При автоматизации энергетических установок они оснащаются приборами, регуляторами, управляющими машинами и другими устройствами. Для этого энергетическая установка тщательно изучается, выявляются величины, влияющие на ее работу, находятся взаимосвязи между ними. В соответствии с заданной целью составляется схема регулирования или управления энергетической установкой. При необходимости ослабления или учета внутренних взаимосвязей, а также повышения качества регулирования используют многоконтурные системы или управляющие вычислительные машины.
Ниже даются основные сведения о проектировании, приводятся условные изображения средств автоматизации на схемах и чертежах, рассматриваются наиболее распространенные схемы автоматизации гидромеханических, тепловых и массообменных процессов; даются также понятия об автоматизированных системах управления технологическими процессами; кратко рассматриваются вопросы экономической эффективности систем автоматизации.
Проектирование систем и изображение средств автоматизации на функциональных схемах
Проектирование
Разработку функциональных схем и выбор технических средств автоматизации выполняют с учетом условий пожаро- и взрывоопасности работы энергетической установки; агрессивности и токсичности окружающей среды; параметров и физико-химических свойств измеряемой среды; дальности передачи сигналов информации от места установки измерительных преобразователей, вспомогательных устройств, исполнительных устройств и т. д. до пунктов управления и контроля; требуемой точности и быстродействия приборов и регуляторов.
Системы автоматизации должны строиться, как правило, на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. При этом следует применять однотипные устройства и унифицированные системы, характеризуемые простотой сочетания. Преимущественно необходимо использовать устройства Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).
По возможности ограничивают число приборов, аппаратуры управления и сигнализации, устанавливаемых на щитах и пультах.
Перед проектированием систем автоматизации составляется задание на проектирование с необходимыми исходными данными.
Исходные данные на проектирование должны содержать технологические схемы с характеристиками оборудования и трубопроводными коммуникациями; перечни контролируемых и регулируемых величин с соответствующими чертежами технологического оборудования и производственных помещений; схемы водоснабжения, воздухоснабжения; требования к надежности систем автоматизации и т. д.
Программные средства автоматизации конструирования, моделирования ...
... возможности: графическое моделирование, т.е. использование компьютера в САПР в качестве мощного вычислительного средства, позволяющего без ... программный продукт, функционирующий под управлением операционной системы Windows 95/98/NT. Система имеет настраиваемый оконный интерфейс, ... по оценкам специалистов конструкторских бюро, в процессе традиционного проектирования на разработку и оформление чертежей ...
Проектирование систем автоматизации обычно выполняют в две стадии: технический проект и рабочие чертежи.
Стадии проектирования
Изображение приборов и средств автоматизации на схемах производится в соответствии с ГОСТ 36—17—77 «Обозначения условные в схемах автоматизации технологических процессов». Стандарт устанавливает условные графические обозначения приборов и средств автоматизации, а также обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов.
Графические условные обозначения приборов и средств автоматизации с размерами приведены ниже:
 |
Условные обозначения располагают на основном поле технологической схемы и в двух прямоугольниках, которые располагают в нижней части листа.
Способы изображения
Упрощенный способ применяют для изображения на технологических схемах приборов и схем регулирования в целом. При этом многофункциональные приборы и средства автоматизации, выполненные в виде отдельных блоков, изображают одним условным обозначением и располагают на поле чертежа вблизи места измерения технологической величины, а первичные измерительные преобразователи и вспомогательную аппаратуру не показывают.
Развернутый способ построения условных графических обозначений применяют для выполнения функциональных схем автоматизации. В этом случае все приборы и блоки, входящие в конкретную схему, показывают отдельными условными обозначениями.
Толщина линий (в мм), используемых в графических условных обозначениях на схемах, составляет:
Приборы и средства автоматизации 0,5—0,6
Горизонтальная разделительная черта внутри обозначения, а также линии связи………………………………………………………………….. 0,1—0,3
Контуры технологического оборудования и трубопроводные коммуникации ……………………………………………………….. 0,6—1,5
Отборное устройство специально не обозначается, а представляется в виде тонкой сплошной линии, соединяющей технологический трубопровод или аппарат с измерительным преобразователем или прибором. В случае необходимости точные места расположения отборного устройства или точка измерения (внутри контура технологического аппарата) изображается окружностью диаметром 1 мм и располагается в конце соединительной линии.
Регулирующие органы с исполнительными механизмами устанавливаются на технологических трубопроводах.
