.

Коэффициент экономической эффективности:

К_ЭФФ =.

Анализируя рассчитанную экономическую часть, можно сделать вывод, что внедрение автоматизированной системы контроля и регулирования параметров на ТЭЦ-7 экономически выгодно, это позволило:

·        Сократить 5 рабочих мест;

·        Вести наблюдение за процессом при помощи дистанционного управления параметрами (температурой, давлением, циркуляцией воды);

·        В результате, после внедрения системы экономия заработной платы составила 321678 рублей в год.

Таблица 7.8. Основные технико-экономические показатели

Наименование показателей	Единицы измерения	До внедрения	После внедрения
Дополнительные капитальные вложения	тыс. руб	____	405,433
Фонд заработной платы	тыс. руб	1944,558	1622,880
Единый социальный налог	тыс. руб	692,262	577,745
Затраты на ремонт и обслуживание оборудования	тыс. руб	11,357	8,111
Амортизационные отчисления	тыс. руб.	7,198	11,679
Прирост прибыли	тыс. руб.	____	438,177
Срок окупаемости	лет	____	0,96
Коэффициент экономической эффективности	____	____	1,04

 

8.   Безопасность жизнедеятельности

В настоящее время развитие научно - технического прогресса позволяет людям чувствовать себя более комфортно в городах. По сравнению с прошлым веком, в веке нынешнем появилось множество различных, доступных большинству людей удобств, таких как: водопровод, теплоснабжение, централизованная система освещения. Уже практически невозможно представить себе жизнь без этих благ цивилизации, которые стали привычны. Теплоснабжение является одной из основных подсистем энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около 1/3 всех используемых в стране первичных топливно-энергетических ресурсов.

Развитие промышленности и широкое жилищно-коммунальное строительство вызывает непрерывный рост тепловой нагрузки. При централизованном теплоснабжении строят крупные котельные или ТЭЦ, обеспечивающие теплом большое количество потребителей. Одновременно идет процесс концентрации этой нагрузки в крупных городах и промышленных районах, что создает базу для дальнейшего развития теплофикации и централизованного теплоснабжения. В системах центрального отопления и районного теплоснабжения источниками тепловой энергии являются водяные и паровые котлы, устанавливаемые в котельных. В качестве теплоносителя при теплофикации используется главным образом горячая вода, которая подается к потребителям по трубам тепловых сетей.

Важнейшими задачами теплоэнергетиков являются разработка и внедрение в системах теплоснабжения рациональных тепловых и гидравлических режимов, технических и организационных мероприятий, обеспечивающих максимальную экономичность работы этих систем, высокую эффективность и надежность их эксплуатации, а также нормального микроклимата в жилых, общественных и производственных помещениях. Разработка и внедрение указанных режимов и мероприятий являются предметом наладки централизованных систем теплоснабжения.

При выполнении наладочных работ необходимо также по мере возможности разрабатывать мероприятия по совершенствованию организации эксплуатации и подготовки персонала, снижению тепловых и гидравлических потерь в сети и утечки теплоносителя, улучшению качества подпиточной воды, борьбе с внутренней и наружной коррозией, а также по организации учета отпуска и потребления теплоты.

8.1 Организация и оборудование рабочего места с ПЭВМ

Трудовая деятельность персонала тесно связана с его рабочим местом и зоной обслуживания основного и вспомогательного оборудования.

Рабочим местом оператора считается зона его трудовой деятельности в помещении, отведенном для поста управления. Последний должен быть оснащен комплексом технических средств (КТС), необходимых для контроля и управления технологическим процессом.

При организации автоматизированного рабочего места оператора ЭВМ, согласно санитарным нормам и правилам (СанПиН) 2.2.2.542-96, необходимо обратить внимание на следующие условия:

1.  Для обеспечения нормальных условий труда санитарные нормы устанавливают на одного работающего объем производственного помещения не менее 20 м³, а площадь - не менее 6 м².

