Пашнин С.В.
Рекомендации по разработке раздела «Автоматического кон-
троля и регулирование» в ВКР кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУРГУ
2019
ББК 32.815я73
УДК 681.51.01
В 68
В68
Пашнин С.В.
Рекомендации по разработке раздела «Автоматического контроля и регулирование» в выпускной квалификационной работе кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУРГУ
В рекомендациях изложены требования к разделу «Автоматический контроль и реегулирование» выпускной квалификационной работы кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУРГУ.
УДК 681.51.01
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… 5
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ……………………………….................... 6
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА ПО АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ...... 6
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………. 16
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ……………… 18
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СОСТАВЛЕНИЕ ЗАКАЗНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ
НА СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ 38
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ И РЕ ГУЛИРОВАНИЯ……………………………………….52
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. СОСТАВ И РАБОТА ТИПОВОЙ ОДНОКОНТУРНОЙ АСР…………………………………………………..…107
Введение
Студенты кафедры «Промышленная теплоэнергетика» в выпускной квалификационной работе (ВКР) выполняют раздел по автоматизации. Вопросы автоматического контроля и управления типовыми теплоэнергетическими объектами изучались студентами в процессе обучения. Однако ВКР выполняется по специфичной тематике, поэтому основной задачей настоящих рекомендаций является освещение материалов по разработке и проектированию новых функциональной схем и чтения сложных схем существующих объектов систем автоматического контроля и регулирования теплоэнергетических объектов, а также – по составление заказной спецификации на средства автоматического контроля и регулирования.
Рекомендации состоят из одной части. На все дополнительные литературные материлы, которые необходимы при составлении и чтении функциональных схем теплоэнергетических объектов имеются ссылки.
В основе рекомендаций лежит задание на выполнение раздела по автоматизации и комментарии по выполнению и содержанию подразделов пояснительной записки, примеры функциональных схем и заказных спецификаций на средства автоматического контроля и регулирования. На все данные, необходимые для составленияя и чтения функциональных схем дааны литературные ссылки.
Рекомендации могутт быть полезны студентам специальности 13.03.03 и 13.03.04 «Промышленная теплоэнергетика» при выполнении ВКР.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В соответствии со структурой выпускной квалификационной ра- боты студентами всех специальностей теплоэнергетического и заочного факультетов выполняется раздел по автоматизации технологических процессов [1].
Раздел состоит из пояснительной записки объемом 5…10 стра- ниц формата А4 и чертежа функциональной схемы автоматизации тех-
нологического объекта формата А1.
Список литературы должен содержать только цитируемые источ-
ники включается в основной список литературы ВКР.
В пояснительной записке раздела автоматизации должны быть ос-
вещены следующие вопросы:
1. Краткое описание технологического оборудования.
2. Постановка задачи автоматического контроля и регулирования
(АКиР) объекта.
3. Выбор схемы АКиР объекта.
4. Разработка функциональной схемы контроля и (или) автомати- ческого регулирования объекта.
5. Обзор выпускаемых на современном этапе средств измерений и регулирования и выбор аппаратуры.
6. Составление заказной спецификации на средства контроля и ре-
гулирования.
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА ПО АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В соответствии с перечисленнными выше вопросами пояснительная записка должна содержать следующие подразделы:
Выбор схемы АКиР объекта.
Подраздел предусматривает обзор структурных схем АКиР тех- нологического объекта, краткое описание их работы, анализ достоинств
и недостатков каждой схемы [2…16]. На основании проведенного анализа производится выбор оптимального варианта схемы АКиР технологического объекта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Волошенко А. В. Проектирование функциональных схем систем автоматического контроля и регулирования: учебное пособие/ А. В. Волошенко, Д. Б. Горбу- нов – Томск: Изд–во Томского политехнического университета, 2008. – 109 с.
2. Руководящие указания по объему технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования и технологической защиты на тепловых электростанциях. – М.: Союзтехэнерго, 1980.
– 81 с.
3. Плетнев Г. П. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электростанций. – 3–е изд. – М.: Энергоатом- издат, 1986. – 344 с.
4. Беляев Г. Б., Кузищин В. Ф. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 258 с.
5. Наладка средств измерений и систем технологического контроля:
справочное пособие /под ред. А. С. Клюева. – М.: Энергоатомиз- дат, 1989. – 368 с.
6. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регули-
рования: справочное пособие/ А. С. Клюев, А. Т. Лебедев и др. –
М.: Энергоатомиздат, 1989. – 368 с.
7. Гуров А. М., Починкин С. М. Автоматизация технологических процессов.
– М.: Высш. школа, 1979. – 380 с.
8. Промышленные приборы и средства автоматизации: справочник/ под ред. В. В. Черенкова. – Л.: Машиностроение, 1987. – 847 с.
9. Волошенко А. В., Медведев В. В. Технологические измерения и
приборы. Курсовое проектирование. – Томск: Изд–во ТПУ, 2006.– 120 с.
10. Проектирование автоматизированных систем управления техно-
логических процессов: справочное пособие/ А. И. Емельянов, О. В. Капник – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 400 с.