Чувствительные элементы и первичные преобразователи систем измерения или регулирования располагают непосредственно на трубопроводах или вблизи технологического оборудования. Промежуточные преобразователи, измерительные приборы, регуляторы,, сигнализаторы и т. п., устанавливаемые в цехе по месту, размещаются в нижней части листа технологической схемы процесса в прямоугольнике, озаглавленном слева «Приборы местные». Еще ниже — в прямоугольнике, озаглавленном слева: «Щит», — располагаются средства автоматизации, которые устанавливают на пультах управления, на щитах, и за ними, в операторной или в помещении управления. Многофункциональные устройства изображают несколькими окружностями, касающимися одна другой.
Условные обозначения измеряемых и регулируемых величин, используемые при обоих способах построения, приведены в табл. VII.1, а обозначения функциональных признаков приборов и регуляторов — в табл. VII.1.
Построение основных условных обозначений средств автоматизации выполняют следующим образом. В верхней части графического изображения (окружность) наносят буквенные обозначения измеряемой величины и функциональных признаков приборов, в нижней — нумерацию (цифровую или буквенно-цифровую) позиций отдельных элементов контура измерения или регулирования.
Буквенные обозначения располагают в определенном порядке слева направо. Сначала дают обозначение основной измеряемой или регулируемой величины, затем, в случае необходимости — обозначение ее уточняющее и далее — обозначение функциональных признаков прибора., Последние также располагают в следующем порядке: IRCSA.
Пример построения условного обозначения комплекта приборов для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления показан на рис. VII.1.
При построении условных обозначений приборов следует указывать лишь те функциональные признаки, которые используются в данной схеме. Например, при обозначении показывающих и самопишущих приборов в случае, когда функция «показание» не используется, следует писать TR , а не TIR ; PR , а не PIR и т. п.
При развернутом способе построения средств автоматизации используют также дополнительные условные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов и применяемые для построения, преобразователей сигналов и вычислительных устройств (табл. VII.3).
Дополнительные условные обозначения преобразователей сигналов и вычислительных устройств, расшифровывающие вид преобразования или операции, выполняемые вычислительным устройством, наносятся справа от графического изображения прибора. Приведем пример обозначения:
Позиции регулирующих органов с исполнительными механизмами наносятся рядом с их изображением.
В обозначении каждого прибора, входящего в комплект данной схемы измерения или регулирования, первая буква всегда одна и та же. Она показывает измеряемую или регулируемую величину
При использовании условных обозначений необходимо руководствоваться следующими правилами.
Буква А применяется для обозначения функции сигнализации при упрощенном способе построения условных обозначений, а также при развернутом способе, когда для сигнализации используются лампы, встроенные в прибор.
Сигнализируемые предельные значения измеряемых величин следует конкретизировать добавлением букв H (верхнее) и L (нижнее).
Эти буквы наносят справа от графического обозначения.
Буква Е применяется для обозначения чувствительных элементов, т. е. устройств, выполняющих первичное преобразование, например, термометров термоэлектрических (термопар), термометров сопротивления, сужающих устройств расходомеров.
Буква Т обозначает промежуточное преобразование — дистанционную передачу сигнала. Ее рекомендуется применять для обозначения приборов с дистанционной передачей показаний, например, бесшкальных манометров (дифманометров), манометрических термометров с дистанционной передачей и других подобных приборов.
Буква К применяется для обозначения приборов, имеющих станцию управления, т. е. переключатель для выбора вида управления (автоматическое, ручное) и устройство для дистанционного управления.
Порядок построения условных обозначений с применением дополнительных букв следующий: на первом месте ставится буква, обозначающая измеряемую величину; на втором — одна из дополнительных букв: Е, Т, К .
Буква U может быть использована для обозначения прибора, измеряющего несколько разнородных величин. Расшифровка этих величин приводится около прибора или на поле чертежа. Для конкретизации измеряемой величины около изображения прибора (справа от него) необходимо указывать наименование или символ измеряемой величины, например «Напряжение», «Ток», рН и т. д.
Для обозначения величин, не предусмотренных данным стандартом, могут быть использованы резервные буквы В, N , О ; при этом многократно применяемые величины следует обозначать одной и той же резервной буквой. Резервные буквенные обозначения должны быть расшифрованы на схеме. В одной и той же документации не допускается применение одной резервной буквы для обозначения разных величин.
В обозначении устройств, предназначенных для ручных операций, на первом месте должна стоять буква H , например:
При одновременном измерении разнородных величин измерительные преобразователи обозначают в соответствии с измеряемой величиной, а вторичный регистрирующий прибор — UR .
На технологическом листе проекта при упрощенном и развернутом способах построения каждой схеме контроля и регулирования присваивается порядковый номер (арабские цифры), начиная слева (с номера 1 и далее), который записывается в нижней части графического изображения измерительного или регулирующего комплекта прибора или отдельных его элементов. В свою очередь при развернутом способе построения каждому элементу схемы контроля и регулирования дополнительно присваивается цифровой или буквенный индекс по алфавиту в направлении прохождения контролируемого или регулируемого сигнала от воспринимающего элемента до вторичного прибора или исполнительного устройства.
