ДИПЛОМИЩЕ (1217437), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

К каждой из четырёх мазутных горелок имеется собственный поддув воздуха, нагнетаемого дутьевым вентилятором. Давление приходящего воздуха регулируется общим подающим шибером дутьевого вентилятора и шиберами каждой горелки, тем самым имеются две ступени регулирования давления воздуха. На рисунке 1.2. представлено схематичное расположение горелок в системе котла.

В мазутном тракте циркулирует нагреваемый в резервуаре мазут. В движение по трубам его приводят насосы до и после резервуара. В тракте мазута имеется арматура подачи мазута к горелкам, запорная арматура рециркуляции мазута. Она необходима для продувки тракта мазута при переводе котлоагрегата в режим останова. Если эту процедуру не провести, то мазутное топливо застынет, закупорив, таким образом, тракт мазута, и не позволит системе работать в номинальном режиме.

Такой нюанс эксплуатации мазутного тракта существенно усложняет его использование. По этой же причине форсунки мазутных горелок нуждаются в периодической прочистке – чтобы оседающие на них продукты сгорания мазута не сужали площадь распыления форсунки. Мазут нагнетается в тракт мазута из резервуара, в котором топливо нагревается до эксплуатационной температуры. Это необходимо для того, чтобы придать мазуту требуемые физические свойства – пониженную вязкость, температура, близкая к температуре горения. Нагрев мазута в резервуаре производится электрическим нагревом. Давление мазута перед горелками регулируется общим шибером.

Таким образом, теплопроизводительность котла изменяется количеством включенных горелок и общим давлением мазута. Горелки равномерно рассредоточены по периметру котла так, чтобы в топке создавалось облако горения в предусмотренном ему месте. Важное значение имеет равномерная работа всех четырёх горелок. Если будут наблюдаться определённые перекосы в производительности горелок, то конвекционные трубы тракта воды будут неравномерно нагреваться, что приведёт преждевременному износу труб, соответственно к проведению дополнительных ремонтно-сварочных работ.

Тракт мазута также оснащён устройствами КИП, дифференциальным датчиком давления на шибере мазута, термометром мазута. Розжиг горелок осуществляется с помощью горящего факела, который подносится к области распыления мазута через технологическое окошко, отмеченное цифрой 1 на рисунке 1.3. Распыляющая мазут Г-образная форсунка, герметично ввинчивается в технологическое отверстие под цифрой 2 на рис.1.3. Другой стороной форсунка винтовой резьбой соединяется с мазутопроводом под цифрой 3 на рис.1.3. Под цифрой 4 на рис.1.3 указан мазутный вентиль, снабжённый электроприводом МЭО. Под цифрой 5 на рис.1.3 казан воздушный поддув с собственным шибером, регулирующим давление воздуха горелки. Шибер приводится в движение посредством приводного устройства МЭО.

На ТЭЦ-2 котёл используется не в полной мощности, допускаемая теплопроизводительность котла колеблется в диапазоне 70-80%, т.е. порядка 40,6-46,4 МВт тепловой энергии. Такой технический момент обусловлен оптимальным режимом работы котла – когда соотношение производительности к степени износа максимально. Повышенные температуры при большей теплопроизводительности негативно сказываются на трубопроводе сетевой нагреваемой воды, растёт степень коррозии металла и, соответственно, сокращается эксплуатационный срок. Рассматривая тракт воды, условно принимаем элемент трубопровода с приходящей еще не нагретой водой – обратная вода перед котлом. Элементы трубопровода, по которой проходит уже нагретая вода, примем за воду за котлом/после котла. Трубопровод перед и после котла всегда имеет отсекающие вентили с электрическим приводом типа МЭО, который дублируется ручными шаровыми кранами. Наличие вентилей обусловлено необходимостью прерывать подачу воды в котёл при аварийных случаях либо плановых отключениях. Дублирование кранами подстраховывает элементы техники и подразумевает переход на ручной режим при особенных обстоятельствах. Трубопровод нагреваемой воды снабжается набором Контрольно-Измерительных Приборов, отслеживающих давление, температуру, расход, дифференциальное давление воды перед котлом и после котла.

1

Для создания разряжения воздуха в котле используются дымоход типа ДН-22 с лопаточным шибером. Он создаёт тягу воздуха (разряжение в топке) снизу вверх, позволяя удалять отработанные газы из котла, т.е. вытяжку через дымоход.

