Расчетно-графическая работа
по курсу «Автоматизация технологических процессов и производств»
Вариант № 3
| Выполнение (min – 3б; max-5б) 4,35 | |
| БКЗ-420 Хар-ка (max – 1,25б) | 1,2 |
| БКЗ-420 Задача (max – 1,25б) | 1,15 |
| ТЗ описание (max – 0,7б) | 0,3 |
| ТЗ блок-схема -прогр(max – 1,8б) | 1,3 |
| Коэффициент до 9.05 – 1/ до 6.06-0,8 / после – 0,6 | 1,1 |
| Защита (min – 5б; max-10б) | |
| Вопрос 1(max – 3,3б) | |
| Вопрос 2(max – 3,3б) | |
| Вопрос 3(max – 3,3б) | |
| Коэффициент до 15.05 – 1/ до 6.06-0,8 / после – 0,5 | |
| Презентация (min – 0б; max-5б) | |
| Слайды(max – 2,5б) | |
| Речь(max – 2,5б) | |
| Итого |
Факультет: ФЭН
Группа: АТЭ-01
Студент: Гришаев К.О.
Преподаватель: Михайленко А.И.
Отметка о защите:
Новосибирск, 2014
Оглавление
Оглавление. 2
Цель работы.. 3
Паровые котлы БКЗ-420-140. 4
Тренажер котла БКЗ-420-140. 5
Задачи BKZ. 7
Задача BA0000.ZDN.. 7
Анализ нештатной ситуации в задаче BA0006.ZDN.. 21
Проектирование технологической защиты.. 30
Список литературы.. 52
Цель работы
Познакомится с работой тренажера БКЗ - 420-140. Выполнить ряд заданий по регулированию котла. Снять динамические характеристики параметров котла в установившемся режиме. Выяснить назначение основных задвижек и клапанов, научиться реагировать на нештатные ситуации в работе котла. Спроектировать технологическую защиту, разработать систему кодирования сигналов для нее, реализовать разработанную блок-схему защиты на ПЛК Siemens S-300 (в программе STEP-7).
ПО ВСЕМУ ТЕКТСУ УБРАТЬ ЛИШНИЕ ПУСТЫЕ СТРОКИ
Паровые котлы БКЗ-420-140
Котел БКЗ 420-13,8-560 (Е 420-13,8-560) предназначен для работы на бурых и каменных углях, для выработки перегретого пара на тепловых электростанциях с теплофикационными турбинами на высокие параметры пара. Такие котлы поставляются на ТЭЦ и ГРЭС и работают в блоке с турбиной или на общий паропровод. Котел вертикально – водотрубный, однобарабанный, с естественной циркуляцией, однокорпусный, рассчитанный на высокие параметры пара, в газоплотном исполнении с мембранными экранами, П-образной закрытой компоновки, с уравновешенной тягой. При сжигании твердого топлива шлакоудаление может быть твердое или жидкое.
В нижней части топки [А.И.1] котла трубы фронтового и заднего экрана образуют пережим, разделяющий топку на две камеры: камеру горения и камеру охлаждения. Камера горения выполнена в виде двух восьмигранных предтопков, соединенных переходным коридором.
Топочная камера оборудована восемью щелевыми пылеугольными прямоточными горелками, установленными на угловых гранях предтопков (по четыре горелки на каждом предтопке). Оси горелок каждого предтопка направлены по касательной к воображаемой окружности диаметром 1000мм. Выше основных горелок расположены восемь сбросных горелок. Барабан котла сварной конструкции.
Схема испарения – двухступенчатая, с промывкой пара питательной водой. Первая ступень испарения включена непосредственно в барабан котла, вторая ступень испарения включена в выносные сепарационные циклоны.
Пароперегреватель радиационно-конвективного типа состоит из ширм, размещенных в верхней части топки.
Тракт пароперегревателя состоит из двух независимых потоков. Температура перегретого пара регулируется впрыском собственного конденсата в пароохладитель.
В опускном газоходе размещены «в рассечку» гладкотрубный водяной экономайзер и трубчатый воздухоподогреватель.
