10 текст ВКР (1232842), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Функциональная схема предусматривает автоматическое регулирование следующих переменных процесса: уровня конденсата, давления пара к ПСВ, расхода сетевой воды и температуры сетевой воды поступающей в теплосеть.

Автоматическая система регулирования уровня конденсата в подогревателе устроена и работает следующим образом: импульс с объекта управления поступает на датчик гидростатического давления (уровня конденсата) Метран-150-ДГ, где разность давлений преобразуется в унифицированный токовый сигнала от 4 до 20 мА и идёт на аналоговый вход ПЛК.

В ПЛК в зависимости от текущего значения уровня, по ПИД-закону регулирования, рассчитывается управляющее воздействие, которое поступает, с ПЛК, на пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-3А. Усиленный сигнал поступает на вход исполнительного механизма МЭО-250/25–0,25 (механизм электрический однооборотный – МЭО), приводящий в действие затвор фланцевый трехэксцентриковый запорно-регулирующий ВА 99017. С помощью этого вентиля автоматически либо увеличивается, либо уменьшается подача конденсата.

Для контроля давления пара поступающего к ПСВ, используется преобразователь давления АИР-20ДИ, который обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20 мА. Сигнал с прибора поступает на аналоговый вход контроллера.

Во всех контурах регулирования и стабилизации осуществляется контроль положения регулирующего органа с помощью встроенного в ИМ датчика.

Измерение температуры конденсата и сетевой воды после ПСВ (подогреватель сетевой воды) осуществляется с помощью термопреобразователя сопротивления ДТС105Л-Pt100.025.320 (-50…500 ⁰C) установленного на трубопроводе. Откуда сигнал поступает на ПЛК и на ЭВМ (фирмы Advantech модель PPC-140/120 на базе процессора Pentium MMX^TM).

Для контроля расхода сетевой воды через подогреватель, по месту установлен расходомер-счётчик ультразвуковой ВЗЛЕТ-РС (УРСВ-010М). Измеренный сигнал с расходомера поступает на дискретный модуль ввода микроконтроллера Simatic S7-400 и на ЭВМ.

Автоматическое регулирование температуры в ПСВ происходит по следующему принципу: сигнал с термопреобразователя сопротивления ДТС105Л-Pt100 (-50…500 ⁰C) подаётся на вход микроконтроллера, в свою очередь микроконтроллер по ПИД-закону регулирования вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-3А. Непосредственно с него сигнал поступает на вход исполнительного механизма МЭО-250/25–0,25. В результате действия исполнительного механизма срабатывает затвор фланцевый трехэксцентриковый запорно-регулирующий ВА 99017, с помощью которого увеличивается или уменьшается количество подаваемого в подогреватель пара, в результате чего происходит либо увеличение температуры воды на выходе из ПСВ либо её уменьшение.

В контурах контроля давления сетевой воды и контроля давления пара используется сигнализирующий манометр ДМ2010Сг, сигнал с которого поступает на дискретный вход микроконтроллера и на ЭВМ (фирмы Advantech модель PPC-140/120 на базе процессора Pentium MMXTM).

2.5 Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации для АСУ

Выбор датчиков для систем автоматического контроля и регулирования определяется:

• пределами и необходимой точностью измерений контролируемого параметра;

• условиями работы (запыленностью, наличие агрессивных сред и т.д.);

• номенклатурой выпускаемых приборов.

Выбор исполнительного механизма зависит:

• от типа регулятора;

• величины усилия, необходимого для перемещения регулирующего органа;

• требуемого быстродействия;

• условий эксплуатации, температуры, влажности, запылённости, химической агрессивности окружающей среды, взрывоопасности.

При выборе регулирующего органа (РО) необходимо учесть:

• параметры регулируемой среды (давление, температура и т.д.);

• величину регулируемого расхода и диапазон его изменения;

• условия монтажа и эксплуатации;

• условий размещения и сочленения с регулирующим органом и условий монтажа.

Исходные требования для средств автоматизации:

• датчики сигнализации давления сетевой воды должны обеспечивать сигнализацию при достижении давления 1,7 МПа, рабочая температура должна быть выше 150 ^оС, выходной сигнал выбранного средства измерения 5 мА.

• датчики температуры сетевой воды должны перекрывать диапазон от 50 ^оС до 200 ^оС, выходной сигнал выбранного средства измерения 5 мА.

• датчики расхода сетевой воды должны обеспечивать измерения расхода не менее 80 м³/с, выходной сигнал выбранного средства измерения 5 мА.

• измерение уровня должно быть в пределах от 0 до 1 м.

Одним из наиболее важных параметров в данной схеме является расход сетевой воды через подогреватель. Для его регулирования и контроля в контуре используются следующие средства автоматизации:

• расходомер-счётчик ультразвуковой «Взлет РС» в комплекте с источником электропитания (~220 В), с врезным ПЭА, с токовым выходом от 4 до 20 мА. Диаметр условного прохода трубопровода от 10 мм до 4200 мм. Температура измеряемой жидкости от 10 до 180 ^оС. Условное давление достигает 2,5 МПа. Данный выбор обуславливается тем, что данный прибор может работать в заданном температурном диапазоне, измеряемый объёмный расход жидкости удовлетворяет заданному, а также данный прибор обладает сравнительно низкой стоимостью [3].

Для регулирования давления пара подаваемого в подогреватель необходимы следующие средства автоматизации:

• преобразователь давления АИР-20ДИ. У данного прибора верхний предел измерения составляет 2,5 МПа, что перекрывает требуемое значение измеряемой величины равное 0,7 МПа. Выходной сигнал от 4 до 20 мА. У данного средства измерения сравнительно низкая погрешность измерений (0,25) [3].

