Дипломная (вкр): Проект котельной установки для теплоснабжения военного городка

АВР схема

При разработке схемы АВР, обязательно должно быть выполнено требование: включение секционного выключателя должно быть автоматическим. Важно учитывать пропускную способность питающего трансформатора и мощность автоматического и резервного источников питания. В противном случае может получиться так, что автоматическое переключение питание от резервного источника питания выведет из строя источник питания (трансформатор, генератор, UPS), так как резервный или основной источник питания не сможет справиться с суммарной нагрузкой двух потребителей. В случае если невозможно подобрать такой источник питания, обычно предусматривают отключение наименее важных потребителей.

АВР классификация:

·        АВР одностороннего действия. В таких схемах присутствует одна рабочая секция питающей сети, и одна резервная. В случае потери питания рабочей секции АВР автоматически подключит резервную секцию.

·        АВР двухстороннего действия. В этой схеме любая из двух линий может быть как рабочей, так и резервной.

·        АВР с восстановлением. Если на отключенном вводе вновь появляется напряжение, то с выдержкой времени АВР автоматически переключиться на основной источник питани, а секционный выключатель отключается. Кратковременная параллельная работа двух источников не допустима, сначала АВР отключит секционный выключатель, а затем АВР включит вводной выключатель. Схема питания вернулась в исходное состояние.

АВР без восстановления.

Схема электроснабжения котельной представлена на листе 5 графических изображений.

2.6 Разработка структуры и алгоритма системы визуализации технологических процессов

.6.1 Назначение Системы

АСУТП предназначена:

• Для целевого применения как законченное изделие под определенный объект автоматизации - производство ABC;

• Для стабилизации заданных режимов технологического процесса путем контроля технологических параметров, визуального представления, и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, как в автоматическом режиме, так и в результате действий технолога - оператора;

• Для определения аварийных ситуаций на технологических узлах путем опроса подключенных к Системе датчиков в автоматическом режиме, анализа измеренных значений, и переключения технологических узлов в безопасное состояние путем выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы в автоматическом режиме, или по инициативе оперативного персонала.

.6.2 Цели создания Системы

Целями создания АСУТП являются:

• Стабилизация эксплуатационных показателей технологического оборудования и режимных параметров технологического процесса;

• Увеличение выхода товарной продукции;

• Уменьшение материальных и энергетических затрат;

• Выбор рациональных технологических режимов с учетом показаний промышленных анализаторов, установленных на потоках, и оперативной корректировки режима по данным лабораторных анализов;

• Улучшение качественных показателей конечной продукции;

• Предотвращение аварийных ситуаций.

Ключевым критерием качества работы АСУТП является стабильность заданных характеристик технологического процесса с учетом противоаварийной защиты для всех стадий технологического процесса.

АСУТП предназначена для автоматизированного управления технологическим оборудованием котельной. В состав оборудования котельной, согласно проекту, входят три водогрейных котла марки Vitomax 200 WS, три питательных насосаК 100-80-160, три сетевых насоса марки1Д 200-36б, 4 рециркуляционных насоса марки LPS 50/75 M, два насоса ГВС марки К 150-125-315.

АСУТП обеспечивает управление оборудованием котельной в соответствии с действующими нормами безопасности, в том числе пуски и остановы оборудования, автоматическое регулирование технологических параметров, предоставляет оператору информацию о состоянии технологического процесса.

2.6.3 Основные функции системы

·              сбор и первичная обработка сигналов от датчиков;

·              контроль сигналов на достоверность;

·              отображение информации на мониторах АРМов;

·              технологическая, аварийная и предупредительная сигнализация;

·              автоматическое регулирование;

·              дистанционное и автоматическое управление;

·              реализация технологических защит и блокировок;

·              регистрация аварийных ситуаций;

·              архивация и документирование;

·              расчеты технико-экономических показателей;

·              автоматическое ведение оперативной документации.

Сервисные функции системы:

·        управления реконфигурацией технических средств;

·        автоматизированная безопасная загрузка и запуск программ;

·        автоматический сбор и статистическая обработка данных о работе котельной.

Высокие требования к безотказной подаче воды потребителям военного городка потребовали построения АСУТП с использованием технических средств высокой надёжности . В системе применены дублированный сервер сбора и обработки данных, высокопроизводительные резервированные контроллеры SimaticS7-400 (Siemens). Обмен данными между контроллером и устройствами сбора данных производится по резервированной информационной сети PROFIBUS-DP.

2.6.4 Верхний уровень ПТК

Оборудование верхнего уровня расположено в помещении центрального щита управления ЦЩУ и имеет следующий состав.

·              Шкаф серверов, в котором размещены:

дублированный сервер (два системных блока),

коммутатор сети Ethernet,

компьютер инженерной станции.

·              Шкаф компьютеров АРМов, который содержит:

- два компьютера АРМов оператора,

компьютер АРМа начальника смены.

·              Мониторы, клавиатуры, мыши, расположены на рабочих столах АРМов

·              Шкаф приборов и сигнализации ШПС с показывающими приборами и сигнальными индикаторами, дублирующими показания основных параметров технологического процесса,

·              Шкаф автоматического ввода резерва ШАВР,

·              Шкаф бесперебойного питания ШБП.

·              Каждый сервер и каждый компьютер АРМов питается от отдельного блока бесперебойного питания, размещенного в ШБП.

·              Информационная сеть верхнего уровня, обеспечивающая обмен, между сервером и клиентскими станциями реализована по стандарту Ethernet 1000 BASE-T.

·              В качестве полевой шины обмена данными с уровнем контроллера принята резервированная сеть Ethernet 100 BASE-T.

·              В качестве базового программного обеспечения используется SCADA-система SIMATICWinCC.

