Паровой котел Описание паровых котлов типов ДКВР и Е (ДЕ) Вихревые горелки Автоматизированная система управления технологическими процессами Газотурбинная теплоэлектростанция Метрологическое обеспечение.

При останове котлов выявляют степень наклепа и износ очищаемых труб и распределителей дроби, контролируют правильность их установки и равномерность распределения дроби по очищаемой поверхности нагрева.

Автоматизированная система управления технологическими процессами газифицированной котельной

Используется автоматизированная система управления технологическими процессами газифицированной котельной (АСУ ТП «1BP»).

АСУ ТП осуществляет:

сбор, обработку, отображение и регистрацию информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании котельной;

распознавание, сигнализацию и регистрацию аварийных ситуаций, отклонений процесса от заданных пределов, отказов технологического оборудования;

представление информации о технологическом процессе и состоянии оборудования в виде мнемосхем с индикацией на них значений технологических параметров;

дистанционное управление технологическим оборудованием;

автоматическое управление рядом параметров технологического процесса;

регистрацию контролируемых параметров и событий и автоматическое архивирование их в базе данных;

предоставление информации из базы данных в виде трендов и таблиц;

парольную защиту от несанкционированного доступа.

АСУ ТП имеет открытую, иерархическую структуру и состоит из двух уровней: верхнего и нижнего.

Рис. 1.44. Типовой состав АСУ ТП «1ВР» для котельной

с двумя котлоагрегатами и общекотельным оборудованием

Верхний уровень АСУ ТП включает в себя автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и файловый сервер.

Функции, выполняемые АРМ и файловым сервером:

организация человеко-машинного интерфейса с оператором, а именно: отображение информации о технологическом объекте на экране, формирование счетов о работе технологического объекта, сигнализация и регистрация отклонений параметров технологических объектов, аварийная сигнализация;

выполнение математических расчетов;

долговременное хранение информации;

централизованное хранение данных;

вывод форм и отчетов на печатающее устройство (принтер);

обмен информацией между собой;

обмен информацией с нижним уровнем системы.

Нижний уровень АСУ ТП представлен программируемыми PC-совместимыми контроллерами ТКМ52 производства ЗАО «ТЕКОН» (г. Москва), установленными в щитах контроллеров: ЩУОК, ЩУК1 и ЩУК2. Контроллеры выполняют следующие функции:

ввод сигналов от датчиков, установленных на объекте управления;

логическая и арифметическая обработка сигналов;

обмен данными с операторской станцией.

В состав контроллеров входят блок центрального процессора с энергонезависимыми ОЗУ и ПЗУ, модуль клавиатуры и индикации, блок питания и модуль ввода-вывода.

Связь между узлами верхнего уровня (АРМ оператора и файловый сервер) и нижнего уровня (контроллеры) осуществляется по сети Ethernet. Топология сети типа «звезда». В качестве центра «звезды» пользуется сетевой концентратор.

Для управления технологическим процессом работы котлоагрегата в случае выхода из строя контроллера предназначен блок резервного управления (БРУ) блок Регулирования, Сигнализации, Управления, Регистрации (РЕСУРС). Блок «РЕСУРС» выполнен в виде встраиваемого переносного блока.

Для измерения и сигнализации рабочих и аварийных параметров работы котла в блоке используются измерители-регуляторы технологические типа «ИРТ 5920», выпускаемые НПП «Элемер» (г. Менделеево). Временные выдержки при работе блокировок и защит выполнены с помощью электронных таймеров типа «ЭТ 20», также выпускаемых на НПП «Элемер».

Регулирование параметров котлоагрегата осуществляется с помощью микропроцессорных регуляторов типа «МИНИТЕРМ 300.1», реализующих функции ПИД регулирования, выпускаемых ОАО «МЗТА» (г. Москва).

Регистрация и архивирование контролируемых параметров осуществляется непосредственно с приборов «ИРТ 5920» по линии связи через преобразователь интерфейсов ПИ-232 производства НПО «Элемер» с помощью специальной программы «Консоль резервной регистрации параметров».