11. Проектирование систем автоматизации технологических процес- сов: справочное пособие/ А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубров-
ский, А. А. Клюев; под ред. А. С. Клюева. – 2–е изд., перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.
12. Клюев А. С. и др. Техника чтения схем автоматического управле-
ния и контроля. – М.: Энергия, 1977. – 296 с
13. Технические средства измерения температуры на объектах тепло- энергетики: метод. указ. курс. и дипл. пр. спец. 210200/ сост. А. В.
Волошенко, В. В. Медведев. – Томск: Изд–во ТПУ, 1995. – 26 с.
14. Технические средства измерения давления и расхода на объектах теплоэнергетики: метод. указ. курс. и дипл. пр. спец. 210200/ сост.
А. В. Волошенко, В. В. Медведев. – Томск: Изд–во ТПУ, 1995. – 36 с.
15. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. –
М.: Энергия, 1978. – 704 с.
16. Иванова Г. М., Кузнецов Н. Д., Чистяков В. С. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 232 с.
17. ГОСТ 2.784–70 Единая система конструкторской документации. ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ. ЭЛЕМЕНТЫ ТРУБОПРОВОДОВ.
18. ГОСТ 21.403–80. ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ. ОБОРУДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ.
19. ГОСТ 2.785–70 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. Единая система конструкторской документации. ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ. Арматура трубопроводная.
20. ГОСТ 21.404-85 Cистема проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ
П1.1. Состав функциональных схем
В ВКР необходимо разработать функциональную схему АКиР. В процессе разработки функциональной схемы должны быть решены сле- дующие задачи:
· изучена технологическая схема автоматизируемого объекта;
· составлен перечень контролируемых параметров технологиеского процесса и технологического оборудования;
· на технологической схеме объекта автоматизации определено
местоположение точек отбора измерительной информации;
· определены предельные рабочие значения контролируемых параметров;
· выбрана структура измерительных каналов;
· выбраны методы и технические средства получения, преобразования, передачи и представления измерительной информации;
· решены вопросы размещения технических средств автоматиза
ции (ТСА) на технологическом оборудовании, трубопроводах, по месту и на щитах;
· согласованы параметры измерительных каналов и информаци
онно-вычислительного комплекса (ИВК).
При разработке функциональных схем автоматизации и выборе технических средств необходимо учитывать особенности технологи-
ческого процесса, условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и
токсичность окружающей среды, параметры и физико-химические свойства технологических сред, расстояние от мест установки первичных преобразователей, отборных и приемных устройств до постов контроля, требуемую точность и быстродействие средств автоматизации. АКиР должна проектироваться, как правило, на основе ТСА, серийно выпускаемых отечественными предприятиями. Предпочтение должно отдаваться унифицированным системам и однотипным техническим средствам, обеспечивающим взаимозаменяемость, простоту сочетания друг с другом и удобство компоновки на щитах.
В качестве технических средств получения и преобразования измерительной информации, а также измерительных приборов следует использовать средства автоматизации ГСП. Необходимо ограничивать количество измерительных приборов, устанавливаемых на щитах, минимальным набором, обеспечивающим выполнение требуемых функций
(измерение, регистрация, сигнализация и т. д.).
На чертеже функциональной схемы автоматизации необходимо
представить:
· технологическую схему объекта автоматизации;
· первичные и функциональные преобразователи, измерительные приборы и другие средства автоматизации;
· щиты, машины централизованного контроля, ИВК;
· линии связи между техническими средствами автоматизации;
· таблицу условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами;
· основную надпись.
П1.2. Изображение технологического оборудования и трубопроводов на функциональных схемах
Четкое представление об особенностях технологических процес- сов объекта автоматизации и величине номинальных значений парамет- ров технологических сред можно получить путем изучения литератур- ных источников и справочных материалов [1 – 12]. На функциональных схемах используются развернутые или принципиальные тепловые схемы объекта автоматизации, отражающие процессы преобразования и использования теплоты. Развернутая тепловая схема включает изобра- жения всего оборудования объекта автоматизации – работающее и ре- зервное, основное и вспомогательное, а принципиальная тепловая схема
изображения основного оборудования.
Технологическое оборудование следует изображать на функциональных схемах автоматизации в соответствии с ГОСТ 21.403–80. Допускается изображение технологического оборудования в виде контуров, упрощенных до такой степени, которая позволяет показать как взаимосвязи отдельных частей технологической цепи, так и принцип ее действия, а также взаимодействие с первичными преобразователями и
другими техническими средствами системы автоматизации. Необхо-
димо показать взаимное расположение технологического оборудования и ТСА, при этом внутренние детали и элементы частей технологического оборудования показывают только в тех случаях, если они механически связаны с первичными измерительными преобразователями, измерительными приборами и другими средствами автоматизации.