2.       Ширина проходов с передней стороны пультов и панелей - не менее 1 м, а расстояние между ПЭВМ и дисплеями должно быть не менее 2 м, расстояние от стен при однорядном размещении дисплеев должно быть не менее 1м.

.        ПЭВМ устанавливается в хорошо вентилируемых помещениях с комбинированным освещением. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток.

.        Необходимо выполнять требования о минимально допустимом расстоянии между лицом пользователя и экраном (не менее 50-70 см)

.        Необходима установка защитных приэкранных фильтров.

.        Необходимо надежное заземление помещений с ПЭВМ для уменьшения «электромагнитного фона».

.        Должны устанавливаться розетки электропитания, выполненные по евростандартам.

При полном выполнении его норм вредное воздействие ЭВМ (ПК) может быть сведено к минимуму.

Требования к организации и оборудованию рабочего места сотрудника вычислительного центра приведены в ГОСТ 12.2.032-78. Высота рабочей поверхности стола для пользователей должна регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии таковой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

Модульными размерами рабочей поверхности стола для ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1200, 1400 мм, глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой высоте, равной 725 мм.

Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также - расстоянию спинки до переднего края сиденья.

Рабочее место необходимо оборудовать подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 градусов. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.

Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

Рис.8.1.Схема рабочего места оператора ЭВМ.

- рабочий стол, 2 - стул, 3 - подставка для ног, 4 - системный блок,

- монитор, 6 - клавиатура, 7 - принтер, 8 - лоток для бумаги, 9 - окно

Конечной целью специальных мероприятий по организации рабочего места служит оптимизация условий трудовой деятельности оперативного персонала.

8.2 Освещение производственного помещения

Рациональное освещение помещений - один из наиболее важных факторов, от которых зависит эффективность трудовой деятельности человека.

Хорошее освещение необходимо для выполнения большинства задач оператора, снижает утомляемость, позволяет легко различать цвет и размеры объектов труда, способствует длительному сохранению работоспособности, росту производительности труда, повышает безопасность труда, благотворно влияет на общее психологическое состояние работающего. Для того, чтобы спланировать рациональную систему освещения, учитывается специфика рабочего задания, для которого создается система освещения, скорость и точность, с которой это рабочее задание должно выполняться, длительность его выполнения и различные изменения в условиях выполнения рабочих операций. Практика показывает, что только за счет улучшения освещения на рабочих местах достигался прирост производительности труда от 1,5 до 15 %.

В зависимости от источника света производственное освещение может быть двух видов естественное и искусственное. Естественное освещение бывает:

1.       боковое, осуществимое через световые проемы в наружных стенах;

2.       верхнее, осуществимое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях;

.        комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.

Искусственное освещение может быть двух систем - общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Свет - электромагнитные излучения с широким спектром длин волн. Зрительный аппарат человека воспринимает широкий диапазон видимых излучений от 380 до 770 нм, т.е. от ультрафиолетовых до инфракрасных излучений.

Для характеристики зрительных условий работы используются различные светотехнические показатели.

Сила света (I) - основная светотехническая единица, которая определяется плотностью светового потока в данном направлении, измеряется в канделах (кд);

Световой поток (Ф) - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах ( лм)

,                  (8.1)

где w - телесный угол в пределах которого световой поток распространяется.

Освещенность (Е) - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока Ф, равномерно падающего на освещаемую поверхность S (м²), к ее площади , измеряется в люксах (лк):

                (8.2)

Освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света получает его поверхность в направлении к наблюдателю. Поэтому угол, под которым наблюдается освещенная поверхность, имеет существенное значение. Эта особенность оценивается яркостью поверхности (В):

                    (8.3)

где    φ - угол между нормалью к светящей поверхности и заданным направлением.

Единицей яркости является канделла на метр квадратный (кд/м²).

Фон - поверхность на которой находится рассматриваемый объект, характеризующийся коэффициентом отражения (P):

,                    (8.4)

где Ф_р - отраженный световой поток, лк.

Рабочая поверхность - поверхность стола или оборудования, на котором производится работа.