2.6.5 Уровень контроллеров

Уровень контроллеров выполнен в виде шкафов контроллеров ШК1, ШК2 и реализует автоматическое и дистанционное управление всеми технологическими объектами системы в реальном масштабе времени.

Шкаф контроллеров ШК1 выполняет основной объем функций управления. ШК1 включает резервированный контроллер SIMATIC S7-400H на базе процессоров CPU 417-4H и модуль Y-Link для подключения устройств с нерезервированным интерфейсом PROFIBUSDP к резервированным шинам контроллера. Процессоры контроллера S7-400H функционируют в режиме горячего резервирования и управляют технологическим оборудованием через устройства удаленного ввода/вывода SIMATIC ЕТ-200М. Устройства ЕТ-200М размещенные в шкафах УСО подсистем контроля и управления и связаны с контроллером резервированной шиной PROFIBUSDP.

В шкафу ШК2 расположен контроллер SIMATIC S7-300, обеспечивающий взаимосвязанное управление преобразователями частоты двигателей питательных насосов.

Шкафы ШК1 и ШК2 питаются от шкафа бесперебойного питания ШБП.

2.6.6 Уровень сбора и передачи данных

Оборудование уровня сбора и передачи данных размещается в котельном цехе и включает три подсистемы :

·              шкаф устройств сопряжения с объектом УСО,

·              силовые шкафы управления исполнительными механизмами (шкафы преобразователей частоты ПЧДВ, ПЧДС, ПЧПН, шкафы управления запорной арматурой ШУЗ, шкафы управления регулирующей арматурой ШУР),

·              шкаф автоматического ввода резерва сети ШАВРС обеспечивающий питание исполнительных механизмов (электрифицированных задвижек и клапанов).

Шкаф УСО выполняет задачи сбора данных от датчиков, вывода управляющих сигналов, а также обеспечивает обмен информацией с уровнем контроллера. Шкаф УСО содержит устройство удаленного ввода/вывода SIMATICЕТ-200М, блоки питания датчиков, блоки размножения аналоговых сигналов РС, графическую панель с сенсорным экраном 6”. Шкаф УСО получает питание от шкафа бесперебойного питания ШБП.

Состав сигналов ввода-вывода шкафа УСО:

дискретные входы типа сухой контакт, =24 В - 128,

дискретные выходы, =24 В, 500 мА - 64,

аналоговые входы, (4, 20) мА - 32.

Местное управление запорной и регулирующей арматурой осуществляется с выносных пультов и с пультов, расположенных на дверях шкафов.

Управление частотно-регулируемыми приводами в автоматическом и дистанционном режимах осуществляется от шкафов контроллеров по интерфейсу PROFIBUSDP. Местное управление осуществляется с пультов шкафов преобразователей частоты.

Проектом предусматривается одновременная работа двух из трех питательных насосов, управляемых двумя частотно-регулируемыми приводами, что является достаточным для поддержания необходимого давления питательной воды.

2.6.7 Уровень датчиков, приборов и исполнительных механизмов

Для обеспечения возможности размножения сигналов все аналоговые датчики, включая датчики температуры и расхода, выбраны с выходным сигналом 4-20 мА.

Запорно-регулирующая арматура оснащается приводами МЭО и «AUMA». Все привода регулирующей арматуры оснащены датчиками положения с выходным сигналом 4-20 мА.

Измерение расходов дизельного топлива, питательной воды, выполняется вихревыми расходомерами фирмы «Yokogava».

Автоматизированная система визуализации технологических процессов представлена на листе 8 графических изображений.

ГЛАВА 3. Технико-экономическое обоснование проекта и экологическая часть

.1 Расчет технико - экономических показателей

.        Установленная мощность котельной

 (47)

2.       Годовой отпуск теплоты на отопление

 (48)

. Годовой отпуск теплоты на вентиляцию:

 (49)

. Отпуск теплоты на горячее водоснабжение:

 (50)

. Годовой отпуск теплоты от котельной:

 (51)

6. Годовая выработка теплоты котельной:

 (52)

. Число часов использования установленной мощности котельной в году:

 (53)

. Удельный расход топлива на 1 отпущенный ГДж теплоты:

условного:

 (54)

натурального:

 (55)

. Годовой расход топлива в котельной:

условного:

 (56)

натурального:

 (57)

. Установленная мощность токоприемников:

кВт

. Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной:

. Годовой расход сырой воды в котельной:

 м³/год (59)

 м³/год

. Удельный расход сырой воды:

м³/ГДж (60)

При расчете себестоимости отпускаемой от котельной теплоты определяются:

1.       Годовые затраты на топливо:

 тыс.руб/год (61)

 тыс.руб/год

2.       Годовые затраты на электроэнергию:

 тыс.руб/год (62)

3.       Годовые затраты на использованную воду:

 тыс.руб/год (63)

4.       Годовые затраты на амортизационные отчисления:

тыс. руб/год (64)

 тыс. руб/год

 тыс. руб (65)

 тыс. руб

тыс. руб (66)

тыс.руб (67)

тыс. руб (68)

5.       Годовые затраты на текущий ремонт:

тыс. руб/год

6.       Годовые затраты на заработную плату эксплуатационного персонала котельной:

тыс. руб/год (69)

 тыс. руб/год

7.       Прочие суммарные расходы:

 тыс. руб/год (70)

 тыс. руб/год

8.       Годовые эксплуатационные расходы по котельной:

 тыс. руб/год (71)

 тыс. руб/год

9.       Себестоимость отпущенной теплоты:

 руб/ГДж (72)

в том числе топливная составляющая:

руб/ГДж (73)

Технико-экономическое обоснование проекта представлено на листе 9 графических изображений