Система автоматического управления газовой котельной установкой

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 5
1.1 Общая схема котельной установки с естественной циркуляцией 5
1.2 Классификация паровых и водогрейных котлов и их основные технические параметры 8
1.3 Виды топочных устройств и общие характеристики протекающих в них процессов 22
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 51
2.1 Анализ технологического процесса и формулирование требований к автоматизации 51
2.2 Проектирование структуры автоматизированной системы управления 54
2.3 Подбор технических средств автоматизации 55
3. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩИХ АЛГОРИТМОВ И ИНТЕРФЕЙСНЫХ ЭКРАННЫХ ФОРМ 64
3.1 Создание алгоритмов управления технологическим процессом 64
3.2 Проектирование экранных форм операторского интерфейса 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 77
ПРИЛОЖЕНИЕ В 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 81

Весь текст будет доступен после покупки

Современные энергетические системы всё чаще сталкиваются с необходимостью повышения эффективности, надёжности и безопасности эксплуатации теплогенерирующего оборудования. В условиях роста требований к энергоэффективности, экологичности и автоматизации производственных процессов особую актуальность приобретает разработка и внедрение интеллектуальных систем управления для котельных установок. Газовые котельные, как один из наиболее распространённых типов теплогенераторов в коммунальной и промышленной энергетике, нуждаются в комплексной автоматизации, обеспечивающей стабильную работу, минимизацию энергозатрат и соблюдение нормативных требований по выбросам.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматического управления газовой котельной установкой, обеспечивающей оптимальное функционирование технологического процесса при соблюдении условий безопасности и энергоэффективности.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
– изучить теоретические основы функционирования котельных установок, включая их классификацию, конструктивные особенности и принципы работы топочных устройств;
– провести анализ технологического процесса газовой котельной и сформулировать требования к системе автоматизации;
– спроектировать структуру автоматизированной системы управления (АСУ) с учётом современных подходов к промышленной автоматике;
– выполнить подбор технических средств автоматизации (датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров);
– разработать управляющие алгоритмы, обеспечивающие стабильную и безопасную работу котельной;
– спроектировать интерфейсные экранные формы операторского уровня для мониторинга и управления процессом.
Объектом исследования выступает газовая котельная установка с естественной циркуляцией теплоносителя. Субъектом исследования является система автоматического управления данной установкой.
В работе применяются методы системного анализа, проектирования автоматизированных систем, теории автоматического управления, а также методы программирования и человеко-машинного взаимодействия при разработке операторского интерфейса.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности применения разработанной системы автоматического управления на реальных объектах теплоснабжения – как в промышленных, так и в коммунальных котельных. Внедрение предложенного решения способствует повышению надёжности работы оборудования, снижению расхода топлива, уменьшению антропогенной нагрузки на окружающую среду и обеспечению соответствия требованиям нормативно-технической документации.

Весь текст будет доступен после покупки

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
1.1 Общая схема котельной установки с естественной циркуляцией
Общая схема котельной установки с естественной циркуляцией, работающей на твердом топливе, представлена на рисунок 1.

