Автоматизация нагревательного колодца. Разработка АСР соотношения топливо−воздух

 

      В соответствии с величиной крутящего  момента, необходимого для перестановки регулирующего органа, выбран механизм электрический однооборотный типа МЭО-250/10-0,25-92К, предназначенный для эксплуатации в условиях:

      - температура, ºС - от минус 30 до 50;

      - относительная влажность, % до 80;

      - недопустимо воздействие дождя  и солнечной радиации.

      Основные технические характеристики МЭО:

      - номинальный крутящий момент  на выходном валу, Н∙м 250;

      - тип кинематической схемы электропривода  АИР-56А4;

      - потребляемая мощность, Вт 200;

      - полный ход выходного вала, об. 0,25;

      - время полного хода выходного  вала, с 10;

      - масса, кг 74,0;

      - тип датчика положения вала  БСПТ.

      Для управления МЭО выбран пускатель  бесконтактный реверсивный ПБР-3А, предназначенный для общепромышленных условий эксплуатации и имеющий технические характеристики: 

      Таблица 1,2 – Технические данные регулирующего органа

 

     Для дистанционного определения положения  вала исполнительного механизма выбран блок БСПТ-10. Блок БСПТ-10 предназначен для установки в электрические исполнительные механизмы с целью преобразования положения выходного органа механизма в пропорциональный электрический сигнал и сигнализации или блокирования в крайних ила промежуточных положениях выходного органа,

    В состав блока входит блок питания  БП-10    и блок датчика БД-10. Блок датчика предназначен для эксплуатации под крышкой механизма исполнении У2 или Т2. Технические данные:

• Параметры  питания − однофазная сеть переменного тока 220 V
• частоты 50 Гц
• Мощность потребляемая от сети, не более 9 Вт.
• Входной сигнал блока - угол поворота вала блока в диапазоне (0−90)° или (0−225)°.
• Выходной сигнал блока постоянный ток 4−20 мА или 0−20 мА при   сопротивлении нагрузки до  1 кОм. Амплитудное значение пульсаций выходного сигнала до 1 %.
• Нелинейность блока до 2,5 % от максимального значения выходного сигнала.
• Вариация выходного сигнала до 1,4 % от максимального значения выходного сигнала.
• Дифференциальный ход микропереключателей до 3º
• Разрывная мощность контактов микропереключателей 30 Вт при переменном напряжении до 220 В частоты 50 Гц.
• Масса блока датчика не более 1 кг.
• Масса блока питания не более 1,45кг.

 

      Рисунок 2,1 – Техническая структурная схема АСР

 

      3 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ  АВТОМАТИЗАЦИИ 

     Функциональная  схема автоматизации (ФСА) является основным документом при проектировании системы автоматизации, который определяет функциональную структуру и объем автоматизации объекта, а также отображает функции системы автоматизации и их взаимосвязь с автоматизируемым объектом.

     ФСА – это чертеж, на котором схематически условными обозначениями показано:

• техническое оборудование и коммуникации;
• первичные приборы;
• места расположения аппаратуры автоматизации;
• ТСА и все связи между ними;
• предельное значение контролируемых и регулируемых параметров;
• расшифровка нестандартных средств трубопроводов.

     При разработке ФСА решены следующие  основные задачи:

• получение первичной информации о состоянии процесса и оборудования;
• представление первичной информации;
• формирование управляющих воздействий;
• непосредственное воздействие на процесс.

     В соответствии с требованиями технологического процесса к объему и уровню автоматизации, и с учетом выбранной структуры  управления и технических средств, разработана ФСА методической печи, представленная на чертеже ПК 6.092500 021 01  графической части проекта.

     На  данной схеме предусмотрен автоматический контроль и регулирование соотношения топливо-воздух.

     Схемы автоматического регулирования  соотношения топливо-воздух однотипны. Расход газа и воздуха определяется с помощью расходомеров. Сигнал от расходомеров поступает на вход вторичного прибора, где осуществляется его показание и регистрация. Далее сигнал поступает на вход регулятора, который управляет электрическим исполнительным механизмом, сочлененного с дроссельной заслонкой.

     При отклонении соотношения топливо-воздух от заданного значения регулятор воздействует на заслонку в воздухопроводе таким образом, чтобы установить заданное значение соотношения топливо-воздух.

     Регулирование давления смешанного газа на печь осуществляется по сигналу давления, измеряемого в главном трубопроводе смешанного газа.

 

      4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ  АСР 

     Принципиальные  электрические схемы (ПЭС) определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств, а также связей между ними, действие которых обеспечивает решение задач управления, регулирования, защиты, измерения и сигнализации.

     ПЭС служат основанием для разработки других документов  проекта: монтажных таблиц щитов и пультов, схем подключения и др.

     Эти схемы служат также для изучения принципа действия системы, они необходимы при производстве наладочных работ и в эксплуатации.

