Автоматизация паровой и водяной обдувки КА на Благовещенской ТЭЦ
Исполнитель: Шевцова Юлия Евгеньевна, 541 об
Научный руководитель: Рыбалёв Андрей Николаевич
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизированная система управления технологическим процессом представляет собой комплекс программных и технических средств, которые предназначены для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. АСУТП понимается, как комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве.
Автоматизация в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.
В данной работе предстоит создать завершённую модель автоматизированной установки, которая будет отвечать за очистку КА.
1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
В данном проекте за основу взята уже имеющаяся часть разработки системы для очистки экранных поверхностей нагрева котла, которая осуществляется аппаратами паровой и водяной обдувки.
Для уменьшения шлакования проводят регулярную профилактическую очистку поверхностей нагрева, применяя паровую и водную обдувку стен топки. Обдувка труб топочных экранов происходит в результате динамического и термического воздействия на слой шлака или загрязнения струи пара или воды.
Прежде, чем приступать к модернизации данной системы, необходимо ознакомиться со структурой предприятия, направленностью работы отдела и непосредственно с работай данных аппаратов.
1.1
Общие сведения о предприятии и о ЦТАИ Благовещенская ТЭЦ старается идти в ногу со временем. Внедряются новые энергосберегающие технологии, новое оборудование, средства технического учета. Обеспечивают модернизацию и развитие технических средств и схем, такие важные подразделения станции как монтажно-наладочный участок автоматики и цех тепловой автоматики и измерений (ЦТАИ).
Вводом в эксплуатацию нового оборудования, методов и способов производства тепловой и электрической энергии занимается монтажно-наладочный участок автоматики, состоящий из группы инженеров по наладке и испытаниям, монтажной группы и группы автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).
ТЭЦ - сложный механизм, на котором много различных контрольно-измерительных приборов. За их здоровьем и работой пристально следит коллектив цеха тепловой автоматики и измерений.
Оперативный персонал круглосуточно наблюдает за показателями приборов измерения. В ведении цеха ТАИ приборы для измерения расхода, давления, уровня, температуры, химического анализа, вибрации и другие высокотехнологические средства контроля работы оборудования ТЭЦ.
Обеспечены автоматизированные рабочие места, где на экранах мониторов объединенных в сеть компьютеров выведены данные практически всего оборудования ТЭЦ.
Постепенно идет замена устаревшего оборудования цеха на более современное: для измерения технологических параметров активно внедряются микропроцессорные преобразователи, микропроцессорные контроллеры.
Общим делом для ЦТАИ и МНУА стала полномасштабная автоматизация работы котлоагрегатов и турбогенераторов станции с использованием новейших микропроцессорных контроллеров и оборудования.
1.2
Котельный агрегат Котельный агрегат (котёл) - это конструктивно объединенный в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счет сжигания топлива. Котёл - это громадная конструкция, высота которой может достигать 10-12 этажей. Вода в котле бежит по трубам и при этом нагревается от горения топлива в топке котла, в этих же трубах образуется пар. Вода нагревается как и от пламени так и от газов которые выделяются при сжигании топлива. В итоге на выходе из котла мы получаем пар, который поступает в тепловую турбину. Под давлением пара начинают вращаться лопатки турбины и механическая энергия превращается в электрическую. Очень важный момент, пар получают из очищенной воды, которая проходит обработку в химическом цехе, там же регулярно проводят анализ очищаемой воды. Оставшийся после турбины пар попадает в конденсатор (существуют турбины со встроенным конденсатором) и там он преобразуется в воду, которая отправляется обратно в котёл, на следующий круг. Тут в дело вступают градирни, вода в конденсаторе охлаждает пар, тут же вода забирает излишки тепла, нагревается и уходит в градирни, тем самым охлаждается сам конденсатор. Вода с градирни попадает в атмосферу в водоёмы. Вода при этом используется как для отопления батарей у потребителей так и для преобразования её в пар. Котёл является одним из ключевых агрегатов любой ТЭЦ.