На технологических трубопроводах показывают только те венти-
ли, задвижки, заслонки, клапаны, другую регулирующую и запорную
арматуру, которая непосредственно участвует в работе системы авто- матизации или необходима для определения относительного располо- жения отборных устройств и первичных измерительных преобразова- телей. Технологическое оборудование и трубопроводы вспомогательно- го назначения изображают на функциональных схемах при механиче- ском соединении или взаимодействии их со средствами автоматизации. Внутри контуров условных обозначений технологического обору- дования или рядом с ними необходимо приводить поясняющие надписи
(полные или сокращенные наименования или позиционные обозначения в соответствии с развернутыми тепловыми схемами). Трубопроводы и технологические среды изображают на тепловых схемах теплоэнергетических объектов условными обозначениями по ГОСТ 2.784–70, приведенными в табл. П1.1. Расстояние между соседними условными цифровыми обозначениями технологической среды дной и той же технологической линии должно составлять 50 … 70 мм.
Таблица П1.1 – Условные цифровые обозначения трубопроводов и технологических сред по ГОСТ 2.784–70
| Наименование технологической среды | Условное обозначение | Наименование технологической среды | Условное обозначение |
| Вода | – 1 – 1 – | Жидкое топливо | – 15 – 15 – |
| Пар | – 2 – 2 – | Водород | – 16 – 16 – |
| Воздух | – 3 – 3 – | Ацетилен | – 17 – 17 |
| Азот | – 4 – 4 – | Метан | – 19 – 19 – |
| Кислород | – 5 – 5 – | Этилен | – 21 – 21 – |
| Аргон | – 6 – 6 – | Пропан | – 22 – 22 – |
| Гелий | – 8 – 8 – | Пропилен | – 23 – 23 – |
| Кислота | – 12 – 12 – | Противопожарный трубопровод | – 25 – 25 – |
| Щелочь | – 13 – 13 – | Вакуум | – 27 – 27 – |
| Масло | – 14 – 14 – | Преобладающая в проекте среда |
Для уточнения характера технологической среды к условному цифровому обозначению добавляют буквенный индекс, например:
· пар насыщенный – 2н – 2н –, пар перегретый – 2п – 2п –,
· вода осветленная – 1о – 1о –, вода сетевая – 1с – 1с –,
· вода подпиточная – 1пп – 1пп –, конденсат – 1к – 1к –.
Для условных обозначений жидкостей, газов и других сред, кото-
рые не предусмотрены ГОСТ 2.784–70, допускается использование дру-
гих цифр и букв, например: продукты сгорания (топочные газы) – 28 – 28 –, твердое топливо – Т – Т – .
Если технологическая среда представляет собой смесь нескольких веществ, используют комбинированные условные обозначения, например, пылевоздушная смесь – Т+3 – Т+3 – .
В ГОСТ 2.784–70 предусмотрены также условные обозначения
соединений и пересечений технологических коммуникаций и трубопроводов, подвода и отвода технологических сред, которые представлены в табл. П1.2. Трубопроводы, соединенные с входом или выходом технологического оборудования, показанного последним на изображенной части технологической цепи, необходимо обрывать и заканчивать стрелкой, показывающей направление движения технологической среды, и поясняющей надписью, например, «от деаэратора», «к экономайзеру» (см. рис. 1, 2).
Таблица П1.2 – Условные обозначения соединений и пересечений трубопроводов, подвода и выпуска технологических сред
| Наименование | Условное обо- значение | Наименование | Условное обозна- чение |
| Соединение трубопроводов | Пересечение трубопроводов | ||
| Подвод жидкости под давлением | Слив жидкости | ||
| Подвод газа, пара, воздуха под давлением | Выпуск газа, пара, воздуха под давлением |
Технологическое оборудование изображают на принципиальных схемах условными обозначениями по ГОСТ 21.403–80 линиями толщи- ной 0,5 мм. Основные обозначения технологического оборудования приведены в табл. П1.3.
Таблица П1.3 – Условные обозначения технологического оборудования
Наименование Обозначение Наименование Обозначение
1 2 3 4
Цилиндр турбины однопоточной
300
10
Цилиндр
турбины 20
двухпоточной
Воздухоподогрева- тель
трубчатый
Конденсатор поверхностный двухпоточный
Воздухоподогрева- тель регенеративный
5
10
20 Деаэратор
Теплообменник поверхностный
Бункер кускового топлива
Турбонасос
15
Бункер пылевидного топлива
10
300
10
5
Питатель ленточный, скребковый,
пластинчатый 30
Питатель дисковый
20
0 600
Поверхности нагрева 45
Экономайзер
10
15
Ширмовый
пароперегреватель Циклон 15
5
|
15
5 10
6
30 Ø5
10
6
| 10 | |
| 4 |
10
Условные обозначения запорной арматуры (вентилей, клапанов, задвижек и т.п.) по ГОСТ 2.785–70 приведены в табл. П1.4.
Если на технологических схемах для обозначения трубопроводов использованы нестандартные условные обозначения, то такие же условные обозначения следует использовать и на функциональных схемах автоматизации. Отдельные агрегаты и установки технологической цепи можно изображать оторванными друг от друга с указаниями на них взаимосвязи с помощью стрелок и надписей.
|
а)
7
| |||||||
|
| 5 | |
| 10 |
| |
|
| 3 | |
| 7 |
| |
Ø10
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
П 3.6.1. Блоки типа БПС-24
Блоки питания и преобразования сигналов типа БПС-24 предназна- чены для работы с измерительными преобразователями типа Сапфир и
Метран. Блоки БПС-24П обеспечивают получение линейной зависимо- сти между измеряемым параметром и выходным унифицированным то- ковым сигналом. Блоки БПС-24К обеспечивают линеаризацию статиче- ской характеристики преобразователей перепада давлений при измере- нии расхода методом переменного перепада давлений, т. е. имеют кор- неизвлекающее устройство.