Для контроля температуры сетевой воды и конденсата ПСВ применяется:

• термопреобразователя сопротивления ДТС105Л-Pt100.025.320. Предназначен для измерения температуры жидких и газообразных сред. Допустимое давление среды 6,3 МПа. Длина монтажной части 320 мм. Диапазон измерения от минус 50 до 500⁰С. Средняя наработка до отказа при номинальных температурах – 66700 ч.

Контроль давления сетевой воды и пара производится с помощью:

• манометра сигнализирующего ДМ2010Сг. Предназначены для измерения давления различных сред и управления внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства прямого действия путем включения и выключения контактов в схемах сигнализации, автоматики и блокировки технологических процессов. Класс точности 1,5. Унифицированный выходной сигнал от 4 до 20 мА. Средний срок наработки до отказа 10 лет. Межповерочный интервал 1 год. Пределы показаний прибора от 0 до 10 МПа.

2.5.1 Выбор измерительных устройств уровня

Для измерения уровня в подогревателе сетевой воды целесообразно использовать метод гидростатического давления, т.к. измеряемая среда считается не пригодной для использования других методов.

Преобразователи давления обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – гидростатического давления (ДГ), уровня в стандартный токовый выходной сигнал (0…5 мА, 4…20 мА, 0…20 мА) дистанционной передачи.

Рассмотрим следующие варианты датчиков:

1) преобразователи давления серии «Метран»;

2) преобразователи серии «Сапфир».

Оба вида преобразователей подходят, они имеют сравнительно близкие характеристики, однако, датчики давления серии «Метран» значительно дешевле, практически в два раза, поэтому воспользуемся преобразователями концерна «Метран». Этим фактором будем руководствоваться и в дальнейшем.

По каталогу в интернете [4], по самой оптимальной цене и конфигурациям, выбираем преобразователь гидростатического давления типа Метран-150-ДГ.

Интеллектуальные датчики серии Метран-150 предназначены для непрерывного преобразования в унифицированный токовый выходной сигнал. Непрерывная самодиагностика. Измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси.

Диапазоны измеряемых давлений:

• минимальный 0–0,025 кПа;

• максимальный 0–60 МПа.

• Выходные сигналы:

• 4–20 мА с HART протоколом;

• 0–5 мА.

Альтернативными вариантами могут быть еще преобразователи типа Метран-100-ДГ, но датчик давления типа Метран-100 в настоящий момент снимается с серийного производства т.к. Метран-150 по всем параметрам превосходит данный датчик.

Основные технические параметры и характеристики преобразователя Метран 150-ДГ в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Основные технические параметры и характеристики преобразователя

Тип преобразователя	Модель	Ряд верхних пределов измерений	Предел допускаемой основной погрешности, %
Метран-150-ДГ	CDR-1	10; 16 МПа	0,1; 0,5

2.5.2 Выбор магнитного пускателя

Для управления МЭО выбран пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-3А, в связи с тем что требуется управление однофазным конденсаторным электродвигателем, предназначенный для общепромышленных условий эксплуатации и имеющий технические характеристики [5]:

Таблица 2.2 – Технические данные ПБР-3А

№	Условия эксплуатации	Исполнение – УХЛ 4.2
1	Температура, ºС	от 5 до 50
2	Относительная влажность, % при	от 30 до 80
	температуре, ºС	35

Окончание таблицы 2.2

3	Вибрация: частота» Нz	до 25
	амплитуда, мм	до 0,1
4	Магнитные поля постоянные или переменные 50 Нz, напряженность, А/м	до 400

Для дистанционного определения положения вала исполнительного механизма выбран дистанционный указатель положения типа ДУП-М.

2.5.3 Выбор исполнительного механизма

Исполнительные механизмы являются приводной частью регулирующего органа (клапан, задвижка, заслонка и т.п.) и предназначены для его перемещения. ИМ в зависимости от используемой энергии подразделяются на следующие виды: пневматические; гидравлические; электрические.

Наибольшее распространение при автоматизации объектов теплоэнергетики получили электрические ИМ. В общем случае электрический ИМ включает электропривод (электродвигатель и редуктор), блок сигнализации положения и штурвал. Штурвал предназначен для ручного перемещения выходного вала ИМ. Блок сигнализации состоит из блока концевых выключателей и датчика положения ИМ. Концевые выключатели ИМ позволяют отключать электродвигатель при достижении крайних положений выходного вала ИМ. В зависимости от назначения ИМ комплектуются различными датчиками положения: индуктивным, реостатным (диапазон 0…120 Ом), токовым (0…5 мА или 4…20 мА, или 0…20 мА). Широко распространены следующие типы электрических ИМ: механизмы электрические однооборотные (МЭО), механизмы электрические однооборотные фланцевые (МЭОФ), механизмы прямоходные постоянной скорости (МЭП), механизмы прямоходные кривошипные переменной скорости (МЭПК).

2.5.3.1 Расчет параметров исполнительного механизма (ИМ)

Исходные данные:

Внутренний диаметр трубопровода 80 мм

В качестве ИМ был выбран механизм электрический однооборотный – МЭО, т.к. ИМ приводит в движение регулирующий клапан.

Максимальный крутящий момент МЭО

М_max = 6,89 D_у – 338 = 6,89 80 – 338 = 213,2 Н м,

где D_у – условный диаметр трубопровода, мм.

Характеристики

Список файлов ВКР