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

Текст из файла (страница 3)

Применение газовых горелок необходимой мощности позволит максимально раскрыть эксплуатационный потенциал котла типа ПТВМ-50. Природный газ, будучи более целесообразным в использовании, становится основным топливом, в то время как мазут – резервный вид топлива. Таким образом в проектируемой системе будут включены и газовый и мазутный тракты. Техническое принципиальное исполнение обоих трактов в системе котла имеет два варианта реализации:

Первый вариант подразумевает, что ныне существующие мазутные горелки типа ММГ-12 не претерпевают изменений, в обшивку котлоагрегата ввариваются газовые горелки, которые оборудуются необходимой арматурой с устройствами КИПиА.

Второй вариант подразумевает изъятие мазутных горелок из котла и установку газомазутных горелок необходимой мощности. Они имеют вводы под тракты газа и мазута. Горелка обеспечивает использование природного газа и мазута по-отдельности.

Целесообразно выбрать второй вариант. В этом случае сократится число применяемой аппаратуры, горелки расположатся равномерно по всему периметру котла.

Таким образом, под задачу автоматизации подпадает разработка четырёх идентичных узлов подачи топлива к газомазутным горелкам. Чтобы определить технологическое исполнение узлов, необходимо обратиться к государственным стандартам и сводам правил.

Согласно ПБ 12-529-03 «ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ» каждый технологический узел подачи газа обязательным образом снабжается быстродействующими запорными клапанами, именуемыми в документе ПЗК [4], пункт 2.4.1. Оговариваются их технические параметры: герметичность затвора клапана класса А в соответствии с государственным стандартом, типа «НЗ» нормально-закрытые, время срабатывания (закрытия) клапана составляет не более 1 секунды.

Согласно пункту 10.1.12 [3] рекомендуется выполнять соединения всех трубопроводов, кроме гуммированных соединений, на сварке. На фланцах допускается присоединение трубопроводов к арматуре и оборудованию. Исходя из этого соединения трубопровода теплообменника, находящегося непосредственно в топке, выполняются сваркой. К трубопроводу тракта воды после котла и перед ним, ввариваются по месту тройники с фланцевым соединением под манометры и датчики температуры. Установка запорной арматуры – под фланцевое соединение, это касается и датчиков дифференциального давления, расходомеров, шиберов.

Пункт 15.9 [3] оговаривает обязательное наличие защит котла и остановку подачи топлива к горелкам в следующих случаях:

• повышении или понижении давления газообразного топлива перед горелками;

• понижении давления жидкого топлива перед горелками за регулирующей арматурой;

• понижении давления воздуха перед горелками с принудительной подачей воздуха;

• уменьшении разрежения и/или повышения давления в топке;

• погасании факелов горелок, отключение которых при работе котла не допускается;

• повышении температуры воды на выходе из котла;

• повышении или понижении давления воды на выходе из котла;

• уменьшении установленного наименьшего расхода;

• остановке ротора форсунки;

• неисправности цепей защиты.

Эти защиты будут действовать на все объекты котлоагрегата, в том числе и на узел подачи топлива в котёл.

Пункт 13.87[3] «Выбор материала арматуры для трубопроводов газообразного топлива в помещении котельной, как правило, должен приниматься исходя из климатических условий и давления газа». В случае эксплуатации ПТВМ-50 в цеху помещения рациональным выбором климатической категории будет категория У4.

13.92.[3] « Газогорелочные устройства котлов должны быть оснащены запорными и контрольными устройствами в соответствии с ГОСТ 21204».

4.2.2. [3] «В автоматических горелках должны выполняться следующие операции: пуск горелки по программе, зависящей от ее мощности (включая продувку камеры горения и дымоходов), с учетом требований 4.2.3, 4.2.4, 4.2.5, 5.10, перевод се в рабочее состояние, регулирование тепловой мощности, контроль параметров безопасности горелки и газоиспользующей установки, защитное выключение горелки при недопустимых отклонениях контролируемых параметров с учетом требований 4.2.6, 4.2.7, 4.2.11.»

