Автоматизация теплового пункта

Курсовой проект

Использование комплекса автоматических устройств для управления технологическими процессами в системах теплоснабжения играет одну из ключевых ролей в обеспечении достойного уровня жизни и деятельности граждан, тесно связано с программой по энергосбережению, а также влияет на развитие высокого потенциала эффективности в области энергетики.

Автоматизация систем теплоснабжения включает регулирование (в частности, стабилизацию) параметров, управление работой оборудования и агрегатов (дистанционное, местное), защиту и блокировку их, контроль и измерение параметров, учет расхода отпускаемых и потребляемых ресурсов, телемеханизацию управления контроля и измерения.

Автоматизация систем теплоснабжения обеспечивает высокое качество управления работой отдельных объектов и всей системы теплоснабжения в целом, повышает надежность и уровень эксплуатации систем теплоснабжения, способствует экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов.

В силу взаимосвязи тепловых и гидравлических режимов работы источника теплоты, тепловых сетей и тепловых пунктов потребителей необходима комплексная автоматизация систем теплоснабжения.

Регулирование отпуска теплоты может осуществляться с применением следующих автоматических систем:

  • регулирования температуры воды на отопление в зависимости от метеорологических параметров («по возмущению»);
  • регулирования температуры воздуха в помещениях (регулирование «по отклонению»);
  • комбинированного регулирования «по возмущению» и «по отклонению», к-рое может осуществляться как одной ступенью, так и сочетанием двух ступеней в разных звеньях системы теплоснабжения — одна «по возмущению», другая — «по отклонению» .

Выбор рационального комплекса регулирования отпуска теплоты производится в зависимости от структуры распределительных тепловых сетей, наличия разделения системы отопления здания и средств индивид, регулирования в помещениях. Указанные структуры сетей отличаются количеством трубопроводов и размещением водонагревателей или смесит, устройств горячего водоснабжения. Технические решения по автоматизации регулирования отпуска теплоты в различных ступенях регулирования, регулирования гидравлических режимов работы, управления оборудованием и защиты тепловых сетей и потребителей.

9 стр., 4312 слов

Система автоматического управления тепловым режимом

... настройки локальных систем автоматического управления (регулирования); режим прямого (непосредственного) цифрового (или аналого-цифрового) управления, когда управляющее вычислительное ... управления, например минимизация затрат, тепловой и электрической энергии. Автоматизированные системы управления тепловым режимом помещений (АСУ ТРП) являются разновидностью автоматизированных систем управления ...

Цель:

Произвести автоматизацию систем теплоснабжения в тепловом пункте, тем самым обеспечивая высокое качество управления работой отдельных объектов, влияющих на регулирование всей системы теплоснабжения в целом.

Постановка задачи:

При автоматизации центральных тепловых пунктов (ЦТП) городов, микрорайонов решают следующие задачи:

  • регулирование подачи (отпуска) теплоты на отопление зданий;
  • регулирование температуры воды для горячего водоснабжения;
  • регулирование перепада давления сетевой воды па входе в ЦТП при наличии избыточного напора в тепловой сети;
  • ограничение максимального расхода сетевой воды с целью сокращения расчетного расхода;
  • регулирование перепада давления воды в распределительных сетях отопления;
  • регулирование давления (подпора) в обратном трубопроводе от систем отопления для защиты их от опорожнения;
  • регулирование уровня воды в баке-аккумуляторе системы горячего водоснабжения;
  • регулирование подпитки систем отопления в ЦТП с независимым присоединением этих систем;
  • регулирование и управление процессами водоподготовки (при ее наличии);
  • управление включением и отключением насосов — хозяйств, (холодного водоснабжения), циркуляции горячего водоснабжения, подпиточных, циркуляционного отопления или корректирующих смесителей;
  • включение резервных насосов для каждой из указанных групп;
  • измерение температуры, давлений, уровней воды с сигнализацией их предельных значений;
  • учет и измерение количества и расхода теплоты, теплоносителей и холодной воды;
  • учет электроэнергии;
  • телемеханический контроль, измерение и управление из диспетчерского пункта.

Согласно цели курсовой работы, описанной в предыдущем подпункте, нашей основной задачей является: автоматизация теплопункта с учетом соблюдения всех правил и норм проектирования, ссылаясь на основные принципы регулирования в области автоматизации теплоснабжения.

В качестве исходных данных будем использовать схему трубопровода и место расположения ультразвукового расходомера, параметры расхода теплоносителя, ссылаясь на адрес теплового пункта. Выполнение данной курсовой работы начнем с изучения теоретического материала.

1. Теоретическая часть Графики изменения нагрузок теплоснабжения в течение суток, недели, времени года Графики тепловых нагрузок в отличие от графиков электрических нагрузок строятся не для энергосистемы в целом, а для отдельных районов теплоснабжения или отдельных потребителей.

Выделяются следующие виды тепловых нагрузок:

  • технологические нужды промышленных предприятий (пар различных параметров);
  • отопление жилых домов и промышленных объектов;
  • вентиляция промышленных зданий, учреждений, объектов социально-культурного назначения;
  • кондиционирование воздуха на промышленных предприятиях, объектах социально-культурного назначения;
  • горячее водоснабжение.