Компьютеры АРМ и файлового сервера представляют собой персональные компьютеры офисного исполнения, совместимые с IBM PC. По желанию заказчика возможно применение компьютеров промышленного исполнения.

Программное обеспечение АРМ оператора:

операционная система MS Windows Pro 2000;

исполнительные модули программного комплекса «Trace Mode» AdAstra Research Group, Ltd. (г. Москва): сетевой монитор реального времени NetLink MPB 5, 1024 точки в/выв (при большей информационной емкости применяются МРВ на 32000 и 64000 точки в/выв.) с электронным ключом; сервер документирования SJDL-50 с электронным ключом;

проект АСУ ТП, разработанный с помощью инструментальной системы программного комплекса «Trace Mode». Проект АСУ ТП – совокупность всех математических и графических компонентов программного обеспечения операторских станций и контроллеров одной системы, объединенных информационными связями и единой системой архивирования.

Программное обеспечение файлового сервера:

операционная система MS Windows Pro 2000;

программа «Консоль резервной регистрации», разработанная ООО «Интербизнеспроект» (г. Барнаул). Программа предназначена для регистрации и архивирования параметров работы котлоагрегата при управлении с блока резервного управления БРУ «РЕСУРС» в случае выхода из строя контроллера ТКМ52. Использование программы позволяет просматривать данные, полученные от приборов ИРТ5920, в табличном и графическом виде, выводить на печать выходные формы;

программа «Консоль обработки архивных файлов», разработанная ООО «Интербизнеспроект» (г. Барнаул). Программа предназначена для обработки архивных файлов программного комплекса «Trace Mode». Использование программы позволяет просматривать архивные данные за большие интервалы времени в табличном и графическом виде, выводить на печать выходные формы.

В состав каждого щита контроллера входят:

шкаф контроллера;

технологический контроллер моноблочный ТКМ52;

блок резервного управления БРУ «РЕСУРС»;

блок бесперебойного питания UPS;

модули сопряжения дискретных сигналов;

вспомогательное оборудование (наборы клемм, автоматы питания и т.д.).

Программное обеспечение, установленное в контроллере:

операционная система MS DOS 6.22;

программа тестирования контроллера;

пакет программ, обеспечивающих работу контроллера ТКМ–52 в сети Ethernet;

исполнительный модуль программного комплекса «Trace Mode» AdAstra Research Group, Ltd. – микромонитор реального времени (Микро МРВ) MR50, предназначенный для управления задачами сбора данных и управления в контроллерах нижнего уровня.

Программный комплекс «Trace Mode» AdAstra Research Group. Ltd, используемый в системе АСУ ТП «IBP», состоит из следующих программных модулей.

Монитор реального времени (МРВ) состоит из двух компонентов: сервер матобработки и графическая консоль. Сервера матобработки реализует функции получения данных, посылаемых по сети между АРМ и контроллерами, их архивирования, обмена с базами данных по ODBC, а также считывания данных из архива. Функции человеко-машинного интерфейса реализуются в графической консоли. Этот модуль запрашивает данные у сервера матобработки для их отображения и передает обратно команды управления, сформированные оператором.

Для документирования технологической информации в «Trace Mode» предусмотрен специальный модуль – сервер документирования. Этот сервер получает данные для документирования от МРВ и выдает документ на принтер. Создание документов осуществляется по шаблонам, которые подготавливаются в Редакторе шаблонов. Время или условие генерирования, имя файла шаблона описываются в программах документирования – сценариях.

«Полевой уровень» АСУ ТП – основа основ. В АСУ ТП «IBP» используются новейшие приборы отечественных производителей:

газоанализатор ПГК-06 («Инсовт». г. Санкт-Петербург) для контроля содержания кислорода в продувке, что делает возможным осуществление автоматического пуска котла;

датчики температуры ТТЦ13-180 в комплекте с приборами ТЦМ («Элемер», г. Менделеево) в качестве альтернативы ртутным техническим термометрам;

расходомеры УРСВ и ЭРСВ («Взлет», г. Санкт-Петербург) для контроля расхода воды через котел;

микропроцессорные датчики давления «АИР» («Элемер», г. Менделеево).