«В полуавтоматических горелках должны выполняться следующие операции: дистанционный розжиг горелки, контроль наличия пламени, выключение горелки при погасании контролируемого пламени». Рекомендуемый принцип работы запальника состоит в кратковременном создании электрической дуги в топке по месту горелки.

2.4.2. [3] « На трубопроводах безопасности должна предусматриваться установка автоматических быстродействующих запорных клапанов типа "НО" с временем открытия до 1 сек.»

Касательно регуляторов потока (давления) газа, шиберов газа: 2.4.19.[3] «Конструкция регуляторов давления газа должна обеспечивать: зону пропорциональности, не превышающую +/- 20% верхнего предела настройки выходного давления для комбинированных регуляторов и регуляторов баллонных установок и +/- 10% для всех других регуляторов; зону нечувствительности не более 2,5% верхнего предела настройки выходного давления; постоянную времени (время переходного процесса регулирования при резких изменениях расхода газа или входного давления), не превышающую 60 с.»

2.4.20.[3] «Относительная нерегулируемая протечка газа через закрытые клапаны двухседельных регуляторов допускается не более 0,1% номинального расхода; для односедельного клапана герметичность затворов должна соответствовать классу А по государственному стандарту. Допустимая нерегулируемая протечка газа при применении в качестве регулирующих устройств поворотных заслонок не должна превышать 1% пропускной способности.»

2.7.1.[3] « Газовое оборудование зданий непроизводственного назначения следует предусматривать с отводом продуктов сгорания в атмосферу». Это условие подразумевает наличие свечи продувки.

Документ [2] оговаривает необходимость опрессовки элементов трубопровода перед его введением в эксплуатацию. Опрессовка проводится каждый раз перед пуском котла из состояния останова. Принимается к разработке типовая технологическая структурная схема узла подачи газа, изображённая на рисунке 2.1.

Под цифрой 1 указан клапан «безопасности», нормально-открытый, снабжённый электроприводом. Он обеспечивает связь отсекателей и опрессовочного отсека с атмосферой.

Под цифрой 2 указан клапан опрессовки, нормально-закрытый, одноходовой, снабжённый электроприводом. Он обеспечивает подачу газа на опрессовку.

Под цифрами 3 и 8 указаны шаровые ручные клапаны, отключающие линию запальника и линию опрессовки соответственно.

Под цифрами 4 и 5 указаны быстродействующие отсечные капаны ПЗК 1 и ПЗК 2, , нормально-закрытые, снабжённые электроприводом. Они обеспечивают мгновенную отсечку тракта газопровода в аварийных случаях.

Под цифрой 6 указан клапан подачи газа к запальнику, нормально-закрытый, снабжённый электроприводом

Под цифрой 7 указана газовая заслонка, снабжённая электроприводом МЭО. Она предназначена для регулирования подачи газа к горелке.

Под цифрой 9 указан манометр, контролирующий давление газа перед горелкой.

Под цифрой 13 датчик давления отсечных клапанов, он принимает непосредственное участие в процессе опрессовки БГ, сравнивая давление на разных этапах опрессовки.

Н-образный элемент трубопровода, находящийся между клапанами ПЗК1, ПЗК2, клапанами 2, 3и клапаном безопасности 1 называется опрессовочный трубопровод или отсек опрессовки. Его наличие позволяет проверять запорную арматуру, трубопровод газового блока.

3 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

3.1 Полевой уровень автоматизации

На основании требований, приведённых во второй главе, разрабатывается структурная схема САУ, в которой отражены все элементы системы.

Как было сказано выше, САУ котлоагрегата №3 типа ПТВМ-50 состоит из двух принципиально отличающихся уровней: нижнего, иначе полевого, уровня и верхнего, аппаратного уровня. Их функциональные различия заключаются в перечне задач, решаемых на этих уровнях. Верхний уровень представлен промышленным логическим контроллером, связанный с сетью промышленных компьютеров, которые могут быть заменены на группу персональных компьютеров. В аппаратный состав ПЛК входят устройства сбора аналоговых и дискретных сигналов, устройства вывода сигналов, модули связи, головной процессор, осуществляющий первичные вычисления и исполнение алгоритмов.

