Министерство по образованию и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессиональногообразования
Южно-Уральский государственный университет
Филиал в г. Усть-Катаве
Факультет Автоматизация технологических процессов ипроизводств
Кафедра ТП и ОМП
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине:Автоматизация технологических процессови производств
на тему: Проектирование автоматизации водогрейного котла
Аннотация
Ахметшин Р.Р. Проектирование автоматизации водогрейного котла КВ-МГ-10.
Усть-Катав: ЮУрГУ, 2010, 45 с.
Библиография литературы – 10 наименований. 3 листа чертежей ф. А3, 1 листчертежа ф. А4.
Проведены характеристики объекта автоматизации, технологического оборудования,применяемых в процессе материалов, затем описано обоснование выбора: регулируемыхвеличин и каналов внесения регулирующих воздействий, контролируемых и сигнализируемыхвеличин, средств автоматизации.
В результате был автоматизирован водогрейный котёл КВ-ГМ-10, для которогобыла разработана система автоматического контроля и регулирования температуры прямойводы, также описана работа электрических схем импульсной сигнализации и защиты водогрейногокотла. Проведены расчеты автоматических устройств.
теплообменный автоматизация водогрейный котел
Содержание
Введение
/>/>1.Характеристика объекта автоматизации
1.1 Описаниетехнологического процесса
1.2Характеристика технологического оборудования
1.3Характеристика применяемых в процессе материалов
2. Обоснованиевыбора регулируемых величин и каналов внесения регулирующих воздействий
3. Обоснованиевыбора контролируемых и сигнализируемых величин
4. Обоснованиевыбора средств автоматизации
5. Спецификацияна средства автоматизации
5.1Спецификацияна приборы и средства автоматизации
6. Системаавтоматического контроля и регулирования температуры прямой воды
7. Описаниепринципиальной электрической схемы
7.1 Описаниеработы принципиальной электрической схемы импульсной сигнализации водогрейногокотла
7.2 Описаниеработы принципиальной электрической схемы защиты водогрейного котла
8. Расчетыавтоматических устройств
8.1 Расчетсужающего устройства
8.2 Расчетрегулирующего клапана
8.3 Расчетизмерительной схемы потенциометраЛитература инормативно-техническая документация
ообменный автоматизация водогрейный котел
Введение
Современное промышленное производство невозможно без автоматизации. Широтаавтоматизации управления различными процессами на том или ином предприятии или объектево многом характеризует общий уровень и культуру производства на данном предприятии,или же уровень и совершенство данного технического объекта. Передовые области промышленностии энергетики немыслимы без широкой и полной автоматизации управления. Облегчая трудчеловека, повышая культуру человеческого труда во всех ее видах, устраняя различиямежду физическим и умственным трудом. Автоматизация в то же время в сотни раз повышаетпроизводительность труда, позволяет полнее удовлетворять многообразные потребностичеловека. Автоматизация делает практически осуществимым целый ряд таких производстви новых видов технологий, которые без нее были бы невозможны.
При автоматизации котельной автоматизируются все основные и вспомогательныетехнологические процессы. Это ведет к освобождению обслуживающего персонала от необходимостирегулировать эти процессы вручную. Внедрение специальных автоматических устройствспособствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждаетзагрязнение атмосферного воздуха. В последние годы все большее внимание уделяетсявопросам комплексной автоматизации промышленных котельных. И это не случайно: вкакой энергетике сжигается свыше 50% всего топлива, добываемого в стране. Учитывая,что автоматизация процессов горения дает до 10% экономии топлива, становится яснымповышенный интерес к комплексной автоматизации котельных.
1.Характеристика объекта автоматизации 1.1 Описание технологического процесса
Водогрейный котел КВ-ГП-10 предназначен для нагрева воды, которая используетсядля горячего водоснабжения и отопления. Вода, идущая к потребителю, называется прямой,а возвращающая обратно от потребителя в котел – обратной. Вода используетсяхимически очищенная, так как содержащиеся в природной воде растворимые газы (кислороди углекислота) разрушают металл котельного агрегата и трубопроводы. Также использованиеприродной воды приводит к отложению накипи, которая вызывает перегрев металла вследствии ухудшения отвода тепла. Для восполнения неизбежных потерь воды, требуетсявода для подпитки обратной воды. Питательная вода применяется химически очищенная.Нагрев воды происходит за счет тепла, выделяющегося при сжигании топлива. Вода вкотел (поз.7 рис. 1.1.) поступает с температурой 750С и нагревается до температуры1500С.