Рисунок 1 – Общая схема котельной установки с естественной циркуляцией, работающей на твердом топливе: топливный тракт.
1 – система пылеприготовления; 2 – пылеугольная горелка; газовый тракт: 3 – топочная камера; 4 – холодная воронка; 5 – горизонтальный газоход; 6 – конвективная шахта; 7 – газоход; 8 – золоуловитель; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба; воздушный тракт: 11 – воздухозаборная шахта; 12 – вентилятор; 13 – калорифер; 14 – воздухоподогреватель 1-й ступени; 15 – воздухоподогреватель 2-й ступени; 16 – воздуховоды горячего воздуха; 17 – первичный воздух; – вторичный воздух; пароводяной тракт: – подвод питательной воды; 20 – водяной экономайзер 1-й ступени; 21 – водяной экономайзер 2-й ступени; 22 – трубопровод питательной воды; 23 – барабан; 24 – опускные трубы; 25 – нижние коллекторы; 26 – экранные (подъемные) трубы; 27 – фестон; 28 – паропровод сухого насыщенного пара; 29 – пароперегреватель; 30 – пароохладитель; 31 – главная паровая задвижка (ГПЗ)
Газовый тракт. Угольная пыль, подготовленная в системе пылеприготовления 1, подаётся через горелку 2 в топочную камеру 3, где сгорает в состоянии взвеси, формируя факел с температурой от 1600 до 2200 °C (в зависимости от типа используемого топлива). Образующийся при этом шлак стекает через так называемую холодную воронку 4 в специальный бункер, откуда водяным потоком смывается в шлакопроводы. Далее шлак транспортируется багерными насосами на золоотвал.
Тепло от факела передаётся топочным экранам преимущественно путём излучения. В результате дымовые газы охлаждаются, и их температура на выходе из топки снижается до 900–1100 °C. Продвигаясь далее по газовому тракту, газы последовательно проходят через поверхности нагрева: фестон 27, пароперегреватель 29 (расположенный в горизонтальном газоходе 5), водяные экономайзеры 20 и 21, а также воздухоподогреватели 14 и 15, установленные в конвективной шахте 6. В ходе этого процесса они отдают тепло рабочим средам – пару, воде и воздуху – и охлаждаются до 120–170 °C за первой ступенью воздухоподогревателя.
Затем дымовые газы направляются по газоходу 7 в золоуловитель 8, где из них удаляются золовые частицы. Уловленная зола, будь то сухим или мокрым способом, транспортируется на золоотвал. Очищенные газы дымососом 9 подаются в дымовую трубу 10, предназначенную для рассеивания остаточных пылегазовых выбросов в атмосфере.
Воздушный тракт. Холодный воздух, забираемый из верхней зоны котельного цеха при температуре 20–30 °C, поступает через воздухозаборную шахту 11 в дутьевой вентилятор 12. В некоторых схемах он предварительно подогревается до 50–90 °C: до 50 °C – за счёт рециркуляции части горячего воздуха во всасывающий патрубок вентилятора, а до 85–90 °C – в паровом или водяном калорифере 13.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 58394-2019. Котлы паровые и водогрейные. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2021. – 32 с.
2) ГОСТ 34347-2017. Установки котельные. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2021. – 48 с.
3) Правила безопасности при эксплуатации котельных установок. Утверждены Приказом Ростехнадзора № 116 от 25.03.2021. – М., 2021. – 124 с.
4) Бойко Е.А., Деринг И.С., Михайленко С.А. Котельные установки и парогенераторы: учебное пособие. – 3-е изд., перераб. и доп. – Томск: Изд-во ТПУ, 2022. – 612 с.
5) Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенераторы: учебник. – М.: ИД «Форум», 2023. – 592 с.
6) Алексанян А.С., Смирнов А.В. Автоматизация тепловых процессов в промышленной энергетике. – СПб.: Политехника-Пресс, 2022. – 288 с.
7) Кузнецов Н.В., Дубровский И.Е. Тепловой расчёт котельных агрегатов: нормативный метод. – М.: Энергоатомиздат, 2021. – 304 с.
8) Овчинников В.В., Петров Д.А. Программируемые логические контроллеры в системах автоматизации: учебное пособие. – М.: Горячая линия–Телеком, 2023. – 240 с.
9) Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Парогенераторы промышленных предприятий. – 3-е изд., перераб. – М.: ИД «Энергия», 2022. – 544 с.
10) Каган Я.А., Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства. – М.: ИД «Энергия», 2021. – 496 с.
11) Зуев А.И., Романов А.Н. SCADA-системы в промышленной автоматизации. – М.: Техносфера, 2023. – 320 с.
12) Шишмарёв В.Ю. Автоматизация технологических процессов: учебник. – 5-е изд. – М.: Академия, 2022. – 352 с.

Весь текст будет доступен после покупки