В нижний уровень автоматизации входит аппаратура, непосредственно участвующая в осуществлении технологического процесса. Это датчики, конечные выключатели, реле, пускатели, контакторы, мультиплексоры, устройства плавного пуска, частотные преобразователи, клапаны, электродвигатели и другие исполнительные механизмы.

При рассмотрении реконструируемой системы котлоагрегата ПТВМ-50 целесообразно разбить её на функциональные элементы: тракт воды – трубопровод с подогреваемым в нём теплоносителе, тракт мазута – трубопровод передачи мазута от мазутного резервуара к горелкам, тракт природного газа, который проходит от газопровода общего к горелкам через общий шибер и БГ к горелкам и тракт воздуха , который начинается с забора атмосфера, проходит через топку, далее через дымосос возвращается в атмосферу.

3.1.1 Тракт воды

В состав тракта воды водит коллекторный трубопровод теплообменника котла. Он проходит через топку котла, и фактически представляет встречно-параллельно сваренные между собой полые трубы. Трубопровод теплообменника соединяется с трактами сетевой прямой воды и сетевой обратной воды через фланцевое соединение (оговаривается ГОСТ 25660-83).

Посредством нескольких тройников под вышеуказанное фланцевое соединение устанавливаются: датчик температуры воды до котла – на рис.3.1 указан как ТВ-1, манометр давления сетевой воды до котла – ДСВ-1, РВ– расходомер, который позволяет контролировать расход воды через котёл, датчик давления воды после котла ДСВ-2, датчик температуры воды после котла ТВ-2. К запорной арматуре относится электрифицированные задвижки ВК3-1 и ВК3-3, расположенные до котла и за котлом соответственно.

Наличие данных датчиков обусловлено необходимостью отслеживать и контролировать параметры воды, с целью предотвращения аварийных случаев. К защитным блокировкам тракта воды следует относить:

• Понижение дифференциального расхода воды через котёл, что говорит о нецелостности трубопровода и утечке воды в топку котла.

• Понижение давления воды за котлом сигнализирует либо о утечке воды, либо о малой теплопроизводительности котла, которая может быть вызвана погасанием пламени одной из горелок.

• Повышение температуры воды после котла, которое может быть вызвано засором трубопровода, вследствие чего понижается пропускная способность трубопровода и вода, буквально, застаивается в трубах. Происходит её чрезмерный перегрев, значительно повышается давление, оказываемое на трубопровод, сокращается его эксплуатационный срок. Эти процессы ускоряют износ трубопровода. Составим таблицу входных и выходных сигналов полевого уровня тракта воды.

Таблица 3.1- Входные сигналы аппаратуры тракта воды

Таблица 3.2- Выходные сигналы аппаратуры тракта воды

^* ПБР – пускатель бесконтактный, двухфазный 220В силовая цепь;24±6В сигнал управления.

Все перечисленные блокировки взаимосвязаны между собой и, фактически дублируют друг друга. Это даёт однозначность в определении состояния водного тракта, увеличивает надёжность отработки аварийных ситуаций и повышает степень безаварийности системы в целом.

3.1.2 Тракт газа

При проведении реконструкции системы, производится замена мазутных горелок ММГ-12 газо-мазутными горелками ГМ-15-01. Горелки имеют фланцевые вводы под трубопровод мазута и газа, и предусмотрено технологическое отверстие под приточный воздуховод, необходимый для эффективного поддержания горения топлива. Использование газомазутных горелок типа ГМ-15-01 подразумевает наличие БГ к каждой из них. БГ содержит в себе регулирующую, аварийную, запорную арматуру, средства контроля параметров газа, средства самодиагностики состояния БГ. Горелки типа ГМ-15-01 функционируют на газе и мазуте отдельно, не одновременно. Тракты газа и мазута приходят на технологические вводы горелок. Количество горелок определяется равным четырём – по горелке на каждый фронт котла, как показано на рисунке 3.2. Это позволит максимально равномерно распределить облако горения внутри топки, что приведет к нагреву трубопровода воды в равной степени и снизит степень износа металла трубопровода.

