При повышенных разряжениях в газоходе будет велик присос наружного воздуха через всякого рода неплотностях в обнуровке, это ухудшит условия теплопередачи, снизится производительность за счет повышенной потери с отходящими газами. Поэтому необходим контроль разряжения перед дымососом.

Метан в смеси с воздухом создают взрывоопасную газовоздушную смесь, взрывающуюся от источника открытого огня. Она действует на человека удушающе и отравляюще, поэтому необходимо контролировать содержание метана CH₄ в помещении.

При погасании факела, топка котла и помещение заполняются газом, и может произойти взрыв.

Для предотвращения этого предусмотрен контроль по наличию пламени в топке котла.

Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых могут привести к аварии, несчастным случаям или серьезному нарушению технологического режима. К ним относятся:

• повышение температуры воды за котлом;

• понижение и повышение давления газа;

• понижение давления воды в обратном трубопроводе;

• наличие пламени;

• понижение давления воздуха;

• повышение разряжения дымовых газов;

• понижение расхода газа;

• повышение O₂ в дымовых газах.

Оперативный технологический персонал при оповещении его устройствами сигнализации о нежелательных событиях должен принять соответствующие меры по их ликвидации. Если эти меры окажутся не эффективными и параметр, характеризующий состояние ТОУ достигнет аварийного значения, должны сработать системы противоаварийной защиты, которые автоматически по заданной программе перераспределяют материальные и энергетические потоки, включают и отключают аппараты объекта с целью предотвращения взрыва, аварии, несчастного случая, выпуска большого количества брака.

Котел подлежит защите при отклонении следующих параметров:

• повышение температуры воды за котлом;

• повышение или понижение давления воды за котлом;

• понижение давления воздуха;

• повышение или понижение давления газа;

• уменьшение разряжения в топке котла;

• повышение давления обратной воды;

• погасание факела в топке котла.

Защита заключается в автоматическом прекращении подачи топлива при отклонении любого из вышеперечисленных параметров.

7. Обоснование выбора средств автоматизации

Автоматические устройства должны выбираться в рамках Государственной Системы Приборов. Средства автоматизации должны быть выбраны технически грамотно и экономически обосновано. Конкретный тип автоматического устройства выбирают с учетом особенностей объекта управления и принятой системы управления. При этом предпочтение следует отдавать однотипным, централизованным и серийно выпускаемым устройствам. Это значительно упростит поставку и эксплуатации. 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.

В проекте использованы приборы системы "Контур-2", так как они выпускаются НЗТА специально для тепловых процессов. Система построена по блочно-модульному принципу. Связь между блоками и модулями осуществляется с помощью сигналов постоянного тока, а точный сигнал легче преобразовать, суммировать и можно использовать многократно.

Для регулирования используются регуляторы РС29. Они обладают высокой точностью и выполняют следующие функции: масштабирование сигнала от датчика, алгебраическое суммирование, введение сигнала задания, формируют и усиливают сигнал расслаивания, световую индикацию выхода.

Функциональные возможности:

• Регулирование по ПИ, П и трехпозиционному; двухпозиционному законам регулирования, а при использовании динамического преобразователя по ПИД закону.

• Переключение вида управления с автоматического на ручное и обратно; ручное управление исполнительным механизмом.

• Сигнализация предельных отклонений регулируемой величины от заданного значения.

Цифровая индикация одного из четырех параметров по выбору (для исполнений с цифровой индикацией):

• заданного значения регулируемой величины;

• отклонения регулируемой величины от заданного значения;

• положения исполнительного механизма;

• дополнительного параметра.

С регуляторами РС29 работают электрические позиционеры Siemens либо исполнительные механизмы МЭО. Механизмы исполнительные электрические однооборотные постоянной скорости МЭО предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств.

Сигнал с регулятора на исполнительный механизм поступает через трехпозиционный усилитель У29.3М с электромагнитным тормозом.

Тиристорные усилители применяются для управления мощностью электрической нагрузки в одно- и трехфазных цепях переменного тока в схемах автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами.

Блок управления преобразует входные дискретные, импульсные или аналоговые сигналы и обеспечивает гальваническую развязку входных низковольтных цепей и мощного выходного каскада.

Источниками дискретных, импульсных или аналоговых сигналов управления для тиристорных усилителей могут быть как ручные задатчики и блоки управления, так и разнообразные контроллеры (ПЛК) и регуляторы. Мощность нагрузки регулируется за счет широтно-импульсной либо фазоимпульсной модуляции. В зависимости от исполнения тиристорные усилители способны обеспечить оба метода управления, преобразуя импульсные или аналоговые сигналы от контроллеров и регуляторов.

Усилители мощности также используются в качестве бесконтактных устройств управления одно- и трехфазными синхронными и асинхронными электродвигателями, электромагнитными пусковыми устройствами. В этом случае они выполняют следующие функции:

• усиливают дискретные и импульсные сигналы,

• обеспечивают пуск и торможение электродвигателя,

• выполняют защиту от мгновенного реверса,

• сигнализируют о перегрузке.

Наиболее часто тиристорные усилители применяются для управления электродвигателями электрических исполнительных механизмов постоянной скорости, используемых практически для любой запорной и запорно-регулирующей арматуры неполноповоротного принципа действия: шаровых и пробковых кранов, клапанов, шиберов, поворотных дисковых затворов, заслонок.

В качестве датчиков расхода и давления используются измерительные преобразователи типа "Метран-100", которые предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS485 следующих входных величин:

• избыточного давления (Метран-100-ДИ);

• абсолютного давления (Метран-100-ДА);

• разрежения (Метран-100-ДВ);

• давления-разрежения (Метран-100-ДИВ);

• разности давлений (Метран-100-ДД);

• гидростатического давления (Метран-100-ДГ).