Рисунок 1 - Схема котельной установки
Для очистки труб 1 и 2 показанных на рисунке 1 и применяются аппараты водяной и паровой обдувки. Далее рассмотрим подробно сами аппараты.
1.3
Система обдувки В целях водяной обдувки используется аппарат дальнобойный ОВД 221ЭОБ002.
Данное устройство предназначено для очистки экранных поверхностей нагрева мощных энергетических котлов от золошлаковых отложений с управлением от внешней системы управления.
Эффект очистки достигается за счёт использования резкого и интенсивного термического воздействия холодной воды на раскалённые отложения, в поверхностном слое которых возникают местные напряжения, приводящие к их разрушению.
Аппарат ОВД представляет собой устройство для:
- перемещения сопла в горизонтальной и вертикальной поверхностях с заданной скоростью на заданный угол;
- открытие заслонки люка и подача воды на время очистки струёй на противоположный и смежные топочные экраны;
- отключения воды и закрытие заслонки люка после окончания цикла очистки.
Рисунок 2 - Схема аппарата
Принцип работы аппарата:
Аппарат ОВД может входить в комплекс очистки, включающий четыре аппарата и одну общую для всех аппаратов систему управления. Последовательность работы аппаратов комплекса и их исполнительных механизмов определяется заданной программой системы управления. Установка программы работы комплекса осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации на СУ. Для каждого аппарата имеется возможность установить свою траекторию, скорость перемещения струи по очищаемой поверхности. Перед началом работы система управления автоматически проверяет исполнительные механизмы и при необходимости переводит их в исходное положение.
В начале работы аппарата система управления подает питание на МЭО.
Водило механизма МЭО начинает вращение, поднимает заслонку, а затем открывает кран подачи воды. Струя воды истекает на очищаемую поверхность. Срабатывает выключатель в МЭО, который выдает сигнал в систему управления на отключение питания МЭО. СУ выдает сигнал на включение двигателя стойки привода горизонтальной (вертикальной) развертки. Струя воды горизонтально перемещается по экрану котла, идет процесс очистки. Система управления накапливает импульсы выдаваемые бесконтактными датчиками. Этим определяется число оборотов, которое соответственно определяет величину шага передвижения струи по экрану котла. По достижение заданной длины горизонтального шага очистки СУ выдает команду на отключение питания двигателя стойки привода горизонтальной (вертикальной) развертки и включения двигателя стойки привода вертикальной (горизонтальной) развертки. Движение каретки вертикальной стойки через водило сообщает гидромонитору отклонение в вертикальной плоскости. Струя воды вертикально перемещается по экрану котла. Датчики вертикальной стойки выдают импульсы в СУ. По достижении заданной длины вертикального шага очистки СУ выдает команду на отключение питания двигателя стойки привода вертикальной развертки и включение двигателя стойки привода горизонтальной развертки. Такое чередование вертикальных и горизонтальных шагов про-должается до тех пор, пока не будет отработана программа выбранной траектории очистки. После этого СУ выдает команду на включение и реверс движения МЭО. Кран закрывается, заслонка опускается. Срабатывает датчик в МЭО, СУ выдает команду на отключение МЭО и перевод гидромонитора в исходное нулевое положение.
Аппараты установлены по периметру котла снаружи на высоте 18,7 м. Включение в работу происходит каждый день.
Рисунок 3 - Функциональная схема аппарата водяной обдувки
В целях паровой обдувки используется глубоковыдвижной 221ЭОБ081.
Глубоковыдвижные аппараты обдувки предназначены для очистки преимущественно конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов от наружных шлакозоловых отложений с помощью пара. Эффект очистки достигается за счёт применения фазового сдвига и оптимального шага.