Каждая горелка комплектуется собственным устройством розжига горелки – запальником. На нём образуется первичный факел горелки, который при выводе горелки в номинальный режим подхватывается потоком природного газа, инжектируемого форсункой газомазутной горелки. Регулирование подачи газа осуществляется благодаря газовому шиберу, находящегося в составе БГ. Изменяя степень открытия шиберной заслонки, появляется возможность изменять пропускную способность заслонки, её падение давления, т.е. в конечном счёте изменяется количество газа, его объём, проходящий за фиксированное время.

Наиболее распространённый метод контроля пламени – фотоэлектрический. [7] Его привлекательность заключается в простоте осуществления преобразования и небольшой цене, поэтому выбирается датчик данного типа. Он комплектуется к каждой горелке. С помощью этого датчика отслеживается состояние пламени горелки на протяжении всего времени эксплуатации горелки.Розжиг горелки при использовании природного газа и мазута производится с помощью запальника, который представляет собой законченное технологическое устройство подачи газа малого расхода. Через форсунку запальника инжектируется газ в топку. При розжиге газа, в электродах запальника резко возрастает напряжение, которое инициализирует появление электрической дуги малой мощности. Происходит активная ионизация инжектируемого газа, и он воспламеняется. Далее по цепи электродов запальника проходит ионизационный ток пламени, который сигнализирует о появлении пламени. САУ, приняв этот сигнал, должна разрешить подачу газа на основную горелку. Из главной форсунки горелки начинает вводиться природный газ, который воспламеняется от факела запальника. Срабатывает фотоэлектрический датчик контроля пламени горелки, который подтверждает наличие основного пламени горелки, работа запальника прекращается. Горелка выходит в номинальный режим работы. Далее за контроль пламени горелки отвечает устройство КФ1..4. При внедрении в систему котла необходимо предусмотреть наличие анализаторов состава воздуха – это устройства, однозначно реагирующие на наличие атомов воздушной смеси в исследуемой пробе. Газоанализатор определяет количество различных веществ в единичной пробе газа из газопровода. Необходимость знать молекулярный состав газа, приходящего к газовому блоку, заключается в том, что при наличии повреждения на общем участке газопровода по нему может поступать газовоздушная смесь, которая при определённой концентрации и параметрах окружающей среды может легко воспламениться. С другой стороны необходимо контролировать состав уходящих газов котла, чтобы проводить мониторинг загрязнения окружающей среды. Необходимость продувки рукава газового тракта от воздуха, подталкивает на изменение газового блока и добавление в его структурный состав продувочную свечу, связанную с атмосферой через клапан. Газовый блок принимает общий вид, показанный на рисунке 12. Добавлены клапаны электрифицированные ПР1, ОТ1. ПР1 – продувочный клапан, НЗ, осуществляет продувку тракта газа перед БГ. Клапан ОТ1 – предохранительный клапан к газоанализатору ГА-1. Технологическая схема газового тракта в целом представлена в приложении А.

Согласно ГОСТ Р 54983-2012 газовый тракт, в том числе и газовые блоки БГ1..4 снабжаются арматурой, позволяющей проводить опрессовку и продувку газопровода. С этой целью установлены продувочные свечи с ручными задвижками ОТ1-1, ОТ1-2, В 1-1 и В1-2, которые открывают путь прохождения газа к газоанализаторам 3ГА-1 и 3Г-2. Также на ввод газового тракта устанавливается ручной кран DN 300 DP 2.0 3Г 1 под фланцевое соединение и электрифицированный клапан DN 300 DP 2.0 3Г 2, дублирующий. За ним располагается регулятор общего давления в газопроводе 3 ЗД, электрифицированный поворотный с задвижкой стаканного типа. Далее газопровод расходится к каждому БГ. Таким образом, выстраивается двухуровневая система регулирования давления газа. Первый регулятор позволяет с малой точностью понизить давление перед БГ до рабочих значений, которые находятся в диапазоне 30-60 кПа (0,3– 0,6 кГс∙см²). Далее более точно, исходя из требуемой теплопроизводительности горелки, регулируется давление шиберами РГД 1..4 каждого газового блока (0,05..40кПа).

Характеристики

Список файлов ВКР