Предел допускаемой основной погрешности блока БПС-24П, вы- раженный в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, со- ставляет ±0,15 %, а блока БПС-24К – составляет ±0,25 %.
Блоки БПС-24 выпускаются в обыкновенном (обозначение клима- тического исполнения УХЛ 3.1) и тропическом исполнении (обозначе- ние климатического исполнения ТВ 3).
При заказе блока БПС-24 необходимо указывать функциональное назначение, напряжение питания (код напряжения питания: 1 – 220 В; 2
– 240 В), климатическое исполнение и диапазон изменения выходного сигнала.
Примеры заказов: 1. Блок питания с линейной характеристикой, напряжение питания 220 В, климатическое исполнение УХЛ 3.1, выход- ной сигнал 4…20 мА. ЗАО «Манометр», г. Москва. Тип: БПС-24П, 1- УХЛ 3, 4…20. 2. Блок питания с корнеизвлекающей характеристикой, напряжение питания 220 В, климатическое исполнение ТВ 3, выходной сигнал 0…5 мА. ЗАО «Манометр», г. Москва. Тип: БПС-24К, 2-ТВ 3, 0…5.
П3.6.2. Блоки типа 4БП36
Блоки питания типа 4БП36 четырехканальные предназначены для питания измерительных преобразователей давления или уровня типов Сапфир, Метран и термопреобразователей с унифицированным выход- ным сигналом стабилизированным напряжением 36 В постоянного тока. К блоку могут быть подключены 4 преобразователя с гальванической развязкой по питанию (гальваническая развязка – полное разделение электрических цепей; обычно производится двумя способами – транс- форматором или оптронными парами); 12 преобразователей без гальва- нического разделения по питанию и с выходным сигналом преобразова- телей 0…5 мА; 8 преобразователей без гальванического разделения и с выходным сигналом преобразователей 4…20 мА.
Блоки 4БП36 изготавливаются в двух климатических исполнени- ях: УХЛ 3.1 и ТВ З. Пример заказа смотри выше. Изготовитель – ЗАО
«Манометр», г. Москва.
П3.6.4. Блоки типа БП96
Блоки питания постоянного тока БП96 предназначены для преоб- разования сетевого напряжения 220 В в стабилизированное напряжения 24 В или 36 В и питания преобразователей с унифицированным выход- ным токовым сигналом: преобразователей давления и уровня Метран, Сапфир и др; преобразователей температуры ТСМУ, ТСПУ, ТХАУ и др. Количество каналов – 1, 2 или 4, каналы гальванически развязаны. Бло-
ки питания устанавливаются на щитах. Технические характеристики приведены в табл. П3.27.
Таблица П3.27 – Технические характеристики блоков типа БП96
| Тип блока | Выходное напряжение, В | Потребляемая мощность, В×А | Количество каналов |
| БП96/24-4 | 24 |
15 |
4 |
| БП96/36-4 | 36 | ||
| БП96/24-2 | 24 |
2 | |
| БП96/36-2 | 36 |
Приме р заказа: Блок питания с линейной характеристикой, вы- ходное напряжение 24 В, количество каналов 4. ПГ «Метран», г. Челя- бинск. Тип: БП96/24-4.
П3.11. Теплосчетчики
Теплосчетчик – это комплект приборов и преобразователей, пред- назначенных для определения количества теплоты и измерения расхода, температуры и давления теплоносителя. В комплект входят, как прави-
ло, преобразователи расхода, температуры, давления и тепловычисли- тель. Тепловычислитель – вычислительное устройство, обеспечиваю- щее расчет количества теплоты на основе входной информации о расхо- де (массе), температуре и давлении теплоносителя.
Количество тепловой энергии определяется по уравнениям:
Q = G1 (h1 - h2 ) , (П3.1)
Q = G1 × h1 - G2 × h2 , (П3.2)
где G 1 , G 2 – количество сетевой воды соответственно в подающем и об- ратном трубопроводах;
h 1 , h 2 – энтальпии сетевой воды соответственно в подающем и об- ратном трубопроводах.
Уравнение (П3.1) реализуют тепловычислители, устанавливаемые на закрытых системах теплопотребления с тепловой нагрузкой не более 0,1 Гкалл/ч, а уравнение (П3.2) – на открытых или закрытых системах теплопотребления с тепловой нагрузкой более 0,1 Гкалл/ч.
Для измерения вырабатываемой или потребляемой тепловой энер- гии необходимо непрерывно измерять расход, температуру и давление теплоносителя. По измеренным значениям температуры и давления теп- лоносителя вычисляется энтальпия. Энтальпия при изменении давления теплоносителя в пределах 0,3…1 МПа практически не изменяется. По- этому при стабильном давлении в трубопроводах его значение не изме- ряется, а устанавливается в виде константы на тепловычислителе.