Объект различия - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различаемый дефект.

Коэффициент пульсации освещенности К_по- оценивает относительную глубину колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

,             (8.5)

где Е_max , Е_min - максимальная и минимальная освещенность за период ее коле- бания, лк;

Е_ср - среднее значение освещенности за тот же период.

Наиболее важную роль в трудовом процессе имеют такие функции зрения, как контрастная чувствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость видения и цветовая чувствительность.

Контрастную чувствительность характеризует видимость (V) - это способность глаза воспринимать объект наблюдения.

                           (8.6)

где К - контраст объекта и фона,

К_п - пороговый контраст, т.е. наименьший контраст, различимый глазом.

Таблица 8.1 Рекомендуемые значения освещенности рабочего места

Тип рабочего места или характер выполняемой работы	Освещенность, лк
	рекомендуемые значения	минимальные значения
Наблюдение за измерительными  приборами, испытания, проверка	500	300
Периферийные устройства ЭВМ, конторское оборудование	800	300
Выполнение записей	700	500
Ремонтные работы:  общие  приборные	500 2000	300 1000

Описание помещения, в котором располагается рабочее место оператора ЭВМ

Помещение, в котором находится рабочее место оператора, имеет следующие характеристики:

- длина помещения 6 м;

ширина помещения 3 м;

высота 3 м;

число окон 1;

количество рабочих мест 1;

окраска интерьера: белый потолок, бледно-зеленые стены, пол бетонный, покрытый линолеумом зеленого цвета.

8.3 Расчет освещения рабочего места

В помещении, где находится рабочее место оператора, используется смешанное освещение, т.е. сочетание естественного и искусственного освещения.

В качестве естественного - боковое освещение через окна. Искусственное освещение используется при недостаточном естественном освещении. В данном помещении используется общее искусственное освещение.

Расчет освещения осуществляется по методу светового потока с учетом потока, отраженного от стен и потолка.

Нормами для данных работ установлена необходимая освещенность рабочего места Е_н = 300 лк (средняя точность работы по различению деталей размером от 1 до 10 мм).

Общий световой поток определяется по формуле:

                             (8.7)

где Е_н = 300 лк - нормированная освещенность для работ средней точности,

К = 1,5 - коэффициент, учитывающий старение ламп и загрязнение светильников;

S = 6 * 3 = 18 м² - площадь помещения;

Z = 1,1 - коэффициент, характеризующий неравномерность освещения, для люминесцентных ламп;

N - число светильников;

η - коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от коэффициентов отражения от стен, потолка, рабочих поверхностей, типов светильников и геометрии помещения.

Для определения η находим индекс помещения:

,                      (8.8)

где А = 3 м и В = 6 м - ширина и длина помещения;

h = 2,3 м - высота подвеса светильника, т.е. расстояние от светильника до освещаемой поверхности.

Выберем коэффициент использования η светового потока по следующим данным:

-     коэффициент отражения побеленного потолка ρ_п = 70%;

      коэффициент отражения от стен, окрашенных в светлую краску,

 

ρ_с = 50%, η = 55 %.

По формуле (8.7) определяем общий световой поток:

 лм

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. Люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания: их спектр ближе к естественному; они имеют большую экономичность (больше светоотдача) и срок службы (в 10-12 раз). Наряду с этим имеются и недостатки: их работа сопровождается иногда шумом; хуже работают при низких температурах; их нельзя применять во взрывоопасных помещениях; имеют малую инерционность.

Для нашего помещения люминесцентные лампы подходят. По найденному значению светового потока выбираем ближайшую стандартную лампу - ЛХБ40-4 (лампы холодного белого света) или ЛДЦ40-4 (лампы дневного света). В качестве светильников выбираем марку ЛПОО2-2*40.

Таким образом, чтобы обеспечить необходимый уровень освещения нужно использовать 2 светильника по 2 лампы ЛХБ40-4 (или ЛДЦ40-4) в каждом. Мощность одной лампы 40 Вт.

