Автоматизація енергетичних установок

Автоматизація енергетичних установок

При автоматизації енергетичних установок вони оснащуються приладами, регуляторами, керуючими машинами та іншими пристроями. Для цього енергетична установка ретельно вивчається, виявляються величини, що впливають на її роботу, знаходяться взаємозв'язки між ними. Відповідно до заданої метою складається схема регулювання або керування енергетичною установкою. При необхідності ослаблення або обліку внутрішніх взаємозв'язків, а також підвищення якості регулювання використовують багатоконтурні системи або керуючі обчислювальні машини.

Нижче подаються основні відомості про проектування, наводяться умовні зображення засобів автоматизації на схемах і кресленнях, розглядаються найбільш Найпоширеніші схеми автоматизації гідромеханічних, теплових і масообмінних процесів; даються також поняття про автоматизовані системи управління технологічними процесами; коротко розглядаються питання економічної ефективності систем автоматизації.

Проектування систем та зображення засобів автоматизації на функціональних схемах

Проектування . Створенню систем автоматизації будь-якого технологічного процесу завжди передує розробка проектної документації. Перед проектуванням систем автоматизації зазвичай складають функціональну схему енергетичної установки, на яку наносять чутливі елементи, прилади, регулятори, обчислювальні пристрої та інші засоби автоматизації, необхідні для оснащення даної енергетичної установки. При цьому вибирають методи вимірювання технологічних величин і технічні засоби автоматизації, найбільш повно відповідають вимогам, що пред'являються до умов роботи автоматизується об'єкта; розміщують засоби автоматизації на щитах, пультах, технологічному обладнанні, трубопроводах і т. д.; визначають способи інформації про стан енергетичної установки.

Розробку функціональних схем і вибір технічних засобів автоматизації виконують з урахуванням умов пожежо-та вибухонебезпечності роботи енергетичної установки; агресивності і токсичності навколишнього середовища; параметрів і фізико-хімічних властивостей вимірюваного середовища; дальності передачі сигналів інформації від місця установки вимірювальних перетворювачів, допоміжних пристроїв, виконавчих пристроїв і т. д. до пунктів управління і контролю; необхідної точності та швидкодії приладів та регуляторів.

Системи автоматизації повинні будуватися, як правило, на базі серійно випускаються засобів автоматизації та обчислювальної техніки. При цьому слід застосовувати однотипні пристрої та уніфіковані системи, що характеризуються простотою поєднання. Переважно необхідно використовувати пристрої Державної системи промислових приладів і засобів автоматизації (ГСП). По можливості обмежують число приладів, апаратури управління і сигналізації, встановлюваних на щитах і пультах.

Перед проектуванням систем автоматизації складається завдання на проектування з необхідними вихідними даними.

Вихідні дані на проектування повинні містити технологічні схеми з характеристиками обладнання і трубопровідними комунікаціями; переліки контрольованих і регульованих величин з відповідними кресленнями технологічного обладнання та виробничих приміщень; схеми водопостачання, повітропостачання; вимоги до надійності систем автоматизації і т. д.

Проектування систем автоматизації зазвичай виконують у дві стадії: технічний проект та робочі креслення.

Стадії проектування . На стадії технічного проекту розробляються структурні схеми комплексу технічних засобів, плани розташування щитів і пультів, технічні вимоги до створення нестандартного устаткування, кошторису на придбання і монтаж засобів автоматизації і т. д. На стадії робочих креслень розробляються: структурні схеми управління та контролю; функціональні схеми; принципові пневматичні, електричні і гідравлічні схеми контролю, регулювання, сигналізації та ін; загальні види щитів і пультів, їх монтажні схеми; пояснювальна записка і т. д.

Зображення приладів і засобів автоматизації на схемах проводиться відповідно до ГОСТ 36-17-77 В«Позначення умовні в схемах автоматизації технологічних процесів В». Стандарт встановлює умовні графічні зображення приладів і засобів автоматизації, а також позначення вимірюваних величин і функціональних ознак приладів.