На отечественном рынке представлен большой спектр теплосчет- чиков отечественных и зарубежных производителей. Наиболее попу- лярными среди отечественных моделей теплосчетчиков являются СПТ- 941, -941К, -942К, -943, -961, -961М, -961К, -9943 (ЗАО НПФ «Логика», г. Санкт-Петербург), ТЭМ-104, -05М, -05М-3, -05М-1, -106 (ООО НПФ
«ТЭМ-прибор», г. Москва), Метран-421, -400, -410 (ПГ «Метран», г. Че- лябинск), ВЗЛЕТ ТСР-М (ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург), СТ «Си- бирь» с тепловычислителем MULTICAL (ООО «ТМ-Комплект», г. Но- восибирск) и т. п.
Типы преобразователей расхода теплоносителя, работающих в комплекте с тепловычислителями, приведены в табл. П3.40.
Таблица П3.40 – Технические характеристики преобразователей расхода
| Тип преобразователя расхода | Диа- метр услов- | Диапазон измерения расхода,м3/ч | Максимальная температура те- плоносителя, °С | |
| Нижний пре- дел измерения | Верхний пре- дел измерения | |||
| ный DУ, мм | GН | GВ | ||
| ВСТ (Т) ВСХ (Т) | 15…250 | 0,04×GВ | 3…1200 | 90 |
| WPD (Т) М-Т150QN(T) | 20…300 | (0,03…0,09) ×GВ | 3…1000 | 150 |
| ВЭПС (В) ВЭРК-2000 (В) | 15…350 | 0,03×GВ | 4…1600 | 150 |
| Метран-300ПР (В) | 25…300 | 0,03×GВ | 0,2…2000 | 150 |
| РУ2К (У) УРСВ «Взлет МР» (У) | 10…1000 | 0,04×GВ | 2…2000 | 150 |
| UFM001 (У) UFM500 (У) | 50…1000 | 0,04×GВ | 25…2000 | 150 |
| РСМ-05.05 (Э) ПРЭМ-2 (Э) | 15…150 | 0,006×GВ | 6…630 | 150 |
Примечани е: Т – тахометрические, В – вихревые, У – ультразвуковые, Э – электромагнитные.
Помимо указанных в табл. П3.40 типов преобразователей расхода в комплекте с тепловычислителями СПТ (ЗАО НПФ «Логика», г. Санкт- Петербург) для измерения расхода на трубопроводах большого диамет- ра можно использовать в качестве первичного преобразователя расхода
– диафрагмы (табл. П3.33 – П3.35 ), а в качестве промежуточного пре- образователя расхода – Метран-ДД (табл. П3.16) и Сапфир-ДД (табл. П3.20) с унифицированным токовым выходным сигналом.
Для измерения температуры теплоносителя применяются термо- преобразователи сопротивления платиновые с НСХ 500П (Pt500), 100П (Pt100), 100М (Cu100). Для измерения давления применяются преобра- зователи типа Метран-ДИ (см. табл. П3.15) или Сапфир-ДИ (см. табл. П3.17) с унифицированными выходными токовыми сигналами.
Тепловычислители, как правило, выполняют следующие функции:
– преобразование и обработку сигналов, полученных от преобра- зователей расхода, давления и температуры;
– вторичную обработку измеренных значений параметров и вы- числение тепловых параметров по установленным формулам расчета;
– архивирование и хранение в энергонезависимой памяти резуль- татов измерений, вычислений и установочных параметров;
– вывод измерительной, архивной, диагностической и установоч- ной информации на дисплей ЖКИ и через последовательный интерфейс RS-232 на персональную ЭВМ;
– автоматический контроль и индикацию наличия неисправно- стей в теплосчетчике и нештатных ситуаций (нештатных режимов рабо-
Тепловычислитель обеспечивает сохранение результатов измере- ний и вычислений за предыдущий период работы в архивах:
- часовом – 1080 записей (часов) – 45 суток;
- суточном – 60 записей (суток);
- месячном – 48 записей (месяцев).
Время сохранности архивных, а также установочных данных при отключении питания не менее 1 года.
Управление теплосчетчиком выполняется с клавиатуры тепло- вычислителя. Значения измеренных и вычисленных параметров (коли- чество теплоты, время работы теплосчетчика, время простоя) выводятся на индикатор, расположенный на передней панели тепловычислителя.
П3.12.4. Контроллер КРОСС
Контроллер КРОСС (относится к классу PC-совместимых кон- троллеров) предназначен для общепромышленного применения в соста- ве автоматизированных систем управления технологическими процес- сами (АСУ ТП) в различных отраслях промышленности – энергетиче- ской, металлургической, пищевой, стекольной, цементной и т. д. Кон- троллер КРОСС (ОАО «ЗЭиМ», г. Чебоксары) может использоваться также в качестве автономного средства для управления объектами ма- лой и средней сложности. В составе АСУ ТП контроллер предназначен для обслуживания взрывопожароопасных объектов, в том числе хими- ческих, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.