Освещенность при заданном размещении светильников:

лк

Минимально допустимая освещенность для работ средней точности Е_н= 300 лк, расчетная освещенность Е_р^ки = 300 лк.

8.4 Особенности освещения рабочих мест с видеотерминальными устройствами

Все общие требования к освещению помещений учреждений применимы также к освещению рабочих мест у видеоэкранов дисплейных устройств. Однако имеется целый ряд особенностей работы у видеоэкранов, которые необходимо учитывать. Кроме тщательного ограничения отражения это связывается, прежде всего, с правильным выбором уровня освещенности и проблем уменьшения скачков яркости при смене поля зрения. Источники света, такие как светильники и окна, которые дают отражение от поверхности экрана, значительно ухудшают точность знаков.

Наиболее важным является соотношение яркостей при нормальных условиях работы, т.е. освещенность на рабочем месте около 300 лк и средняя плотность заполнения видеоэкрана. Отражение, как на экране, так и на рабочем столе и клавиатуре влечет за собой помехи физиологического характера, которые могут выразиться в значительном напряжении, особенно при продолжительной работе. Отражение, включая отражения от вторичных источников света, должно быть сведено к минимуму. Для защиты от избыточной яркости окон могут быть применены занавеси, шторы, экраны и жалюзи.

Использование дополнительного освещения рабочего стола, например, для освещения документов с нечетким шрифтом, увеличивает соотношение яркостей между документацией и экраном, и является нежелательным без соответствующей регулировки яркости экрана.

Основываясь на результатах выполненных расчетов (расчетная освещенность Е_р^ки = 300 лк, при минимально допустимой освещенности для работ средней точности Е_н= 300 лк), следует, что для оптимальных условий труда оператора ЭВМ необходимо общее освещение помещения со световым потоком 8100 лм, которое обеспечит два светильника марки ЛПОО2-2*40 с двумя люминесцентными лампами типа ЛХБ40-4 (или ЛДЦ40-4). Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях использования ПЭВМ следует проводить чистку светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Кроме того, рекомендуется использовать ряд специальных мер по защите оператора от вредных факторов экрана дисплея.

9. Охрана окружающей среды

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.

Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь.

ТЭЦ являются одним из основных загрязнителей атмосферы твёрдыми частицами золы, окислами серы азота, другими веществами, оказывая вредное воздействие на здоровье людей, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Процесс накопления углекислого газа в атмосфере будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

Энергетика, является наиболее крупной отраслью по объему выброса в атмосферу (26,6% общего количества выбросов всей промышленностью России), характеризуется выбросами сернистого газа, оксида углерода, оксидов азота, сажи, а также наиболее токсичных-пятиокиси ванадия и бенз(а)пирена.

Теплоэнергетика основывается на сжигании различных видов органического топлива - нефти, газа, угля, торфа, сланца.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха также являются ТЭС и ТЭЦ, которые потребляют уголь высокой зольности. Аэрозольные частицы отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды соли кислот.

Особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха являются одной из главных причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог) - представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения называемые в совокупности фотооксидантами. Объем выброса вредных веществ в атмосферный воздух в 1993 г. составил 5,9 млн.т, это в основном: пыль - 31%, диоксид серы - 42%, окислы азота - 23,5%.

Существует также такое явление, как тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Это препятствует водообмену между поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его увеличивается, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органические вещества. Другим источником загрязнения является сброс загрязненных сточных вод в водоемы (в 1992 г. сброс составил 1,4 млрд.м³, в 1993 г. - 1,32 млрд.м³). Из 1,5 млрд.м³ сточных вод, требующих очистки, только 12% сбрасывается нормативно-очищенными. Многочисленные золошлакоотвалы являются источником загрязнения подземных вод.

Развитие промышленности и широкое жилищно-коммунальное строительство вызывает непрерывный рост тепловой нагрузки. Одновременно идет процесс концентрации этой нагрузки в крупных городах и промышленных районах, что создает базу для дальнейшего развития теплофикации и централизованного теплоснабжения.