Параметры, регулируемые в холодильных установках
Холодильная установка представляет собой камеру или группу камер (объект), в которых требуется поддерживать заданную температуру t об (регулируемый параметр), и холодильную машину. Теплоприток в камеру (через изоляцию ограждений, от поступающих продуктов, от вентилируемого воздуха и пр.) является нагрузкой. Теплота, отводимая холодильной машиной от объекта, — регулирующее воздействие.
Q p
Рассмотрим, какие параметры требуется регулировать в холодильной установке с циркуляционным насосом (рис. 14).
Жидкий аммиак с низкой температурой кипения t 0 из циркуляционного ресивера ЦР насосом Н с избытком подается в испарительные батареи камер 1И —ЗИ. Часть аммиака, выкипая, отводит теплопритоки от камер, а пары и неиспарившаяся жидкость поступают обратно в ресивер. Низкое давление в испарительной системе р0 (и соответственно низкая температура кипения t 0 )) поддерживается компрессорами 1Км — 3Км которые отсасывают пары из ЦР и сжимают их до давления в конденсаторе, где они охлаждаются водой и конденсируются. Жидкий аммиак через регулирующий вентиль РВ поступает в ЦР.
В схеме есть пять параметров, которые не должны выходить за допустимые пределы:
1) температура в камерах ( t 0б1 , t об1 , t об3 );
1) уровень жидкого аммиака в испарителях ( H 1и , Н1и , Нзи )
Н цР ;
р о
р к
Температура в камерах,
Уровень жидкости в испарителе
Уровень жидкости в циркуляционном ресивере
Давление кипения р0
р 0
Давление в конденсаторе рк
р к ,
Построение функциональных схем автоматизации и регулирования
Приведем несколько примеров условных обозначений отдельных элементов схем:
Щиты и пульты управления на функциональных схемах условно изображают в виде прямоугольников произвольных размеров, достаточных для нанесения графических условных обозначений устанавливаемых на них приборов, средств автоматизации, аппаратуры управления и сигнализации по ГОСТ. Комплектные устройства (машины централизованного контроля, управляющие машины, полукомплекты телемеханики и др.) обозначаются на функциональных схемах также в виде прямоугольника произвольных размеров с указанием типа устройства внутри прямоугольника.
Функциональные связи между технологическим оборудованием и установленными на нем первичными преобразователями, а также со средствами автоматизации, установленными на щитах и пультах, показывают на схемах тонкими сплошными линиями. При этом каждая связь изображается одной линией независимо от фактического числа проводов или труб, осуществляющих эту связь. Входные и выходные сигналы линий связи допускается подводить к условным обозначениям приборов и средств автоматизации с любой стороны — сверху, снизу, сбоку. На линиях связи допускается наносить стрелки, указывающие направления передачи сигнала. Линии связи следует наносить на чертежи по кратчайшему расстоянию и проводить с минимальным числом изгибов и пересечений. При этом допускается пересечение линиями связи изображений технологического оборудования и коммуникаций. Пересечение линиями связи условных обозначений приборов и средств автоматизации не допускается.
В больших и сложных системах автоматизации, когда вычерчивание непрерывных линий связи ведет к сложным их переплетениям, затрудняющим чтение чертежа, можно разрывать линии связи. При этом для удобства чтения схемы оба конца линий связи в местах разрыва нумеруют одной и той же арабской цифрой. Номера линий связи располагают в горизонтальных рядах. В нижнем ряду (со стороны щитовых приборов) номера должны следовать в возрастающем порядке, в верхних рядах — располагаются произвольно.
Для тех участков схемы, где нанесение непрерывных линий затруднительно, допускается комбинированное изображение линий связи: непрерывными линиями и адресным методом.
Для облегчения понимания сущности автоматизируемого объекта, возможности выбора пределов измерения, шкал приборов и размещения регуляторов на функциональных схемах указывают предельные рабочие (максимальные или минимальные) значения измеряемых или регулируемых величин, при установившихся режимах работы. Эти значения в единицах измерения, соответствующих надписям на шкалах выбираемых приборов, указываются на линиях связи от отборных устройств измерительных преобразователей до приборов. Для приборов, встраиваемых непосредственно в технологическое оборудование или трубопроводы (термометры расширения, расходомеры постоянного перепада и т. п.) и располагаемых вне прямоугольников, предельные значения величин указывают под позициями приборов или вблизи обозначений.
Пример изображения систем контроля и автоматизации на технологической схеме упрощенным способом показан на рис. VII.1. Примеры изображения функциональных схем автоматизации развернутым способом даны на рис. VII.3 и рис. VII.4.