Управление всей арматурой котла, сбор данных по состоянию технологического процесса лежит на плечах операторов-машинистов котла. Индикаторы датчиков, контролирующих ход технологического процесса, выведены на панели управления котлом, представленной на рисунке 1.4 а. Термометры, манометры, расходомеры имеют стрелочное табло со своим диапазоном измерения, но есть и приборы, записывающие диаграммы измеряемой величины во времени.

Управление запорной арматурой производится с помощью трёхпозиционных переключателей. Левое положение переключателя приводит в движение электропривод МЭО, он закрывается. Правое положение открывает электрифицированный вентиль. Нейтральное положение предназначено для отключения МЭО от питания. Над каждым переключателем имеется стрелочный индикатор положения запорной арматуры.

С помощью подобных трёхпозиционных переключателей производится в движение рабочие органы регулирующей арматуры – воздушные шиберы каждой горелки, общий шибер мазута.

Система дистанционного управления арматурой построена на релейно-контакторной логике. Управление МЭО осуществляется магнитными пускателями с сухим контактом. Их наличие предполагает периодические обслуживающие работы по уходу за аппаратурой, что усложняет процесс эксплуатации котла.

1.2 Выявление недостатков существующей системы

Основная проблематика эксплуатации третьего котла заключается в:

• ведении технологического процесса в ручном режиме. Качество вырабатываемой теплоэнергии зависит не только от аппаратуры котла, но и от машиниста котла. Наличие человеческого фактора повышает риск неправильной эксплуатации котла;

• сложности эксплуатации котла. Машинисту приходится анализировать большое количество данных, выводящихся на пульте управления;

• факторе травмоопасности эксплуатационного персонала. Управление арматурой котла производится в непосредственной близости к котлу (пульт управления находится в восьми метрах от основания котла);

• низком уровне защит и блокировок от аварийных ситуаций. Машинист сам контролирует погасание факела пламени горелки. Блокировки выполнены на релейно-контакторной логике. Реле может залипать, вследствие чего, срабатывание блокировок может запаздывать, что чревато катастрофическими последствиями, Эксплуатации котла только с мазутным топливом, в то время как ПТВМ-50 имеет потенциал использования газового топлива.

2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ

2.1 Общие требования

Рассмотренная система котла №3 типа ПТВМ-50 имеет ряд недостатков, которые решаются переводом котла на природный газ с последующей автоматизацией системы.

Во-первых, эксплуатация котла ведется на мазутном топливе. За этим следует, что производительность котла, т.е. его коэффициент полезного действия несколько ниже, нежели при использовании в качестве топлива природного газа. По таблице 1.1 технических характеристик котла типа ПТВМ-50 К.П.Д. при использовании мазута составляет 91,3%, в то время как К.П.Д. при сжигании природного газа доходит до 96,6%. Также реализация теплоэнергии от сгорания мазута негативно сказывается на трубопроводе-теплообменнике, по которому проходит нагреваемая вода. На трубах оседают продукты неполного сгорания мазута. Они со временем скапливаются на внешних стенках теплообменника и приводят к преждевременному износу трубопровода. Как было отмечено в разговоре с работниками цеха и машинистами, которые непосредственно эксплуатируют этот котёл, мазутные отложения сернистого запаха, оседая толстым слоем на металле, образуют матовую чёрную корку. Она, нагреваясь в процессе работы котла, достигает температур порядка 400˚, активно коррозируя поверхность труб. В связи с этим периодически приостанавливается работа котла, проводятся диагностические работы по выявлению нарушения целостности конвекционных пакетов, и при их нахождении, вывариваются несколько десятков килограмм неисправного трубопровода. Дальнейшая их судьба сулит им попаданием в металлолом, а на их смену ввариваются новые трубы. Это требует времени и определённых материальных затрат, что в конечном итоге сказывается на цене теплоэнергии.

Другой негативный фактор при использовании мазута кроется в его физических и химических свойствах. При нормальных условиях окружающей среды мазут представляет собой тягучую тугую массу, молекулам которой предварительно необходимо придать кинетическую тепловую энергию, чтобы повысить их способность к взаимодействию с кислородом, т.е. довести до температуры сгорания. Нагреваясь, мазут уменьшает свой коэффициент вязкости. Появляется способность протекать по стенкам трубопровода и распыляться через форсунку горелки. Для придания необходимых свойств мазуту, его нагревают в резервуаре с помощью электрических нагревателей. Это требует большого количества электроэнергии. Электроэнергия также затрачивается на питание нагнетающих топливо насосов. Только после этих мероприятий готовый к сгоранию мазут поступает к горелкам. Нагретый мазут обладая определённой остаточной вязкостью, оседает на форсунках горелки, уменьшая её полезную площадь распыления. Становится необходимой периодическая прочистка форсунок, что ведёт за собой изъятие их из горелок и приостановление работы горелки. Во время простоя снижается теплопроизводительность котла. Вышеперечисленные аспекты эксплуатации котла на мазуте доказывают относительную дороговизну использования этого топлива.