Ужесточение экологических и планировочных требований к современным городам и промышленным районам приводит к размещению ТЭЦ на органическом (особенно на твердом), а также на ядерном топливе на значительном расстоянии от районов теплового потребления, что усложняет тепловые и гидравлические режимы систем теплоснабжения и выдвигает повышенные требования к их надежности.

К основным мероприятиям, обеспечивающим чистоту воздушного бассейна и должные санитарно-гигиенические условия населенных пунктов и промышленных зон, относятся: использование в энергоустановках газообразного и малосернистого жидкого топлива; глубокая очистка дымовых газов от золы и сернистых соединений; устройство высоких дымовых труб; создание санитарно-защитных зон между ТЭЦ и жилым массивом.

Таблица 9.1 Предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов

Загрязняющие вещества	Предельно допустимая концентрация, мг/м3
	максимальная разовая	среднесуточная
Сернистый ангидрид (SO2)	0,500	0,050
Пыль нетоксичная (зола)	0,500	0,150
Сажа (копоть)	0,150	0,050
Окислы азота (NOx)	0,085	0,085
Окись углерода	3,000	1,000

9.1 Механизм природопользования

         Экологическая ситуация может быть стабилизирована и улучшена только путем изменения ориентации социально-экономического развития страны, формирования новых ценностных и нравственных установок, пересмотра структуры потребностей, целей, приоритетов и способов деятельности человека. Это потребует целого комплекса радикальных политических, социально-экономических, законодательных, технологических и иных мер.

Особенностью энергетического производства является непосредственное воздействие на природную среду в процессе извлечения топлива и его сжигания.

Природопользование - рациональное использование природных ресурсов и условий окружающей природной среды, их воспроизводство и охрана. Необходим новый подход к самому понятию природных ресурсов как к специфической экономической категории, что в практическом плане требует их классификации, учета, оценки, слежения за состоянием и использованием, охраной и воспроизводством. Охрана природной среды на современном этапе является элементом самостоятельной, весьма специфической производственной деятельности, которая должна опираться на соответствующую ей экономическую и правовую нормативную основу.

Главным направлением выхода Российской Федерации из социально-экономического и экологического кризиса является создание новых экономических отношений в обществе, с помощью которых можно будет осуществить структурную перестройку народного хозяйства на базе ресурсосбережения, внедрения более совершенной и экологически чистой техники и технологии. Без этого нельзя существенно повысить эффективность общественного производства, а также решить социальные и экологические проблемы.

В связи с этим при разработке стратегии социального и экономического развития страны, распределения финансовых и других ресурсов между различными сферами деятельности необходимо учитывать особенности оценки экономической эффективности вложения средств в охрану окружающей среды. Эти особенности заключаются, прежде всего, в том, что снижение загрязнения природной среды за счет указанных средств приводит к улучшению здоровья населения, уменьшению износа основных фондов, повышению урожайности и экологической чистоты сельскохозяйственной продукции, приросту древесины и улучшению других показателей состояния растительного и животного мира. В итоге это уменьшает экономический ущерб от загрязнения природной среды и увеличивает национальный доход. Улучшая экологическую обстановку, мы тем самым обеспечиваем повышение эффективности общественного производства, так как в большинстве случаев вложение средств в решение проблем экологии с избытком окупается экономией их в народном хозяйстве за счет сокращения ущерба.

В существующее законодательство должны быть введены понятия общего и специального природопользования. Общее природопользование гражданами и иными лицами должно осуществляться бесплатно для удовлетворения их жизненно необходимых потребностей без закрепления природных ресурсов за отдельными гражданами. В порядке специального природопользования природопользователю за плату передаются в пользование или аренду природные ресурсы на основе договора и разрешения (лицензии) на пользование для осуществления хозяйственной деятельности.

Договор о природопользовании заключается между природопользователем и органами исполнительной власти соответствующего уровня при наличии у природопользователя положительного заключения экологической экспертизы на предполагаемую хозяйственную или иную деятельность и применяемую при этом технологию, а также комплексного разрешения на специальное природопользование.