Графічні умовні зображення приладів і засобів автоматизації з розмірами наведені нижче:

Умовні позначення розташовують на основному полі технологічної схеми і в двох прямокутниках, які розташовують у нижній частині аркуша.

Способи зображення . Стандарт встановлює спрощений і розгорнутий варіанти побудови умовних графічних позначень.

Спрощений спосіб застосовують для зображення на технологічних схемах приладів і схем регулювання в цілому. При цьому багатофункціональні прилади та засоби автоматизації, виконані у вигляді окремих блоків, відтворюють одним умовним позначенням та розташовують на полі креслення поблизу місця вимірювання технологічної величини, а первинні вимірювальні перетворювачі і допоміжну апаратуру не показують.

Розгорнутий спосіб побудови умовних графічних позначень застосовують для виконання функціональних схем автоматизації. У цьому випадку всі прилади і блоки, що входять в конкретну схему, показують окремими умовними позначеннями.

Товщина ліній (в мм), використовуваних в графічних умовних позначеннях на схемах, складає:

Прилади і засоби автоматизації 0,5-0,6

Горизонтальна розділова риса всередині позначення, а також лінії зв'язку ......................................... .................................... 0,1-0,3

Контури технологічного обладнання та трубопровідні комунікації ............................................. .................... 0,6-1,5

добірне пристрій спеціально не позначається, а представляється у вигляді тонкої суцільної лінії, що з'єднує технологічний трубопровід або апарат з вимірювальним перетворювачем або приладом. У разі необхідності точні місця розташування пристрою для відбору або точка вимірювання (всередині контура технологічного апарату) зображується колом діаметром 1 мм і розташовується в кінці сполучної лінії.

Регулюючі органи з виконавчими механізмами встановлюються на технологічних трубопроводах.

Чутливі елементи та первинні перетворювачі систем вимірювання або регулювання розташовують безпосередньо на трубопроводах або поблизу технологічного обладнання. Проміжні перетворювачі, вимірювальні прилади, регулятори,, сигналізатори і т. п., що встановлюються в цеху по місцю, розміщуються в нижній частині аркуша технологічної схеми процесу в прямокутнику, названому зліва В«Прилади місцеві". Ще нижче - в прямокутнику, названому зліва: В«ЩитВ», - розташовуються засоби автоматизації, які встановлюють на пультах управління, на щитах, і за ними, в операторної або в приміщенні управління. Багатофункціональні пристрої зображують декількома колами, що стосуються одна інший.

Умовні позначення вимірюваних і регульованих величин, які використовуються при обох способах побудови, наведені в табл. VII.1, а позначення функціональних ознак приладів і регуляторів - в табл. VII.1.

Побудова основних умовних позначень засобів автоматизації виконують наступним чином. У верхній частині графічного зображення (окружність) наносять літерні позначення вимірюваної величини і функціональних ознак приладів, в нижній - нумерацію (цифрову або буквено-цифрову) позицій окремих елементів контуру вимірювання або регулювання.

Літерні позначення розташовують у певному порядку зліва направо. Споча...тку дають позначення основний вимірюваної або регульованої величини, потім, у разі необхідності - позначення її уточняющее і далі - позначення функціональних ознак приладу., Останні також розташовують у наступному порядку: IRCSA.

Приклад побудови умовного позначення комплекту приладів для вимірювання, реєстрації і автоматичного регулювання перепаду тиску показаний на рис. VII.1.

При побудові умовних позначень приладів слід вказувати лише ті функціональні ознаки, які використовуються в даній схемі. Наприклад, при позначенні показують і самописних приладів у випадку, коли функція В«ПоказанняВ» не використовується, слід писати TR , а не TIR ; PR , а не PIR і т. п.

При розгорнутому способі побудови засобів автоматизації використовують також додаткові умовні позначення, що відображають функціональні ознаки приладів і застосовуються для побудови, перетворювачів сигналів і обчислювальних пристроїв (табл. VII.3).