АСУ ТП «IBP», разработанная ООО НПЦ «Интербизнеспроект», перед традиционной системой автоматического управления котлоагрегатами имеет целый ряд неоспоримых достоинств.

Значительное повышение надежности работы системы автоматики за счет исключения реле, ключей, переключателей (замена «релейной логики» логикой аппаратно-программной) и применения современных микропроцессорных устройств и силовых переключающих элементов с неограниченным сроком службы.

Возможность обеспечения устойчивости работы системы автоматики котлоагрегата на минимальных режимах работы горелки (от 15–20 %) в отличие от традиционных систем автоматики, обеспечивающих минимальный режим от 40–50 % нагрузки.

Возможность полностью автоматизировать управление котлоагрегата, включая пуск из холодного резерва, за счет применения новых высоконадежных средств автоматизации.

Передача на машину части ответственных операций, требующих точности исполнения. В частности, реализация алгоритмов автоматического планового и аварийного безударного останова котлоагрегата позволяет повысить срок службы технологического оборудования за счет облегчения режимов пуска и останова, смены нагрузок и пр., снизить расход электроэнергии, улучшить условия труда эксплуатационного персонала.

 Возможность организации автоматического регулирования работы котельной в целом – обеспечение автоматической разгрузки и погрузки котлоагретатов, перераспределение нагрузок между котлоагрегатами при аварийном или плановом останове одного из них и т.п.

 Возможность исключения до 10 км кабелей, металлоконструкций для их прокладки, затрат на проектные и монтажные работы. Уменьшение количества пультов и панелей на ЩУ и занимаемой ими площади.

 Обеспечение точного и достоверного в режиме реального времени учета и контроля технологических параметров котлоагрегатов за счет отказа от самопишущих приборов и исключение таких негативных факторов, как устаревшие средства и приборы измерений с низкими метрологическими характеристиками, ошибки при снятии и обработке показаний, низкая информативность и значительная трудоёмкость процесса обработки данных в силу иx ручного сбора.

  Доступность для людей с разной степенью подготовки к работе на компьютере.

Простота работы с архивами и широкие возможности визуализации технологического процесса с динамизацией мнемосхем, использующей гистограммы, графические и цифровые сигнализаторы, псевдострелочные приборы, тренды.

 Защита от неправильных действий оператора и несанкционированного вмешательства в работу оборудования путем организации системы паролей и допусков и обеспечения диалогового режима «машина-оператор».

  Возможность осуществлять диагностику состояния технологического оборудования и предупреждать развитие аварийных ситуаций.

 Возможность измерения и автоматического вычисления технико-экономических показателей работы котлоагрегата (теплопроизводительность, КПД и т.д.)

Возможность организации подсистемы управления сетевыми насосами с использованием частотных преобразователей, что позволяет:

а) обеспечить плавный безударный пуск электродвигателей, что увеличивает их срок службы;

б) минимизировать потери, связанные с регулированием давления в сети за счет исключения запорно-регулирующей арматуры;

в) значительно снизить потребление электроэнергии (реактивной – до 40 %, активной – до 20 %) насосным агрегатом за счет повышения его КПД на 25–40 % при работе на расходах меньше номинального;

г) существенно уменьшить эксплуатационные затраты, связанные с обслуживанием насосных агрегатов за счет исключения гидроударов и обеспечения стабильных давлений в трубопроводах сети, а следовательно, увеличения срока службы сальниковых уплотнений, а также исключение затрат на обслуживание запорно-регулирующей арматуры.

14. Возможность организации подсистемы управления тягодутьевыми агрегатами с использованием частотных преобразователей, что позволяет:

а) повысить на 20–30 % КПД и срок эксплуатации электродвигателей;

б) снизить потребленную электроэнергию на 10–15 %;

в) обеспечить более полное сгорание топлива в топке котла, а следовательно, на 3–5 % уменьшить потребление газа;

г) предупреждать возможные аварийные ситуации за счет обработки более 20 параметров состояния электроприводов.

15. Снижение общей численности эксплуатационного персонала.