Основные характеристики котла БКЗ-420-140 представлены в табл.1.
Табл.1. Основные характеристики котла БКЗ-420-140
Тренажер котла БКЗ-420-140
Моделирует работу котельного агрегата в стационарных и нестационарных режимах, а также в нештатных и аварийных ситуациях. Имеется 4 вкладки: паровой тракт, тракт питательной воды, топливоподача и воздушный тракт (Рис.1). Переключение между функциональными группами осуществляется на горизонтальном нижнем окне, путем нажатия соответствующей вкладки. Воздействуя на регулирующие органы (задвижки, клапаны и т.д.) можно изменять параметры работы котла, которые отображаются в верхней части окна. С помощью этого окна можно судить и контролировать изменение всех основных параметров при управлении котлом (расход и давление питательной воды и острого пара, уровень и давление в барабане). В пакет тренажера как было уже сказано входит сборник нештатных ситуаций, предлагается попытаться предотвратить аварию. Кроме этого, используя программу Sensor можно снимать все основные характеристики котла (расходы, температуры и т.д.)
Тренажер котла БКЗ-420-140 представляет собой программный комплекс, который искусственно воспроизводит условия и факторы аналогичные реальным, возникающим в процессе работы машиниста котлов. Тренажер предназначен для подготовки оперативного персонала ТЭС, а также для учебных целей в ВУЗах.
В тренажере представлены несколько ситуаций, которые могут возникнуть в реальных условиях, в виде задач (ВА0001, ВА0002, и т.п.).
Рис.1. Рабочий экран тренажёра котла БКЗ-420-140.
Нажатием символа 
можно развернуть одно из окон, так что будет показано не две, а одна мнемосхема.
Управление котлом осуществляется с помощью следующих элементов:
1) Запорные задвижки 
. Красный цвет задвижки обозначает ее открытое состояние, зеленый – полностью закрытое. Управление этим элементом осуществляется путем нажатия правой (открытие) и левой (закрытие) кнопкой мыши.
2) Регулирующие клапаны 
. Красный цвет РК обозначает, что управление клапаном осуществляется в автоматическом режиме, зеленый – в дистанционном режиме. Переключение режима осуществляется нажатием правой (авт) и левой (дист) кнопкой мыши.
При возникновении аварийной ситуации начинает гореть на нижнем горизонтальном окне кнопка «сигнал», при нажатии которой открывается окно сигнализации событий.
Работа с тренажером БКЗ-420
| Снимаемая характеристика | Начальные условия | |
| Прямая и обратная расходная характеристика РО | Клапан впрыска 2. Нитка 1. К224 | Расход острого пара 370±3т/ч |
Задачи BKZ
Задача BA0000.ZDN
Необходимо снять прямую и обратную расходную характеристику для регулирующего органа клапана впрыска 2 (К224). Начальные условия – расход острого пара 370 ± 3 т/ч.
[А.И.2] Начальное состояние котла:
Нб = 3 мм, Рб = 157 бар, Топ = 560°С, Gоп = 420 т/ч, Роп = 141 бар, Gпв = 430 т/ч, Рпв = 189 бар, Sт = -3, О2=5.[А.И.3]
·Паровой тракт
Открыты задвижки к221, к222(45%), к224(10%), к203, к204, к201, к223(45%), к225(13%).
Закрыты задвижки к226, к228, к229, к284, к283, ИПК-3, ИПК-2, ИПК-1.
Регулирующие клапана, которые находятся в [А.И.4] режиме автомат: к222, к224, к223, к225.
Регулирующие клапана, которые находятся в режиме ручного управления: к227.
[А.И.5]
Рис.2. Паровой тракт (начальное состояние котла).
·Водяной тракт
Открыты задвижки к209, к210.
Закрыты задвижки к213, к215, к219, к220, к218, к217.
В ручном режиме: РПК-1.
Рис.3. Водяной тракт (начальное состояние котла).