Обеспечивает высокую эксплуатационную надежность и ремонтоспособность за счет применения одного электродвигателя для обеспечения возвратно-поступательного и вращательного движения сопловой головки; применение съемной сопловой головки; применение реечной передачи для поступательного перемещения (вместо цепной передачи); использования фланцевого крепления подводящей и обдувочной труб; применения обдувочной трубы из жаропрочной нержавеющей стали; использования предохранительной моментной муфты с датчиком (при заклинивании обдувочной трубы выдается команда на возврат трубы).
Схема установки данных аппаратов приведена на рисунке 5. На один котёл приходится 6 аппаратов, установленных они на высоких точках котла. Исходя из документации предоставленной БТЭЦ включение в работу данных устройств происходит 1 раз в неделю.
Рисунок 4 - Функциональная схема аппарата паровой обдувки
Рисунок 5 - Схема трубопроводов паровой обдувки
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПАРОВОЙ И ВОДЯНОЙ ОБДУВКИ КА
СУ используется совместно с аппаратами водяной обдувки ФГУП «КРАСМАШ» поверхностей нагрева котла и предназначена для ручной работы, и работы по заданной программе в режиме автомат. СУ также предназначена для автоматического выявления аварийных ситуаций, возникающих в процессе очистки котла, и принятия мер по предотвращению поломок аппаратов. СУ является высокоавтоматизированным, универсальным изделием с программным управлением технологическим процессом очистки котла. Система позволяет вводить, редактировать и хранить в памяти параметры работы системы и программы очистки по каждому из аппаратов.
2.1
Система управления аппаратами Управление процессом водяной обдувки осуществляется при помощи микроконтроллера СУ. При этом на панели оператора, на главной экранной форме отображаются все необходимые органы управления и индикации (рисунок 6).
Рисунок 6 - Главная экранная форма
Алгоритм работы:
- При включении сетевого напряжения на панели оператора отображается главная экранная форма .
Пуск обдувки в автоматическом режиме осуществляется по нажатию кнопки (Автоматический режим) и последующего подтверждения нажатием кнопки (Да) в появившемся окне.
Рисунок 7 - Согласие на запуск
После запуска происходит автоматическое приведение установки в исходное состояние:
- выключение запроса на насосную станцию;
- закрытие входного клапана;
- открытие сливного клапана.
- закрытие клапанов задействованных аппаратов.
Далее происходит работа по следующему алгоритму:
1) Выдача запроса на включение насосной станции. При отсутствии ответного сигнала от насосной станции СУ информирует об аварии и происходит останов автоматического режима работы.
2) После получения ответа от насосной станции, СУ ожидает появления сигнала наличия давления на входе в магистраль.
3) При наличии давления на входе в магистраль открывается входной клапан.
4) После открытия входного клапана выдерживается пауза в течение заданного времени.
5) Далее закрывается сливной клапан.
6) После закрытия сливного клапана выдерживается пауза на набор давления в магистрали на уровне аппаратов.
7) Происходит выбор аппарата.
8) Оси выбранного аппарата выходят в исходное положение.
9) Оси аппарата выходят в точку определенную первым шагом программы очистки.
10) Открывается клапан аппарата.
11) Выполняется перемещение осей аппарата согласно заданной программе очистки.
12) После выполнения последнего шага программы очистки закрывается клапан аппарата.
13) Оси аппарата остаются на последнем шаге.
14) Выбранный аппарат выключается.
15) Если в текущем цикле работы системы еще есть не отработавшие аппараты, то выдерживается пауза в течение заданного времени.
16) По окончании работы всех аппаратов задействованных в цикле. СУ снова начинает цикл очистки спустя заданное время, либо переходит в исходное состояние и отключает автоматический режим.
Управление процессом паровой обдувки происходит аналогично.
Постановка задачи
На данный момент существует проблема координации системы, т.е не совсем удобное управление данными аппарата и насосной станцией, с помощью которой осуществляется подача воды в аппарат водяной обдувки. Решением данной проблемы может стать разработка единой системы управления и мониторинга с помощью ПТК «Овация».
Решение данной задачи более подробно будет описано в курсовом проекте.