16. Улучшение условий труда оперативного персонала за счет:

уменьшения количества контролируемых приборов (все на экране);

уменьшения шума и тепловыделений;

улучшения условий при выполнении операций (управление с клавиатуры, а не переключение ключей).

20. Возможность объединения локальных АСУ ТП в единый комплекс и организации АСУ предприятия в целом.

21. Возможность интегрирования с системами телеметрии и АСДУ.

Контрольные вопросы

Дайте определение котельной установки.

Какие тракты входят в состав котла?

Каковы функции газового тракта?

Что называется паропроизводительностью котла?

Объясните принцип работы контура естественной циркуляции.

Как уменьшить унос из барабана котла капель влаги насыщенного пара?

Кратко объясните ступенчатое испарение и промывку пара.

Для чего применяются водонагревательные котлы?

Проанализируйте влияние качества питательной воды на надежность работы парового котла, на его экономичность и экологиичность работы.

Что понимается под понятием «горение»? Объясните сущность горения газового и жидкого топлива.

Назовите стадии горения твердого топлива.

Каким фактором объясняется интенсивность горения?

Назначение экономайзеров и их типы.

Что включает газовоздушный тракт котельной установки?

Для чего производится продувка парового котла? Поясните, что такое непрерывная и периодическая продувка?

Библиографический список к разделу I

Основы современной энергетики. В 2 т. / Е.В. Аметистов, А.Д. Трухний, А.Л. Макаров, В.В. Клименко. М.: Изд-во МЭИ, 2002.

Котлер, В.З. Проблемы энергетики. Промышленно – отопительные котельные / В.З. Котлер, С.Е. Белякова. Москва – Ижевск: Издательство ЭНЕРГОТЕХ, 2001.

Липов, Котельные установки и парогенераторы / Липов. Москва – Ижевск: Издательство ЭНЕРГОТЕХ, 2005.

Резник, Н.И. Котлы-утилизаторы ОАО ТКЗ «Красный котельщик» для парогазовых и газотурбинных установок / Н.И. Резник, В.В. Иваненко // Теплоэнергетика, 2003. № 11.

Иванов, В.В. Автоматизированная система управления технологическими процессами газифицированной котельной / В.В. Иванов, Н.Н.Артюхов // Энергосбережение и энергетика в Омской области, 2004. № 4 (13).

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине Котельные установки. Иваново: МЗЭТ ГОУ СПО «ИЭК», 2004.

Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок / Минэнерго России. М.: СПО ОРГРЭС, 2003.

Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. ПБ10-574-03.

Методическое указание по надзору за водно-химическим режимом паровых и водогрейных котлов. Утверждены ГОСТЕХНАДЗОРОМ 08.12.1997 г. № 49.

Турбинное оборудование Паровые турбины Паровая турбина (ПТ), первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа (ротора) и непрерывным рабочим процессом, служит для преобразования тепловой энергии пара водяного в механическую работу. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. В отличие от поршневой паровой машины, ПТ использует не потенциальную, а кинетическую энергию пара.

Конденсационная установка

Задача. Определите расход охлаждающей воды и кратность охлаждения поверхностного конденсатора, если расход пара через конденсатор составляет Dп =60 т/ч, температура конденсата tк = 28 °С, энтальпия пара перед входом в конденсатор hi= 2300 кДж/кг. Вода нагревается на 9 °С.

Внедрение технологии в Сибири. Первая мини-ТЭЦ, внедренная в Омском регионе

Уплотнение и цементирование осевшей золы наблюдается при отключении золошлакопроводов. В связи с этим при выводе золошлакопроводов в резерв или ремонте их необходимо промывать чистой водой, которую сливают. Дробеочистку включают пуском воздуходувки или эжектора. Вследствие создаваемого перепада давлений опорожняется нижний бункер и дробь подается в верхний. Заполнив верхний бункер, воздуходувку останавливают и открывают клапан для ввода дроби в распределители или пневмозабрасыватели-дробеметы, куда предварительно подается пар (воздух) .для ее разброса.
Малая теплоэнергетика