Программное обеспечение контроллера позволяет пользователю:
§ выполнять широкий круг алгоритмических задач: алгебраиче- ских и тригонометрических функций, статических и динамических пре- образований, регулирования, программно-логического управления, за- щиты, учета, регистрации и архивации данных и т. п.;
§ обеспечить возможность контроля, управления и тестирования каналов ввода и вывода в автономном режиме и с помощью компьюте- ра, при этом обеспечивается возможность переноса, тиражирования программ;
§ достичь снижения затрат на разработку и отладку программ пользователя за счет простоты и удобства программирования, их пере- носа и документирования, независимости от способов построения и ра- боты устройств ввода/вывода.
Программно-аппаратные средства контроллера направлены на выполнение требований, возникающих при построении АСУ ТП. В пер- вую очередь это возможность обмена данными в реальном масштабе времени через интерфейс Еthernet. Такой обмен, наряду с использовани- ем технологических, процедурных языков программирования по стан- дарту МЭК 61131-3 (языки LD, IL, ST, FBD, SFC) в системе ISaGRAF и операционной системы реального времени ОS-9, обеспечивают кон- троллеру развитые системообразующие качества.
Высокая надежность контроллера обеспечивается рядом факто- ров, среди которых использование стандартов на аппаратное и про- граммное обеспечение, снижение числа межмодульных контактных со- единений за счет использования последовательной внутренней SPI- шины (четыре сигнальных провода), наличие сторожевого таймера (устройство, определяющее момент зависания процессора контроллера и выполняющее его автоматическую перезагрузку) и непрерывной внутримодульной диагностики, гальваническая изоляция выходов мо-
дулей, а также возможность «горячей» замены (замена модулей кон- троллера без его выключения) и резервирования модулей устройства связи с объектом (УСО). В табл. П3.47 приведен состав контроллера КРОСС.
Таблица П3.47 – Состав контроллера КРОСС
| Наименование блока/модуля | Назначение |
| Блок центральный ЦБ1 в составе модуля процессора SM2-CPU-1,5 | Является мастером шины SPI, предназначен для управления работой контроллера, организации об- мена с внешними устройствами, а также взаимодей- ствия пользователя с контроллером через компью- тер и SCADA-программу |
| Субмодуль ETHERNET SM2-ETH | Обеспечивает связь контроллера КРОСС с внешни- ми приборами по локальной сети Ethernet |
| Базовый монтажный блок SMАRТ2-BASE | Имеет посадочные места для установки модуля про- цессора SM2-CPU-1.5, модуля ИСК1, модуля КР- DС24V1 |
| Модуль согласования ИСК1 | Соединяет и согласовывает модули УСО с цен- тральным процессором. Подключение модулей УСО к модулю ИСК1 выполняется через две шины SPI. На каждой шине может быть до восьми модулей УСО. Общее количество модулей УСО – до 31 по четырем шинам |
| Модуль питания КР-DС24V1 | Питание ЦБ1 и модулей УСО при потребляемой мощности не более 10 Вт, представляет собой пре- образователь напряжения постоянного тока 24/5 В с гальванической развязкой |
| Блок питания LOK 4601-2R/P-ONE/ | Обеспечивает подключение к питающей сети 220 В и преобразование переменного напряжения в посто- янное напряжение 24 В. Выходная мощность моду- ля 50 Вт |
| Модуль питания DС-24/5 | Обеспечивает питание модулей УСО на одной шине SPI. Выходная мощность модуля 10 Вт |
| Модули УСО: AI1-8, AIO1-0/4, AIO1-8/4, AIО1-8/0, TС1-7, TR1-8, DI1-16, DIO1-8/8, DO1-16 | Сбор, первичная обработка информации от датчиков и исполнительных механизмов, а также выдача управляющих воздействий на объект |
| Блоки терминальные Т1-AI, Т1-AIО, Т1-TC, Т1-TR, Т1-D | Позволяют подключать к контроллеру кабели раз- личных сечений от датчиков и исполнительных ме- ханизмов |
| Соединения гибкие С1-AI, С1-AIО, C1- TC, С1- TR, С1-D | Соединяют модули УСО и терминальные блоки |
В табл. П3.48 приведены типы и параметры модулей УСО кон-
троллера КРОСС.
Таблица П3.48 – Тип и параметры модулей УСО контроллера КРОСС
| Тип модуля УСО | Вид и количество кана- лов на модуль | Характеристика канала |
|
ТС1-7 | Входы 1…7 | ТЭП с НСХ ПП (S), ХК (L), ХА (K) |
| Вход 8 | ТПС с НСХ 50М | |
| ТR1-8 | Входы 1…8 | ТПС с НСХ 50П, 50М, 100П, 100М |
| АI1-8 | Входы 1…8 | Унифицированный аналоговый сиг- нал 0…5, 0…20, 4…20 мА, 0…10 В |
| АIО1-8/0 | Входы 1…8 | |
|
АIО1-8/4 | Входы 1…8 | |
| Выходы 1…4 | Унифицированный аналоговый сиг- нал 0…5, 0…20, 4…20 мА | |
| АIО1-0/4 | Выходы 1…4 | |
| DI1 -16 | Входы 1…16 | Дискретный сигнал напряжения по- стоянного тока 0…7 В – логический "0", 18…30 В – логическая "1" |
|
DIО1-8/8 | Входы 1…8 | |
| Выходы 1…8 | Дискретный сигнал, бесконтактный ключ, коммутируемое постоянное напряжение до 40 В, ток до 2 А | |
| DО1-16 | Выходы 1…16 |
Выбор необходимых терминальных блоков и соединений гибких контроллера КРОСС производится согласно табл. П3.49.