Додаткові умовні позначення перетворювачів сигналів і обчислювальних пристроїв, розшифровують вид перетворення або операції, що виконуються обчислювальним пристроєм, наносяться праворуч від графічного зображення приладу. Наведемо приклад позначення:

Позиції регулюючих органів з виконавчими механізмами наносяться поряд з їх зображенням.

В позначенні кожного приладу, що входить в комплект даної схеми вимірювання або регулювання, перша буква завжди одна і та ж. Вона показує вимірювану або регульовану величину

При використанні умовних позначень необхідно керуватися наступними правилами.

Буква А застосовується для позначення функції сигналізації при спрощеному способі побудови умовних позначень, а також при розгорнутому способі, коли для сигналізації використовуються лампи, вбудовані в прилад.

Сігналізіруемие граничні значення вимірюваних величин слід конкретизувати додаванням букв H (верхнє) та L (нижнє). Ці літери наносять праворуч від графічного позначення.

Буква Е застосовується для позначення чутливих елементів, тобто пристроїв, виконують первинне перетворення, наприклад, термометрів термоелектричних (Термопар), термометрів опору, звужуючих пристроїв витратомірів.

Буква Т позначає проміжне перетворення - дистанційну передачу сигналу. Її рекомендується застосовувати для позначення приладів з дистанційною передачею показань, наприклад, безшкальний манометрів (дифманометрів), манометричних термометрів з дистанційною передачею та інших подібних приладів.

Буква К застосовується для позначення приладів, що мають станцію управління, тобто перемикач для вибору виду керування (автоматичне, ручне) і пристрій для дистанційного керування.

Порядок побудови умовних позначень із застосуванням додаткових літер наступний: на першому місці ставиться буква, що позначає вимірювану величину; на другому - одна з додаткових букв: Е, Т, К .

Буква U може бути використана для позначення приладу, що вимірює кілька різнорідних величин. Розшифровка цих величин наводиться близько приладу або на полі креслення. Для конкретизації вимірюваної величини близько зображення приладу (праворуч від нього) необхідно вказувати найменування або символ вимірюваної величини, наприклад В«НапругаВ», В«ТокВ», рН і т. д.

Для позначення величин, не передбачених даним стандартом, можуть бути використані резервні літери В, N , Про ; при цьому багаторазово вживані величини слід позначати однією і тією ж резервної буквою. Резервні літерні позначення повинні бути розшифровані на схемі. В одній і тій же документації не допускається застосування однієї резервної літери для позначення різних величин.

В позначенні пристроїв, призначених для ручних операцій, на першому місці повинна стояти буква H , наприклад:

При одночасному вимірі різнорідних величин вимірювальні перетворювачі позначають відповідно до вимірюваною величиною, а вторинний реєструючий прилад - UR .

На технологічному аркуші проекту при спрощеному і розгорнутому способах побудови кожній схемі контролю і регулювання присвоюється порядковий номер (арабські цифри), починаючи зліва (з номера 1 і далі), який записується в нижній частині графічного зображення вимірювального або регулюючого комплекту приладу або окремих його елементів. У свою чергу при розгорнутому способі побудови кожному елементу схеми контролю і регулювання додатково присвоюється цифровий або літерний індекс за алфавітом в напрямку проходження контрольованого або регульованого сигналу від сприймаючого елементу до вторинного приладу або виконавчого пристрою.

Параметри, що регулюються в холодильних установках

Холодильна установка являє собою камеру або групу камер (об'єкт), в яких потрібно підтримувати задану температуру t про (регульований параметр), і холодильну машину. Теплопритоків в камеру (через ізоляцію огорож, від вступників продуктів, від вентильованого повітря і пр.) є навантаженням. Теплота, відведена холодильною машиною від об'єкта, - регулюючий вплив.