·Топливный и газовоздушный тракты
РТН и пылепитатели (43%) находятся в режиме ручного управления.
ДВ (88%), ДС (82%) и ДРГ(68%) в режиме ручного управления.
Рис.4. Топливный и газовоздушный тракты (начальное состояние котла).
1. При запуске тренажера расход составляет 420 ± 3 т/ч. Необходимо снизить его до 370± 3 т/ч. Для этого:
Переводим РПК-1 в автоматический режим;
Регулируем степень открытия пылепитателей в дистанционном режиме, чтобы получить расход острого пара 370 т/ч.
Рис.5. Перевод РПК-1 в автоматический режим.
Рис.6. Регулирование степени открытия пылепитателей.
Рис.7. Динамические характеристики всех основных параметров нитки 1 после выведения расхода острого пара на 370 т/ч.
[А.И.6]
2. Назначение регулирующего органа клапан впрыска:
Клапан впрыска изменяет расход собственного конденсата, подврдимого во впрыскивающий пароохладитель и используется для регулирования температуры острого пара.
Проведение опыта:
1.Переводим клапан впрыска к224 в режим дистанционного управления.
1.К224 закрывается до 0%.
1.Повышая степень открытия к224 от 0% до 99% с шагом 10, снимается расход через клапан.
1.Степень открытия к224 99%.
1.Понижая степень открытия от 99 до 0, через каждые 10% снимается расход через клапан.
1.Переводим к224 в режим автоматического управления.
Результаты опыта представлены в виде зависимостей – прямая и обратная расходная характеристика (Талица 2, Рис.2.1).
| Прямая | Обратная | ||
| % | G(т/ч) | % | G(т/ч) |
| 0,0 | 7,1 | ||
| 0,7 | 6,5 | ||
| 1,5 | 5,8 | ||
| 2,2 | 5,1 | ||
| 2,9 | 4,4 | ||
| 3,6 | 3,6 | ||
| 4,4 | 2,9 | ||
| 5,1 | 2,2 | ||
| 5,8 | 1,5 | ||
| 6,5 | 0,7 | ||
| 7,1 |
Таблица 2. Зависимость расхода ПВ от степени открытия к224.
Рис.2.1. Прямая и обратная расходная характеристика к224.
1. Из графика прямой и обратной расходной характеристик к224 видно, что характеристики совпадают, следовательно, Люфт = 0.
2. Время сервомотора для РПК-2: Тс = 29 сек.
3. Коэффициент нелинейности РО Кнел (для линейной характеристики Кнел = 1):
где - коэффициент передачи РО для наиболее крутого участка, - коэффициент передачи РО для наименее крутого участка, определяются как тангенс угла наклона касательной к характеристике по формуле:
4. Степень минимального начального пропуска :
где и , т/ч – минимальный и максимальный расход через клапан, определяются по графику для 0%УП 100%УП соответственно.
5. Коэффициент запаса расхода среды
где , т/ч – расход через клапан при номинальной нагрузке.
Рис.8. Перевод к224 в дистанционный режим, полное закрытие.
Рис.9. Полное открытие к224.
Рис.10. Изменение основных параметров котла в ходе опыта1- полное открытие к224 (нитка 1).
Рис.11. Изменение температуры острого пара в ходе опыта1 (нитка 1).[А.И.9]
Рис.12. Изменение основных параметров котла в ходе опыта2 – полное закрытие к224 (нитка 1).
Рис.13. Изменение основных параметров котла в ходе опыта2 – полное закрытие к224 (нитка 2).
Рис.14. Изменение температуры острого пара в ходе опыта2 (нитка 1).
Рис.15. Паровой тракт котла (после проведения опыта).
Рис.16. Водяной тракт котла (после проведения опыта).
Рис.17. Топливный и газовоздушный тракты котла (после проведения опыта).
Параметры после проведения опыта:
Нб = 0 мм, Рб = 152 бар, Топ = 547°С, Gоп = 372 т/ч, Роп = 138 бар, Gпв = 380 т/ч, Рпв= 196 бар, Sт = -7, О2 = 7.