Для питания датчиков стабилизированным напряжением постоянного тока 36В используется блок питания типа БПС-90П/К.

Блоки БПС-90П обеспечивают получение линейной зависимости между формируемым выходным унифицированным токовым сигналом и измеряемым параметром (давление, уровень, разность давлений).

Блоки БПС-90К предназначены для линеаризации статической характеристики преобразователей (датчиков) при измерении расхода по методу перепада давлений на сужающем устройстве.

Функциональные возможности блоков:

• обеспечивают питание взрывозащищенных преобразователей и датчиков по двухпроводной линии связи, несущей одновременно информацию об измеряемом параметре в виде сигнала постоянного тока;

• ограничивают электрическую мощность искробезопасной цепи;

• повышают мощность выходного сигнала датчиков до уровня, обеспечивающего возможность подключения заданной внешней нагрузки (до 2,5 кОм для выходного сигнала 0-5 мА и до 1 кОм для сигналов 0-20 и 4-20 мА);

• преобразуют электрический токовый сигнал 4-20 мА искробезопасной цепи (двухпроводной линии связи дистанционной передачи) в соответствующий выходной сигнал (0-5; 0-20 или 4-20 мА);

• обеспечивают визуальную индикацию значения выходного сигнала на 4-х разрядном цифровом табло;

• обеспечивают сигнализацию ухода значения выходного сигнала за минимальный и максимальный уровни, устанавливаемые предварительно

В качестве вторичных приборов лучше использовать регистрирующие приборы типа РМТ-69. Он работает с любыми датчиками и может измерять любые величины. Одновременно он может выполнять функции показания, регистрации, сигнализации, регулирования и преобразования.

Для регулирования температуры прямой воды изменением расхода газа в зависимости от температуры в общем коллекторе в качестве чувствительного элемента используется термопреобразователь сопротивления платиновый типа ТСП-1088гр100П (поз. 1-1, 1-9). Используется платиновый, а не медный, потому что нужна точность и измеряется высокая температура, так как температура прямой воды является показателем эффективности.

Главным регулятором выбран регулятор температуры типа РС 29.2.22. Выбран регулятор именно этой модификации, потому что он работает с ТСП градуировки 50 М, а также можно подключить датчики постоянного тока. Сигнал с регулятора подается на регулятор топлива, в качестве регулятора топлива выбирается РС 29.0.12.

Для измерения температуры обратной воды, температуры окружающего воздуха, в качестве датчика используется ТСП типа ТСМ-1088 гр 50М. Измеряется невысокая температура, не требуется высокая точность, поэтому выбирается медный термопреобразователь сопротивления.

Для управления регулирующими устройствами используется позиционер Siemens SIPART PS2.

Прибор устанавливает регулирующий орган (например, МИМ) в положение, соответствующее электрическому входному управляющему сигналу.

Дополнительные функциональные входы могут быть использованы для блокировки клапана или для установки в безопасное положение.

В позиционер могут быть встроены дополнительные модули: положения клапана (4..20мА), сигнализации конечных положений клапана (2 реле), дополнительных цифровых сигналов (ошибки, конечных положений), цифровой сигнал HART.

Рассмотрим работу САР на примере работы участка регулирования расхода топливного газа

Блок питания БПС-90П постоянно получает показания с датчика Метран-100-ДИ. Далее сигнал идет на регулятор, в котором величина уставки равняется 110 кг/см². Если давление в трубопроводе пара на выходе увеличилось свыше 110 кг/см², то в регуляторе появляется рассогласование между величиной уставки и входным сигналом.

8. Сигнализации и блокировки

Правильно построенные схемы обеспечивают четкую сигнализацию, способствуют предотвращению аварий и несчастных случаев. Схема сигнализации должна обеспечивать одновременную подачу светового и звукового сигналов, съем звукового сигнала, повторность срабатывания исполнительного устройства звуковой сигнализации после его отключения нажатием кнопочного выключателя; проверку исполнительного устройства сигнализаторов от одного кнопочного выключателя.

В проекте сигнализация осуществляется с помощью схемы импульсной сигнализации. Пусть, например, температура прямой воды стала выше допустимого значения, замыкается контакт РМТ-69, сигнал идет в схему сигнализации, которая собрана на блоках БАС, БПС. Из этой схемы выходит сигналы, которые идут на сигнализирующие устройства – лампа (мигающий свет) и динамик (звук). После того как оператор заметил неисправность, кнопкой «квитация» снимается сигнал, лампа горит ровным светом, звук выключается. После возвращения параметра в регламентные рамки лампа гаснет. Схема возвращается в исходное положение.

При достижении параметром крайних показаний срабатывает блокировка. Происходит это так: например давление в барабане котла превысило допустимое давление и дальнейшее повышение приведет к разрушению емкости. Блокировочные контакты источника питания «Метрана» замыкаются, сигнал идет в дополнительное реле МСБИ, где замыкаются более мощные, стойкие к высоким напряжениям контакты, сигнал от которых уходит на исполнительный механизм. Исполнительным механизмом может быть, например клапан или электрозадвижка. Электрозадвижка срабатывает, открывается проход избыточному давлению в атмосферу через глушитель. После приведения давления в рабочее состояние контакты в БПС размыкаются, задвижка закрывается, и весь процесс возвращается в первоначальный вид. В случае отказа всей системы сброса давления предусмотрен клапан ППК, который при определенном давлении открывается и также выбрасывает избыточное давление в атмосферу.

Блокировочные и сигнализационные позиции