Однак і в самій холодильній машині, в свою чергу, є об'єкти, в яких вимагається регулювання ряду параметрів, таких, як рівень рідкого хладагента в випарнику, тиск у випарній системі, тиск у конденсаторі. Число регульованих параметрів залежить від схеми холодильної установки і конструкції окремих вузлів машини. Так, в деяких моделях домашнього абсорбційного холодильника холодопродуктивність машини Q p приблизно дорівнює теплопритоків Q H . Ступінь самовирівнювання об'єкта ( охолоджуваного шафи), як було показано, досить висока. Тому зміна температури приміщення на 6-8 В° С викликає зміна t 0б всього на 1,5-1 В° С. Число регульованих параметрів в цій установці дорівнює нулю. У великих же холодильних установках число регульованих параметрів досягає 6-8.

Розглянемо, які параметри потрібно регулювати в холодильній установці з циркуляційним насосом (рис. 14).

Рідкий аміак з низькою температурою кипіння t 0 з циркуляційного ресивера ЦР насосом Н з надлишком подається в випарні батареї камер 1И - ЗИ. Частина аміаку, википить, відводить теплопрітоки від камер, а пари і невипарувалися рідина надходять назад у ресівер. Низький тиск у випарній системі р 0 (і відповідно низька температура кипіння t 0 )) підтримується компресорами 1км - 3км які відсмоктують пари з ЦР і стискають їх до тиску в конденсаторі, де вони охолоджуються водою і конденсуються. Рідкий аміак через регулюючий вентиль РВ поступає в ЦР.

У схемі є п'ять параметрів, які не повинні виходити за допустимі межі:

1) температура в камерах ( t 0б1 , t об1 , t об3 );

1) рівень рідкого аміаку в випарниках ( H 1і , Н 1і , Н зи )

3) рівень в циркуляційному ресівері Н ЦР ;

4) тиск кипіння р про (і відповідно температура t 0 );

5) тиск конденсації р до .

Температура в камерах, як вказувалося (див. рис. 11), має самовирівнювання і з боку навантаження, і зі боку регулюючого впливу. Завдяки порівняно високому ступені самовирівнювання іноді обходяться без додаткового регулювання t об. Якщо ж потрібно більш точно підтримувати температурний режим ...у камерах (незважаючи на самовирівнювання, температура виходить за допустимі межі), то передбачають регулювання. В Останніми роками на великих холодильниках переходять на автоматичне регулювання.

Рівень рідини в випарнику повинен бути максимальним, щоб можна було найбільш ефективно використовувати його охолоджуючу поверхню. Однак у багатьох установках переповнення випарника викликає небезпека потрапляння рідини в компресор. У даній же схемі при достатній місткості циркуляційного ресивера перелив рідини з випарника допустимо. Навантаженням тут є теплопритоків від камери до випарника або відповідне кількість википає рідини М н . Регулюючий вплив М р - Подача рідини в випарник. Продуктивність насоса і відкриття вентилів перед випарниками вибрані так, щоб подача рідини в випарник була в два-три рази більше М н . макс (при максимальних теплопритоків). Невипарувалися рідина ( М р - М н ) зливається назад в ЦР. При зменшенні навантаження утворюється менше пара, а кількість зливається в ЦР рідини збільшується. Заповнення випарника при цьому весь час залишається 100%-вим, як у стабілізаторі рівня (Див. мал. 11, в ). Завдяки повному самовирівнюванню регулювання рівня в випарниках в даній схемі не потрібно.

Рівень рідини в циркуляційному ресівері Н ЦР повинен бути в межах 0,1-0,3 висоти ресивера: при підвищенні рівня рідина може потрапити в компресор, а при зниженні - порушиться подача рідини в випарники і може вийти з ладу насос. Навантаження М н тут - сумарна кількість рідини, що википають у всіх випарниках; регулюючий вплив М р - подача рідини через РВ. Цей об'єкт не має самовирівнювання, оскільки зміна рівня нцр не впливає ні на кількість википає рідини, ні на подачу через РВ. Регулювання рівня тут необхідно. У зв'язку з частою зміною навантаження тут передбачають автоматичне регулювання.

Тиск кипіння р 0 визначає температуру киплячій рідини t 0 . Тому при високому тиску не

Підвищення межі. При водою.

З навантаження. Однак, незважаючи на

Функціональні При цьому кожна пересічень.

В довільно.

методом.

Для Ці позначень.

Приклад на рис.