Таблица П3.49 – Терминальные блоки и соединения гибкие
| Терминальный блок | Соединение гибкое | Примечание |
| Блок Т1-AI | Соединение гибкое С1-AI | Количество равно количеству модулей AI1-8 |
| Блок Т1-AIО | Соединение гибкое С1-AIО | Количество равно сумме модулей AIO1-0/4, AIO1-8/4, AIО1-8/0 |
| Блок Т1-TC | Соединение гибкое C1- TC | Количество равно количеству модулей TС1-7 |
| Блок Т1-TR | Соединение гибкое С1- TR | Количество равно количеству модулей TR1-8 |
| Блок Т1-D | Соединение гибкое С1-D | Количество равно сумме модулей DI1-16, DIO1-8/8, DO1-16 |
При выборе блоков и модулей, обеспечивающих питание кон- троллера КРОСС, необходимо руководствоваться мощностью, которую потребляют блоки контроллера, однако можно воспользоваться табл. П3.50.
Таблица П3.50 – Организация схемы питания контроллера КРОСС
| Количество модулей УСО | Количество и наименование блоков и (или) модулей питания | Примечание |
|
Не более 9 | Блок питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ (1 шт.), модуль питания КР-DС24V1 (1 шт.) | При использовании в составе контроллера субмодуля ETHERNET SM2-ETH |
| Блок питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ (1 шт.), модуль питания DС-24/5 (1 шт) | При отсутствии в составе кон- троллера субмодуля ETHERNET SM2-ETH | |
|
Более 9 | Блок питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ (1 шт.), модуль питания DС-24/5 (2 шт.) | При наличии в составе кон- троллера 1 модуля ИСК1, т.е в составе контроллера использо- вано не более 16 модулей УСО |
| Блок питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ (1 шт.), модуль питания DС-24/5 (по 1 шт. на каждые 8 модулей УСО) | При наличии в составе кон- троллера 2 модулей ИСК1, т.е в составе контроллера использо- вано более 16 модулей УСО | |
| Блок питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ (2 шт.), модуль питания КР-DС24V1 (1 шт.), модуль питания DС-24/5 (по 1 шт. на каждые 8 модулей УСО) | Для обеспечения более надеж- ного питания контроллера при использовании в составе кон- троллера одного модуля ИСК1 (использовано не более 16 мо- дулей УСО) и отсутствии в со- ставе контроллера модуля ETHERNET SM2-ETH |
Табл. П3.51 позволяет сделать необходимой набор модулей и бло- ков контроллера КРОСС для решения определенной задачи автоматиза- ции.
Таблица П3.51 – Состав и количество блоков (модулей) контроллера КРОСС для решения конкретной задачи автоматизации
| Наименование блока (модуля) | Необходимость включения блока (модуля) в состав контроллера КРОСС | Количество, шт |
| 1 | 2 | 3 |
| Блок центральный ЦБ1 в составе модуля про- цессора SM2-CPU-1,5 | Обязательная единица компоновки контроллера | Максимально один |
| Субмодуль ETHERNET SM2-ETH | Необходимо устанавли- вать, если организуется сеть Ethernet | Максимально один (установка модуля исключает примене- ние в составе контроллера мо- дуля КР-DС24V1 и второй мо- дуль ИСК1) |
Окончание табл. П3.51
| 1 | 2 | 3 |
| Базовый монтажный блок SMАRТ2-BASE | Обязательная единица ком- поновки контроллера | Максимально один |
| Модуль ИСК1 | Обязательная единица ком- поновки контроллера | Один на 16 модулей УСО (ус- тановка второго модуля исклю- чает применение в составе кон- троллера модулей КР-DС24V1 и ETHERNET SM2-ETH) |
| Модуль питания КР-DС24V1 | Необходимость определя- ется схемой организации питания контроллера КРОСС (см. табл. П3.50) | Определяется в соответствии с табл. П3.50 (установка модуля КР-DС24V1 исключает приме- нение в составе контроллера модулей ETHERNET SM2-ETH и второго модуля ИСК1) |
| Блок питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ | ||
| Модуль питания DС-24/5 | ||
| Модули УСО: AI1-8, AIO1-0/4, AIO1-8/4, AIО1-8/0, TС1-7, TR1-8, DI1-16, DIO1-8/8, DO1-16 | Необходимость установки конкретного модуля опре- деляется решаемой задачей | Определяется решаемой зада- чей |
| Блоки терминальные Т1-AI, Т1-AIО, Т1-TC, Т1-TR, Т1-D | Обязательная единица ком- поновки контроллера, вы- бирается в соответствии с табл. П3.49 | Выбирается в соответствии с табл. П3.49 |
| Соединения гибкие С1-AI, С1-AIО, C1- TC, С1- TR, С1-D | Обязательная единица ком- поновки контроллера, вы- бирается в соответствии с табл. П3.49 | Выбирается в соответствии с табл. П3.49 |
Приме р заказа: Контроллер многоканальный многофункцио- нальный регулирующий микропроцессорный КРОСС. В состав входят следующие блоки (модули): блок центральный ЦБ1 в составе модуля процессора SM 2- CPU -1,5 (1 шт.), базовый монтажный блок SM А R Т 2- BASE (1 шт.), модуль ИСК1 (1 шт.), блок питания LOK 4601-2 R / P - ONE / (1 шт.), модуль питания КР- D С 24 V 1 (1 шт.), мо- дуль УСО ТС1-7 (1 шт.), модуль УСО А I 1-8 (1 шт.), модуль УСО D I О 1- 8/8 (1 шт.), блок терминальный Т1- TC (1 шт.), соединения гибкие C 1- T C (1 шт.), блок терминальный Т1- AI (1 шт.), соединения гибкие С1- AI (1 шт.), блок терминальный Т1- D (1 шт.), соединения гибкие С1- D (1 шт.). ОАО «ЗЭиМ», г. Чебоксары.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Пашнин С.В.