По виду теплоносителя тепловое потребление делится на потребление пара и потребление горячей воды.

При отпуске тепла в виде пара графики нагрузки строятся в весовых единицах (тонны пара в час).

Нагрузка в горячей воде определяется в энергетических единицах (ГДж в час или Гкал в час).

13 стр., 6105 слов

Гигиеническое значение воздуха и воды

... жизни человека. Факторы внешней среды в гигиенической практике подразделяются: химические - элементы или соединения, входящие в состав воздуха, воды, ... давлением Рб. Гигиеническое значение температуры воздуха определяется прежде всего ее влиянием на теплообмен организма, который ... нагрузки и зависит от степени закаленности спортсмена. Тренировочные занятия и соревнования при температуре воздуха выше ...

Так же как и для электрической нагрузки, имеют место суточные, недельные и годовые графики тепловых нагрузок.

Все виды тепловых нагрузок в большей или меньшей степени изменяются как в течение суток, так и в течение года. Эти изменения обусловлены следующими факторами:

  • изменениями температуры наружного воздуха;
  • бытовыми и производственными режимами потребителей.

1.1 Суточные графики тепловых нагрузок В отличие от электрической нагрузки потребление тепловой энергии более стабильно в течение суток.

Технологические нужды промышленных предприятий.

Расход тепловой энергии на технологические нужды мало зависит от температуры наружного воздуха, и поэтому конфигурация графиков технологической (обычно паровой) нагрузки в основном определяется режимом работы (количеством рабочих смен) промышленных потребителей. Для потребителей с трехсменным режимом работы конфигурация графика технологического потребления трехступенчатая (по сменам), учитывающая только соотношение величин нагрузки по сменам (рис. 1).

Рис. 1 График технологического потребления для трехсменного производства Для предприятий ряда отраслей (бумажные фабрики, нефтеперегонные предприятия и ряд других) объем потребления практически не меняется в течение суток (рис. 2) [https:// , 15].

Рис. 2. График технологического потребления для трехсменного непрерывного производства При двухсменном режиме работы график технологического потребления будет, естественно, другой конфигурации (рис. 3).

Рис. 3 График технологического потребления для двухсменного производства Тепловая нагрузка, обеспечиваемая горячей водой.

Наиболее сложную конфигурацию имеет суточный график тепловой нагрузки горячего водоснабжения (рис. 4).

Он характеризуется малой нагрузкой ночью, наличием утреннего краткосрочного пика и более длительного вечернего.

Рис. 4 График нагрузки горячего водоснабжения Тепловая нагрузка горячего водоснабжения является круглогодичной, однако летом расход тепловой энергии на горячее водоснабжение снижается до 0.75 от зимнего. Суточный коэффициент неравномерности нагрузки горячего водоснабжения, т. е. отношение максимальной величины к средней, составляет 2.0−2.2.

Расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха полностью определяется температурой окружающего воздуха, и поэтому эта нагрузка типично сезонная, зависящая от климатических условий.

Так как отопление жилых домов и других объектов социально-бытового назначения производится круглосуточно, а температура наружного воздуха, определяющая величину нагрузки, как правило, в течение суток меняется мало, то график отопительной нагрузки постоянен в течение суток (рис. 5).

Рис 5 Суточный график отопительной нагрузки бытовых потребителей Отопление промышленных и других предприятий, работающих в одну или две смены, также производится круглосуточно, хотя может иметь место меньшая интенсивность в ночные часы (рис. 6).

Рис. 6. Суточный график отопительной нагрузки промышленных потребителей Конфигурация графиков вентиляционной нагрузки и кондиционирования воздуха аналогична конфигурации графиков отопительной нагрузки.

Для коммунально-бытового сектора вентиляция обычно применяется только в учреждениях и предприятиях бытового обслуживания и составляет 30−60% расчетного значения отопительной нагрузки. Вентиляционная нагрузка промышленных предприятий может значительно превышать отопительную нагрузку.

1.2 Годовые графики тепловых нагрузок Ввиду зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха годовые календарные графики могут быть достаточно точно построены только для технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения.

Годовой график технологической нагрузки, также как и годовой график электрических нагрузок, фиксирует изменение максимальных нагрузок через месяц. Величина месячного максимума нагрузки рассматривается как наибольшее из значений суточных максимумов нагрузки за данный месяц (рис. 7, 8).

Для отопительной нагрузки наибольшее применение находит график годовой продолжительности тепловых нагрузок, который строится на основе двух графиков:

1. Годовой кривой стояния температур наружного воздуха (из приведенного примера (рис. 9) видно, что температура ниже -16°С наблюдается в течение 1000 часов, а температура ниже +8°С соответствует всей продолжительности отопительного периода).

Рис. 9 График продолжительности стояния температур наружного воздуха Данному графику соответствует расчетная температура для отопления -28°С и продолжительность отопительного периода — 5000 часов.

2. Зависимости величины отопительной нагрузки от температуры наружного воздуха Совмещая эти два графика, можно получить искомую зависимость. Данный график показывает изменение отопительной нагрузки в течение отопительного периода (рис. 11).