В комплексном разрешении (лицензии) на специальное природопользование должны устанавливаться:

§  экологические требования, при которых допускается хозяйственная и иная деятельность;

§  условия охраны и обеспечения сохранности предоставленных в пользование природных ресурсов;

§  конкретные нормы пользования, предельные нормативы технологических потерь, выбросов и сбросов загрязняющих веществ;

§  размеры платы за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ в размещение отходов производства, платы за охрану и воспроизводство природных ресурсов, сроки уплаты;

§  условия и порядок применения штрафных санкций за нерациональное использование природных ресурсов, сверхлимитное потребление и загрязнение окружающей природной среды.

9.2 Плата за загрязнение окружающей среды

Плата за загрязнение представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду, а также за размещение отходов на территории Российской Федерации. Эта плата возмещает затраты на компенсацию воздействия выбросов и сбросов загрязняющих веществ и стимулирование снижения или поддержание выбросов и сбросов в пределах нормативов, утилизацию отходов, а также затраты на проектирование и строительство природоохранных объектов.

Для определения величины платежей за вредные выбросы и сбросы в окружающую среду в 1993 г. были установлены «Базовые нормативы платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов». В связи с инфляцией и ростом цен эти нормативы были пересмотрены в сторону многократного увеличения.

При расчете базовых нормативов (в ценах 1990 г.) был определен удельный экономический ущерб:

- от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в пределах допустимого норматива выброса и лимита (временно согласованного выброса) - 3,3 руб./усл.т;

-        от сбросов загрязняющих веществ в водные объекты в пределах допустимого норматива сброса и лимита (временно согласованного сброса) - 443,5 руб./усл.т.

Удельные затраты на размещение отходов (в ценах 1990 г.) составляли:

- 0,1 руб./т нетоксичных отходов добывающей промышленности;

-        4,6 руб./м³ нетоксичных отходов перерабатывающей промышленности;

-        80 руб./т токсичных отходов IV класса.

С учетом изменения цен на начало 1993 г, был установлен коэффициент индексации платы, равный 25.

Базовые нормативы включают:

- нормативы платы за выбросы в атмосферу загрязняющих вредных веществ от стационарных и передвижных источников;

-        нормативы платы за сброс загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные системы;

-        нормативы платы за размещение отходов.

Из-за отсутствия действующих нормативов предельно допустимых объемов размещения отходов нормативы платы за размещение отходов устанавливаются за объемы размещения в пределах установленных лимитов. В качестве примера в таблице 2.1 приведены некоторые базовые нормативы платы за выбросы и сбросы загрязняющих веществ.

Таблица 9.2 Нормативы платы за выбросы загрязняющих вредных веществ, руб./т

Загрязняющее вещество	Норматив платы
	в пределах допустимых  нормативов выбросов	в пределах установленных  лимитов
Золы углей	825	4125
Сероуглерод	3300	16500
Диоксид азота	415	2070
Пыль древесная	110	550
Сероводород	2065	10325

В соответствии с постановлением Правительства РФ от 3 августа 1992 г. № 545 «Об утверждении Порядка разработки и утверждения экологических нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду, лимитов использования природных ресурсов, размещения отходов» лимиты размещения отходов устанавливают объемы их складирования, места размещения, предельные размеры выделяемой площади для складирования, способы и условия хранения отходов и другие показатели, связанные с предотвращением или ограничением отрицательного влияния на состояние окружающей природной среды и условия жизни населения.

Базовые нормативы платы за выбросы конкретных загрязняющих веществ определяются умножением удельного экономического ущерба от выбросов и сбросов загрязняющих веществ в пределах допустимых нормативов или лимитов выбросов, сбросов на показатели относительной опасности конкретного загрязняющего вредного вещества для окружающей природной среды и здоровья населения и на коэффициенты индексации платы. Базовые нормативы платы за выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду рассчитаны для наиболее распространенных загрязняющих вредных веществ.