Горение – это процесс химической реакции соединений горючих элементов газас кислородом, способствовавшему повышению температуры и происходящему с выделениемтепла. Процесс горения газообразного топлива состоит из образования горючей смеси,нагревании ее до температуры воспламенения и горения.
К горелке котла подводятся газ и воздух. Воздух подается дутьевым вентилятором(поз.1, рис.1.1) Горючая смесь, которая образуется в горелке, воспламеняется и отдаеттепло в топочную камеру. В результате процесса горения образуются газообразные продукты– дымовые газы. Их отсасывает дымосос, а затем выбрасывает в атмосферу (поз. 3 рис.1.1). Сжигание осуществляется факельным способом. При сжигании газового топливанеобходимо обеспечить: хорошее предварительное перемешивание газа с воздухом, ведениепроцесса с малыми избытками воздуха, разделение потока смеси на отдельные струи.Подогрев газовоздушной смеси и химическая реакция горения протекают очень быстро.Основным фактором длительности горения является время, затраченное на перемешиваниегаза с воздухом в горелке. От быстроты и качества перемешивания газа с необходимымколичеством воздуха, зависит скорость и полнота сгорания газа, длина факела топкии температура пламени. Для процесса горения дымососом создается необходимое разряжениеи обеспечивается полное удаление продуктов сгорания. Если достигнуть соотношениярасхода воздуха в соответствии с подачей топлива, процесс сжигания будет осуществлятьсяс максимальной экономичностью.1.2 Характеристикатехнологического оборудования
Водогрейный котел КВ-ГН-10 представляет собой теплообменное устройство с принудительнойциркуляцией воды, оборудованный отдельным дымососом типа ДН12,5У и вентиляторомВДН10У.
Теплопроизводительность 10 Гкал/ч.
Площадь поверхности нагрева:
радиационная 89 м2;
конвективная 141,9 м2.
Температура воды:
на входе в котел 75 0С;
на выходе из котла 150 0С.
Давление воды:
на входе 16 кгс/см2;
на выходе 10 кгс/см2.
Давление газа перед горелками 2330 кгс/м2.
Ширина котла 3,84 м
Длина 4,90 м
Высота 4,75 м.
Масса металлической части 11,8 т.
Особенностью конструкции котла является наличие трех ступенчатых экранов,которые делят топку на четыре отсека. Кроме того, в топке размещены боковые и потолочныеэкраны, последний переходит частичново фронтовой экран. Ширина отсеков 740 мм.Топкакотла выполнена в виде прямоугольной шахты. Плотное экранирование позволило применитьпечную натрубную обнуровку. Котлы отличаются сильно развитой поверхностью нагрева.Конвективная поверхность нагрева размещена в газоходе и представляет змеевиковыйэкономайзер, состоящий из 16 секций. Секции набирают таким образом, чтобы змеевикирасполагались параллельно фронту котла в шахматном порядке. Для сжигания газа установленыгорелки с прямой щелью, заканчивающейся расширением. Горелки размещены между вертикальнымитопочными экранами. Продукты горения поступают из топки в конвективный газоход черезпроем высотой 100 мм в верхней части, под разделительной стенкой.1.3 Характеристикаприменяемых в процессе материалов
Исходные продукты – вода, воздух, газ. Готовый продукт – горячая вода.
Вода – жидкость, не имеющая цвета и запаха. Химическая формула – H2O. Вода, поступающая в котел, проходитхимическую очистку и деаэрацию, и не должна содержать соли, газы. Основные показателиводы после очистки поступающей в котел: жесткость не более 20 мкг.экв/кг, солесодержание245 мг/кг, щелочность pH =7, содержаниеуглекислоты недопустимо, содержание O2 до 30 мкг/кг, вязкостьμ=0,135 спз, плотность ρ=1006,7 кг/м3.
Газ используется природный. Газовое топливо представляет собой смесь горючихи негорючих газов (метан, этан, пропан, бутан, водород, окись углерода, азот, углекислыйгаз, кислород). Основным элементов газовой смеси является метан. Это газ без цвета,почти без запаха, практически нерастворим в воде, химически малоактивен. Химическаяформула CH4.
Жаропроизводительность газа2040 0С. Плотность газа – в 2 раза легче воздуха.Теплота сгорания: QH=8500 ккал/м3, QВ=9500ккал/м3. Пределы воспламенения: нижний 5%, верхний 15%.
В состав воздуха входят:
азот 78,8%;
кислород 20,95%;
инертные газы 0,94%;
углекислый газ 0,03%.
Готовым продуктом является вода с температурой 1500С, расходом 123,5 т/ч.Эта вода используется для горячего водоснабжения и отопления.