Рис. 10. График отопительной нагрузки по продолжительности Обычно отопительный график по продолжительности совмещают с графиком нагрузки горячего водоснабжения, т. е. нагрузки, также обеспечиваемой за счет теплоносителя горячей воды. В этом случае график по продолжительности выглядит следующим образом (рис. 12):

Рис. 11 Совмещенный график по продолжительности нагрузки, покрываемой за счет горячей воды.

2. Практическая часть.

2.1 Выбор теплосчетчика Для выполнения практической части курсовой работы по автоматизации систем теплоснабжения зададимся исходными данными, сведя их в таблицу 1:

Таблица 1.

Схема трубопровода и место расположения.

Приведена в графической части.

Параметры расхода теплоносителя.

Тип первичного преобразователя расхода.

Вихревой.

Согласно номограммы для расчета трубопроводов водяных сетей горячего водоснабжения выбираем счетчик количесвта теплоты и воды вихревой Rosemount 8800DF с пьезоэлектрическим сенсором c диаметром условного прохода первичного .

Приведем технические характеристики вихревого счетчика количества теплоты и воды Rosemount 8800DF.

ГОСТ 14 254

Принцип действия расходомера основан на эффекте образования вихрей поочерёдно с каждой стороны тела обтекания, помещённого в поток среды. Частота образования вихрей прямо пропорциональна скорости среды и соответственно объемному расходу.

2.2 Перечень технических условий, требования которых выполнены в данной части проекта Перечень норм и правил, требования которых выполнены при разработке проекта ГОСТ 21 .408−93 Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов СНБ1.03.02−96 Состав, порядок разработки и согласования проектной документации в строительстве РМ 4−224−89 Требования к выполнению электроустановок систем автоматизации в пожароопасных зонах РМ 4−206−95 Спецификация оборудования. Указания по выполнению ПУЭ Правила устройства электроустановок Строительные нормы и правила СНиП 3.05.07−85 Система автоматизации СНиП 3.05.06−85 Электротехнические устройства.

2.3 Основные технические решения Проектом предусматривается:

12−30-П-АОВ При автоматизации систем отопления у потребителей подача теплоты обеспечивается путем поддержания регулятором отопления заданного графика температур теплоносителя.

Управление теплоснабжением здания осуществляется с учетом температуры наружного воздуха и динамики ее изменения (учет тепловой энергии здания позволяет выровнять температуру внутри отапливаемых помещений, а так же уменьшает неравномерность нагрузки на тепловую сеть).

2.4 Щиты Щиты автоматизации приняты по ОСТ 36.13−90.

Заземление и питание щитов предусмотрено в электротехнической части проекта Для защиты схем питания, управления и сигнализации проектом предусмотрены автоматические выключатели.

2.5 Электрические и трубные проводки Электрические внешние соединения в помещениях выполняются кабелями марки КВВГ, КММ, ВВГ, прокладываемыми в кабель-каналах ПВХ. В местах возможных механических повреждений кабели защищаются перфоизделиями.

2.6 Зануление В соответствии с ПУЭ занулению подлежат корпуса аппаратов, приборов, каркасы щитов, а также другие нетоковедущие части электроустановок. В качестве нулевых защитных проводников используются свободные жилы контрольных кабелей.

2.7 Техобслуживание и ремонт Обеспечение надежной работы средств автоматизации, а также систем контроля осуществляется соответствующей службой.

2.8 Мероприятия по технике безопасности, охране труда и охране окружающей среды Для безопасности обслуживающего персонала и предупреждения ненормальных режимов работы оборудования предусматривается следующее:

— выбор исполнения аппаратов и приборов, а также вида проводок в соответствии с окружающей средой, централизация ремонта, неприменение приборов с ртутным заполнением, применение специальных приборов и т. п.

Заключение

В данной курсовой работе были изучены основы проектирования и реконструкции схем автоматизации теплового пункта.

Курсовая работа содержала в себе теоретическую и практическую часть. В рамках теоретической части был рассмотрен вопрос используемых микропроцессорных устройств автоматизации систем теплоснабжения. Теоретическая часть позволила ознакомиться с общей характеристикой программно-технического комплекса в целом и отдельными современными микропроцессорными устройствами автоматизации.

В ходе выполнения практической части курсового проекта были рассмотрены основы проектирования схем автоматизации теплового пункта, а именно:

  • § Основные принципы проектирования схем автоматизации;
  • § Технические условия для проектирования схем теплоснабжения;
  • § Нормы и правила проектирования;
  • § Основные технические решения проекта;
  • § Характеристики объектов управления;
  • § Принципы построения электрических схем автоматизации;

— В рамках вопроса по реконструкции теплового пункта была произведена замена датчика расхода воды. По условию задания был выбран вихревой расходомер по заданному расходу теплоносителя. В соответствии с характеристиками выбранного датчика, была изменена конфигурация трубопровода в схеме проектирования системы автоматизации теплового пункта.

Курсовая работа позволила изучить теоретический материал и закрепить полученные знания и навыки в области проектирования схем автоматизации систем теплоснабжения.