Техническое обеспечение автоматической системы регулирования давления в барабане котла (стр. 1 из 2)
Федеральное агентство по рыболовству
ФГОУ ВПО «Астраханский Государственный Технический Университет»
Кафедра Автоматизации технологических процессов
Курсовая работа
по дисциплине: «Технические средства автоматизации»
«Техническое обеспечение автоматической системы регулирования давления в барабане котла»
Выполнил:
студент группы ДИА-41
Югов С.Г.
Проверил:
доц. Прохватилова Л.И.
Астрахань
2011
Содержание
Введение
1. Описание технологического процесса
2. Обоснование целесообразности и необходимости введения автоматической системы регулирования
3. Структурная схема система регулирования
4. Выбор технических средств автоматизации
5. Расчет надежности контура
6. Расчет надежности контура с резервированием
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Комплексная автоматизация управления технологическими процессами, производством и народным хозяйством является одним из важнейших стратегических направлений развития экономики. Наряду с созданием новых материалов и технологий, автоматизация технологических процессов и производств является приоритетным направлением экономического развития.
Все виды производственной деятельности, содержащие действия по изменению исходного сырья с целью получения предмета производства, называют технологическим процессом.
Автоматизация такого процесса предполагает регулирование температуры, давления, качества, расхода газо-жидких энергоносителей. Управление реализуется посредством передовых систем измерения параметров, обработки данных, контроля и оптимизации режимов процесса.
Автоматизация технологических процессов значительно повышает культуру производства и значительно облегчает труд человека, позволяет переложить выполнение тяжелой физической работы на плечи автоматики. При внедрении автоматизированных систем, функции рабочего сводятся к контролю работы машин. Персонал может находиться на безопасном расстоянии от агрегатов. Внедрение автоматизации создает условия для коренного улучшения условий труда и безопасности работ, дает возможность увеличить производительность труда. Наряду с этим улучшаются работа машин, ход технологического процесса и качество продукции.
При удачном решении поставленных перед автоматизацией задач, откроются новые горизонты в развитии и совершенствовании работы предприятия.
1. Описание технологического процесса
Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.
Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:
1) процесс горения топлива;
2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой;
3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.
Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.
В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.
Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.
Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом, проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива, зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.
Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.
Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.
Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.
Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а, следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.
Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в данном случае ширмовой и коньюктивный, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540°С и давлении Р=110 атм. идет на технологические нужды.
2. Обоснование целесообразности введения автоматической системы регулирования
В связи с тем, что процесс нагрева воды не относится к числу пожаро- и взрывоопасных, автоматизация осуществляется на основе использования электрических средств. Электрические приборы более точны и отличаются быстродействием по сравнению с пневматическими. Источник энергии у электрических средств автоматизации более прост и надежен. Также отсутствуют ограничения по расстоянию между усилителем и исполнительным механизмом. Электрические регуляторы позволяют легко суммировать различные импульсы.
Распределение подводимого тепла между затрачиваемым на парообразование и прогрев металла определяется величиной тепловыделения и скоростью нарастания давления. Чем меньше скорость изменения давления и больше тепловыделение в топке, тем большая часть тепла расходуется на образование пара.
Показателем эффективности является качество пара, вырабатываемого котлом, т.е. его температура, давление и количество. Следовательно, регулирование давления в барабане является необходимым для получения высокой производительности котла и его надежности.
3. Структурная схема системы регулирования давления в барабане котла
4. Выбор технических средств автоматизации
Манометры электрические дистанционные. В пружинных электрических дистанционных манометрах типа МЭД происходит преобразование давления измеряемой среды, приводящего к механической деформации измерительной части прибора, в электрический сигнал.
Действие этого прибора основано на использовании деформации одновитковой трубчатой пружины, свободный конец которой связан рычагом со стальным сердечником (плунжером) дифференциально-трансформаторного преобразователя.
Преобразователь состоит из двух секций первичной обмотки, намотанных последовательно (согласно), двух секций вторичной (выходной) обмотки, включенных встречно, и подвижного сердечника.
Создаваемый первичной обмоткой преобразователя магнитный поток индуцирует в секциях выходной обмотки ЭДС ех и еъ, значения которых зависят от тока питания первичной обмотки и взаимных индуктивностей Lx и L2 между секциями вторичной и первичной обмоток.
Взаимные индуктивности Lx и L2 равны между собой при среднем положении сердечника внутри катушки преобразователя.