     В общем случае ПЭС разрабатывают  обычно в следующей последовательности:

• на основании ФСА составляют четко сформулированные технические требования, предъявляемые к ПЭС;
• применительно к этим требованиям устанавливают условия и последовательность действия схемы;
• -   каждое из заданных условий действия схемы изображают в виде тех или иных элементарных цепей, отвечающих данному условию действия;
• элементарные цепи объединяют в общую схему;
• производят выбор аппаратуры и электрический расчет параметров от дельных элементов (сопротивлений обмоток реле, нагрузки контактов и т.п.);
• проверяют схему с позиций возможности возникновения ложных цепей или ее неправильной работы при повреждениях элементарных цепей или контактов;
• рассматривают возможные варианты решения и принимают окончательную схему применительно к имеющейся аппаратуре.

     На  основании ФСА и с учетом последовательности и принципа действия технических средств АСР, разработана ее ПЭС, представленная на чертеже            ПК 6.092500 21 02. Спецификация на приборы и средства автоматизации АСР приведена в приложении А.

     В системе предусмотрены режимы автоматического  и дистанционного управления, выбор которых производится микропроцессорным регулятором Мик−51 (поз.М1).

     В автоматическом режиме система работает следующим образом.

     Сигнал, пропорциональный расходу с расходомеров Метран 350 (поз.1а и 1б) поступает во вторичный прибор Метран 900 (поз. 1в), осуществляющий контроль и регистрацию регулируемого параметра. Сигнал постоянного тока 4-20мА так же поступает на регулятор микропроцессорный Мик − 51(поз.М1), где сравнивается программно с сигналом задания. Регулятор Мик 51 вычисляет сигнал рассогласования и обрабатывает его по заданному алгоритму. Сформированное им управляющее воздействие, усиленное по мощности пускателем безконтактным реверсивным (поз. 1д) поступает на исполнительный механизм МЭО − 250/10-0.25-92 (поз. 1ж), перемещающий регулирующий орган на воздухопроводе. Положение вала исполнительного механизма контролируется регулятором с помощью блока сигнализации положения токового БСПТ – 10 питаемого блоком питания БП – 10.

     Для оперативного управления цепями электропитания АСР и для защиты этих цепей  от перегрузок по току и коротких замыканий предусмотрены автоматические выключатели QF1, QF2. 
 

 

        5 РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТАЦИИ НА ЩИТ АСР 

      Щиты  систем автоматизации предназначены  для размещения на них средств контроля и управления технологическим процессом, контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки, линии связи между ними (трубная и электрическая коммутация) и т.п.

      При выборе щитов необходимо учитывать  следующие требования[3]:

      - назначение и место установки с учетом размера помещений и условий, в которых предусматривается эксплуатация щитов;

      - количество и габариты средств автоматизации на лицевых панелях и внутренностях щита;

• удобство монтажа и обслуживания аппаратуры в условиях эксплуатации;
• правила техники безопасности в части проходов для обслуживания щитов, установленных в производственных и специальных помещениях.

      На  основании ПЭС и с учетом вышеперечисленных  требований выбран щит шкафной с задней дверью ЩШ – ЗД; ширина лицевой панели щита 600 мм, высота 2200 мм, ширина 600 мм; климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ-15150-69 УХЛ 4; степень электрозащиты JР00 (щиты панельные с каркасом всех типоразмеров и стативы вспомогательной аппаратуры, предназначенные для размещения в специально подготовленных операторских и диспетчерских помещениях); основной документ ОСТ 36.13-76 (ЩПК-1-600-УХЛ 4-JРОО-ОСТ 36.13-76).

      Чертеж  общего вида единичного щита содержит: вид спереди; вид на внутренние плоскости; технические требования; таблицу "Надписи на табло и в рамках"; перечень составных частей щита; основную надпись.

      Вид спереди и вид на внутренние плоскости  щита представлены на чертеже   ПК 6.092500 21 03.Перечень составных частей щита представлен в приложении Б. Таблица надписей на табло и в рамках щита представлена в приложении В. Таблица соединений приведена в приложении Г.

 

       6 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВНЕШНИХ СОЕДИНЕНИЙ  АСР 

      Схема соединений внешних проводок — это  комбинированная схема, на которой показывают электрические и трубные связи между приборами и ТСА, установленными на технологическом оборудовании вне щитов и на щитах, а также подключения проводок к приборам и щитам.

      Схему выполняют на основе:

• ФСА;
• ПЭС;
• эксплуатационной документации по ТСА, которые используются в проекте;
• чертежей расположения технологического, сантехнического, энергетического оборудования и трубопроводов с отборными и приемными устройствами;
• строительных чертежей со всеми необходимыми для прокладки внешних проводок закладными и приварными конструкциями.

      Схемы внешних соединений в общем случае содержат щиты, пульты, местные пункты контроля и управления, внещитовые приборы, приборы и средства автоматизации, соединительные и протяжные коробки, электрические трубные проводки, защитное заземление систем автоматизации, подсоединения электрических и трубных проводок к щитам, приборам, основную надпись, технические указания.

      Схема внешних соединений представлена на чертеже ПК 6.092500 21 04. Перечень элементов схемы приведен в приложении Д.