Рекомендации по разработке раздела «Автоматического кон-
троля и регулирование» в ВКР кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУРГУ
2019
ББК 32.815я73
УДК 681.51.01
В 68
В68
Пашнин С.В.
Рекомендации по разработке раздела «Автоматического контроля и регулирование» в выпускной квалификационной работе кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУРГУ
В рекомендациях изложены требования к разделу «Автоматический контроль и реегулирование» выпускной квалификационной работы кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУРГУ.
УДК 681.51.01
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… 5
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ……………………………….................... 6
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА ПО АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ...... 6
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………. 16
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ……………… 18
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СОСТАВЛЕНИЕ ЗАКАЗНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ
НА СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ 38
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ И РЕ ГУЛИРОВАНИЯ……………………………………….52
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. СОСТАВ И РАБОТА ТИПОВОЙ ОДНОКОНТУРНОЙ АСР…………………………………………………..…107
Введение
Студенты кафедры «Промышленная теплоэнергетика» в выпускной квалификационной работе (ВКР) выполняют раздел по автоматизации. Вопросы автоматического контроля и управления типовыми теплоэнергетическими объектами изучались студентами в процессе обучения. Однако ВКР выполняется по специфичной тематике, поэтому основной задачей настоящих рекомендаций является освещение материалов по разработке и проектированию новых функциональной схем и чтения сложных схем существующих объектов систем автоматического контроля и регулирования теплоэнергетических объектов, а также – по составление заказной спецификации на средства автоматического контроля и регулирования.
Рекомендации состоят из одной части. На все дополнительные литературные материлы, которые необходимы при составлении и чтении функциональных схем теплоэнергетических объектов имеются ссылки.
В основе рекомендаций лежит задание на выполнение раздела по автоматизации и комментарии по выполнению и содержанию подразделов пояснительной записки, примеры функциональных схем и заказных спецификаций на средства автоматического контроля и регулирования. На все данные, необходимые для составленияя и чтения функциональных схем дааны литературные ссылки.
Рекомендации могутт быть полезны студентам специальности 13.03.03 и 13.03.04 «Промышленная теплоэнергетика» при выполнении ВКР.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В соответствии со структурой выпускной квалификационной ра- боты студентами всех специальностей теплоэнергетического и заочного факультетов выполняется раздел по автоматизации технологических процессов [1].
Раздел состоит из пояснительной записки объемом 5…10 стра- ниц формата А4 и чертежа функциональной схемы автоматизации тех-
нологического объекта формата А1.
Список литературы должен содержать только цитируемые источ-
ники включается в основной список литературы ВКР.
В пояснительной записке раздела автоматизации должны быть ос-
вещены следующие вопросы:
1. Краткое описание технологического оборудования.
2. Постановка задачи автоматического контроля и регулирования
(АКиР) объекта.
3. Выбор схемы АКиР объекта.
4. Разработка функциональной схемы контроля и (или) автомати- ческого регулирования объекта.
5. Обзор выпускаемых на современном этапе средств измерений и регулирования и выбор аппаратуры.
6. Составление заказной спецификации на средства контроля и ре-
гулирования.
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА ПО АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В соответствии с перечисленнными выше вопросами пояснительная записка должна содержать следующие подразделы:
Краткое описание технологического оборудования.
В подразделе приводится принципиальная схема технологическо- го объекта (котла, турбины, деаэратора, конденсатора, подогревателей
системы регенерации тепловой станции, доменной или обжиговой печи, теплопункта и т. п.), выполненная в условных обозначениях по ГОСТ [17…20], или конструкция объекта, краткое описание работы технологического оборудования. Если схема технологического объекта и описание объекта автоматизации приведены в предшествующих раз- делах пояснительной записки ВКР, то в подразделе 2 данного раздела
делается на него ссылка, а подраздел 1 можно не выполнять.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 216.