Во-вторых, использование мазута не является экологичным, ввиду неполного сгорания топлива. В элементарный безсульфатный состав золы мазута марок 40 и 100 входят окислы ванадия V₂O₅ – от 5,5% до 48,8%, кремния SiO₂ от 10% до 18,8%, железа Fe₂O₃ – от 9,2% до 15,31%, магния MgO от 5,6% до 8,75%, натрия Na₂O от 14,9% до 24,1%, калия K₂O от 0,5% до 1,4% [8]. При учёте большой выработки теплоэнергии на мазуте (для котла типа ПТВМ-50 выработка составляет 58МВт), наносится достаточно значительный урон окружающей среде, в том числе жителям Северного и Центрального округов г. Хабаровска.

В-третьих, существующий метод эксплуатации котла травмоопасен для обслуживающего персонала. Машинист, производя розжиг горелок, непосредственно контактирует с огнём горелки – он опускает горящий факел в технологическое окошко горелки. Это отверстие показано на рисунке 1.3 под цифрой 1. Такой способ розжига подвергает опасности здоровье и жизнь машиниста, появляется потенциальная возможность попадания мазутных капель на рукав одежды, которая может загореться и перекинуться на тело машиниста. Это чревато ожогами вплоть до третьей степени. В задачи автоматизации розжига входит исключение подобных перспектив.

С другой стороны, существующая система противоаварийных блокировок и защит выполнена на релейно-контакторной логике, для которой характерны малое быстродействие, подверженность залипанию якоря катушек и подгорание контактов. Эти недостатки решаются введением аналого-цифровой техники с применением промышленных логических контроллеров. Они позволяют не только осуществлять работу котла в автоматическом режиме, но и вести запись состояния работы отдельных технологических узлов системы, тем самым регистрируя те или иные неисправности узлов, прогнозировать их отказ. Для этого необходимо создать двухуровневую систему управления котлом.

Первый низший уровень автоматизации представляет собой контрольно-измерительные приборы, такие как датчики водяного, мазутного, газового трактов, датчики положения запорно-аварийной и регулирующей арматуры. В первый уровень, так называемый полевой уровень автоматизации, также входят исполнительные механизмы, непосредственно участвующие в осуществлении технологического процесса: регуляторы, насосы, клапана с однооборотными электроприводами МЭО, шиберы. Второй высший уровень автоматизации представлен промышленными компьютерами, выполненных на базе персональных компьютеров, которые выводят информацию на экран и позволяют машинисту оперировать технологическим процессом через программную среду промышленных компьютеров. Промышленный логический контроллер является связующим звеном между полевым и высшим уровнями автоматизации. Внедрение в структуру САУ котла ПЛК упростит эксплуатацию котла в целом. Для разработки автоматизированной системы управления котлом, необходимо выдвинуть определённые требования к ней.

САУ должна обеспечить:

• работу котла №3 типа ПТВМ-50 на мазуте и газе;

• сбор и упрощённое представление машинисту котла информации о состоянии объектов водяного, газо-воздушного, газового и мазутного трактов котла;

• дистанционное удобное управление электрифицированной арматурой котла;

• автоматическое регулирование заданных технологических параметров, согласно технической режимной карте ТП;

• надёжную отработку технологических защит, действующих на останов котла предотвращающих появления аварийных ситуаций;

• локальные технологические защиты и блокировки оборудования горелок;

• автоматическое управление арматурой горелок, включающее в себя автоматические розжиг и контроль пламени горелок;

• регистрация и архивирование информации параметров ТП (верхний уровень управления);

• самодиагностика системы.

2.2 Требования технических сводов правил и стандартов

АСУ ТП котла №3 должна разрабатываться с учётом требований нормативных документов, в которых отражен опыт существующей практики создания подобных систем. Введение в систему котла эксплуатацию газового тракта подразумевает применение соответствующего оборудования, которое позволит в полной мере безаварийно функционировать системе, регулировать её режимы работ, производить самодиагностику, что позитивно скажется на степени надёжности системы.

Характеристики

Список файлов ВКР