Внесение платы за загрязнение не освобождает природопользователей от выполнения мероприятий по охране окружающей природной среды, а также уплаты штрафных санкций за экологические правонарушения и возмещение вреда, причиненного загрязнением окружающей природной среды народному хозяйству, здоровью и имуществу граждан, в соответствии с Законом «Об охране окружающей природной среды», а также другим законодательством Российской Федерации.

При аварийном загрязнении природной среды устанавливаются штрафы (до десятикратного размера тарифа) к нормативам платы за выбросы (сбросы, размещение отходов) загрязняющих веществ.

Платежи за загрязнение окружающей природной среды от предприятий и учреждений перечисляются в экологические фонды (местный, областной, федеральный).

9.3 Перечень природоохранных мероприятий

1.       Охрана и рациональное использование водных ресурсов.

1.1.  Внедрение систем оборотного и бессточного водоснабжения всех видов.

1.2.    Осуществление мероприятий для повторного использования сбросных и дренажных вод, улучшения их качества, не вызывающих побочного негативного воздействия на другие природные среды.

.3.      Реконструкция или ликвидация накопителей отходов.

2.       Охрана воздушного бассейна.

2.1.  Установка газо-пылеулавливающих устройств.

2.2.    Строительство опытно-промышленных установок и цехов по разработке методов очистки отходящих газов от вредных выбросов в атмосферу.

.3.      Приобретение, изготовление и замена топливной аппаратуры при переводе на сжигание топлива других видов или улучшение режимов сжигания топлива.

. Использование отходов производства и потребления.

3.1.  Строительство полигонов для складирования промышленных отходов.

3.2.    Строительство установок, производств и цехов для получения сырья или готовой продукции из отходов производства.

. Научно-исследовательские работы.

4.1.  Разработка экспресс-методов определения вредных примесей в воздухе, воде и почве.

4.2.    Разработка нетрадиционных и высокоэффективных систем и установок для очистки отходящих газов и утилизации отходов.

5. Экологическое просвещение, подготовка кадров.

       5.1. Работа по экологическому образованию кадров.

Экологические фонды предприятий предлагается формировать за счет отчислений от прибыли, а также других поступлений. Прибыль, направляемая в эти фонды, не подлежит налогообложению. Средства данных фондов необходимо использовать для осуществления в заданные сроки природоохранных мероприятий по достижению выбросов в соответствии с установленным стандартом.

С целью приоритетного решения экологических вопросов в условиях перехода к рынку необходимо ввести систему экономического стимулирования природоохранной деятельности, включающей льготное налогообложение, льготное кредитование и субсидирование проектов по охране природы, ускоренную амортизацию природоохранных основных фондов.

Система налоговых льгот должна включать:

ü  уменьшение налогооблагаемой прибыли при осуществлении природоохранных мероприятий;

ü  налоговые льготы для предприятий, выпускающих природоохранное оборудование, материалы и реагенты, приборы и оборудование для экологического мониторинга, а также оказывающих производственные услуги экологического характера (эксплуатация городских водоочистных сооружений, сбор, утилизация и захоронение бытовых отходов, строительство, реконструкция природоохранных объектов и т.п.).

Система стимулирования НИОКР в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов может предусматривать скидки с дохода для налогообложения (для предприятий, переведенных на хозрасчет) в первый год в размере до 100%, включая текущие и капитальные затраты.

Экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды, других экологических правонарушений представляет собой экономическую составляющую общественно необходимых затрат (издержек), вызванных отрицательным воздействием на различные элементы природной среды процесса производства и потребления продукции, приводящих к прямым и косвенным экономическим потерям рабочего времени.

Эффективно действующий комплекс методик оценки и компенсации ущерба в условиях перехода к рыночной экономике является исключительно важным, он должен содержать единые правила и определять порядок подсчета убытков, причиняемых вследствие экологических правонарушений предприятиями. Взысканные в порядке возмещения ущерба средства подлежат перечислению в соответствующие экологические фонды (фонды охраны природы).

Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработаем новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.

Отсутствие эффективной законодательной основы в области охраны и использовании сырьевых ресурсов является серьезным препятствием в обеспечении рационального использования и сохранения их потенциала. Разрабатываемый хозяйственный механизм природопользования как природоохранной системы в современных условиях формирования нового общества позволит повысить эффективность контроля за соблюдением регламентов природопользования.

Заключение

Для выполнения поставленной в дипломном проектировании задачи создания системы автоматического контроля и регулирования давления пара в барабане котла БКЗ-7539 на ТЭЦ-7 было выбрано техническое обеспечение системы: промышленный компьютер, модули удаленного ввода-вывода информации, подобраны преобразователи давления, термопреобразователи. В данном дипломном проекте рассчитаны параметры настройки регулятора, составлены алгоритмы: аппроксимации переходной характеристики методом интегральных площадей и приема и обработки данных.

Проведено экономическое обоснование проекта, на основании которого был сделан вывод об экономической эффективности внедрения спроектированной системы и рассчитаны экономический эффект и окупаемость капитальных вложений, необходимых для установки системы на производстве.

Также в дипломном проекте были рассмотрены вопросы жизнедеятельности человека, охраны труда и окружающей среды применительно к рассматриваемому производству и внедрению спроектированной автоматической системы.

В графической части дипломного проекта представлены следующие схемы:

Лист 1. Функциональная схема автоматизации котла БКЗ-7539.

Лист 2. Параметрический синтез САР

Лист 3. Схема внешних электрических проводок

Лист 4. Блок-схема программы аппроксимации переходной

Характеристики

Лист 5. Структурная и блок-схемы системы управления

Лист 6. Основные технико-экономические показатели

Список использованной литературы

1)   «Справочник по автоматизации котельных» Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. М: Энергоатомиздат, 1985г., 344 с., ил.

2)      «Технические средства автоматизации в теплоэнергетике» Г.Б. Беляев, В.Ф. Кузищин, Н.И. Смирнов. М: Энергоиздат, 1982 г., 320 с., ил.

)        «Элементы и устройства автоматики» под редакцией М.А Бабикова., А.В Косинского. М.: Высшая школа. 1975г., 365с., ил.

)        «Обслуживание коммунальных котельных и тепловых сетей» В.И. Панин. М.: Стройиздат, 1973 г., 336с., ил.

)        «Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций» Г.П. Плетнев. М: Энергоиздат, 1981 г., 368с., ил.

)        «Тепловые электрические станции» А.М. Леонков, Б.В. Яковлев. Минск: Высшая школа, 1978 г., 232с., ил.

)        «Технические средства автоматики» под редакцией Авдеева В.П., Иринина Е.М. Братск: БрИИ , 1989г., 140с., ил.

)        «Автоматическое регулирование» под редакцией Клюева А.С. , М: Высшая школа. 1986г., 325 с., ил.

)        «Котельные установки», Роддатис К.Ф. М.: Энергия,1977г., 312 с., ил.

)        Техническая документация на оборудование, датчики, исполнительные механизмы.

11) Производственная инструкция по обслуживанию котлоагрегата БКЗ 75 - 39 ФБ.

12) СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, ПЭВМ и организации работы. - М.: НИЦ Госкомсанипидемнадзора РФ, 1996.

13)     «Компьютер на рабочем месте» М.: Издательство «Социальная защита», 2000.

)        «Исследование и расчет искусственного освещения производственных помещений» Новоселов А.В., Торопов В.А., Юшков Н.Н.: Методические указания. - Братск, 1997. - 16с.

)        «Экология, здоровье и природопользование в России», под ред. В.Ф. Протасова. - М.: Финансы и статистика, 1995. - 528 с., ил.

)        «Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности», Е.И. Тупикин. М: ПрофОбрИздат, 2001. - 384 с., ил.

)        «Охрана окружающей среды», под редакцией Белова С.В. М.: Высшая школа. 1991г., 402 с., ил.