Автоматизация ЦТП

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального

образования

«Пермский государственный технический университет»

Кафедра МСА 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 

По дисциплине: «Автоматизация технологических процессов  и

производств»

Тема: «Автоматизация ЦТП»  
 
 
 
 
 
 

                                                      Выполнил: студент группы

                                                                                       Проверил:

г. Пермь 2009 г 
 

    Содержание:

    1.Введение……………………………………………………………………………...3

    2. Описание технологического процесса……………………………………………..6

    3. Составление и анализ структуры системы автоматизации……………………. 13

            4. Математическое описание ………………………………………………….…… 38

5. Список  литературы………………………………………………………………...41

                   6. Приложение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение

      Центральный тепловой пункт (ЦТП) - тепловой пункт, обслуживающий два и более зданий. ЦТП обеспечивает жителей горячей и холодной водой круглогодично и теплом в отопительный сезон.

      Закрытая  водяная система теплоснабжения.

      Закрытая  водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая  в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.

      Закрытые  системы теплоснабжения присоединяются к тепловым сетям через водонагреватели, и вся сетевая вода из системы возвращается к источнику теплоснабжения. В открытых системах производится непосредственный отбор горячей воды из тепловой сети. По количеству теплопроводов различают одно- и многотрубные системы теплоснабжения. По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одно- и многоступенчатые системы теплоснабжения.

      Одноступенчатые системы. В одноступенчатых системах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям. В узлах присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, называемых абонентскими вводами, устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы для обслуживания местных отопительных и водоразборных приборов.

      Если  абонентский ввод сооружается для  какого-либо индивидуального здания или объекта, то его называют индивидуальным тепловым пунктом. В многоступенчатых системах между источником тепловой энергии и потребителями размещают центральные тепловые пункты, в которых параметры теплоносителя могут изменяться в зависимости от требований местных потребителей. Для увеличения радиуса действия системы теплоснабжения и уменьшения количества транспортируемого теплоносителя и соответственно затрат электроэнергии на его перекачку, а также диаметров теплопроводов для целей теплоснабжения используют высокотемпературную воду. Циркуляцию теплоносителя по теплоизолированным теплопроводам диаметром до 1400 мм, которые прокладывают под землей в непроходных и полупроходных каналах, в проходных коллекторах и без каналов, а также над землей на опорах, обеспечивает насосная станция источника тепловой энергии. Поскольку в системах отопления жилых и общественных зданий температура теплоносителя не должна превышать обычно 105С⁰, к высокотемпературной воде из тепловых сетей с помощью насоса или водоструйного элеватора подмешивается охлажденная вода из обратного теплопровода местной системы отопления. Такая схема подключения к тепловым сетям называется зависимой. 

      Открытая  водяная система теплоснабжения.

      Открытая  водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая  в тепловой сети, частично или полностью  отбирается из системы потребителями теплоты.

      Открытые  системы теплоснабжения имеют следующие  недостатки:

      Основной  особенностью открытых систем теплоснабжения является разбор сетевой воды из тепловой сети для горячего водоснабжения. Это позволяет использовать для горячего водоснабжения в больших количествах отходящие теплые воды с температурой 15—30 °С, имеющиеся на электростанциях (охлаждающая вода конденсаторов турбин, охлаждающая вода топочных панелей) и на многих промышленных предприятиях. В закрытых системах теплоснабжения возможность использования этой воды весьма ограниченна, так как расход на подпитку, для которой эта вода может быть применена, обычно не превышает 0,5—1 % расхода циркулирующей воды.

      Использование отходящей от ТЭС теплой воды в открытых системах дает экономию топлива и снижает стоимость горячего водоснабжения.

      В открытых системах упрощается оборудование абонентских вводов и абонентских установок горячего водоснабжения, так как отпадает необходимость применения на вводе водо-водяных подогревателей. При отсутствии у абонента внутренней разводки горячего водоснабжения в некоторых случаях используются для этой цели подающие трубопроводы отопительной установки. Однако такая схема горячего водоснабжения не может быть рекомендована, так как отбираемая для горячего водоснабжения вода не имеет в этом случае постоянной температуры. В отдельные периоды температура ее значительно ниже 60 °С.

      Местные установки горячего водоснабжения в открытых системах теплоснабжения не подвергаются зашламлению и коррозии, так как подпиточная вода до подачи в сеть проходит предварительную обработку — химиочистку и деаэрацию.

      В открытых системах для этой цели приходится сооружать мощные водоподготовительные установки. 

      Для системы горячего водоснабжения, теплоснабжения допускается иметь температуру воды не ниже 50°С и не выше 60°С. В этих условиях после проведения ремонтных работ или устранения аварийных ситуаций в системах необходимо поддерживать температуру на уровне 75°С в течение 48 часов. 
 
 

      Теплоснабжение  и горячее водоснабжение имеет следующие основные этапы.

1. Теплоэлектроцентраль - предприятие, производящее электрическую и тепловую энергию.
2. Центральный тепловой пункт - тепловой пункт, обслуживающий два и более зданий.
3. Жилой дом - является основным потребителем тепловой энергии, а также горячего и холодного водоснабжения.

      Также в процесс входят насосная станция, станция очистки, котельная установка  которые могут являться либо отдельными предприятиями либо структурными подразделениями  ТЭЦ или ЦТП. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание  технологического процесса

Основными элементами насосной станции являются:

     Сетевые насосы, регулирующая, запорная и предохранительная  арматура, грязевик, контрольно-измерительные  приборы.

Сетевые насосы предназначены для работы на чистой воде с содержанием твердых 
включений не более 5 мг/кг с размером частиц до 0,2 мм. На ЦТП-2 установлено 4 
насосных агрегата.

Техническая характеристика СЭ 800-100 

Расход воды

Напор

Рабочее давление

на входе не более

Число оборотов 

Температура перекачиваемой

воды не более

КПД не менее 

Расходы воды на охлаждение

уплотнителей  и подшипников

(Р=3,5 кГс/см², Т=33°С) 

Диаметр рабочего колеса 
 

- м /час

-м

кГс/см 

об/мин 

- ⁰С 
 

- % 

- м³/час 
 
 
 
 

- мм 
 

- 800

- 100

-11 

- 1500 

- 180 
 

- 80 

- 3   
 
 
 
 

- 415 
 

 Электродвигатель  типа А4-355х-4УЗ

Напряжение                                            - В                                  - 6000

Число оборотов                              -об/мин                                  - 1480

Мощность                                          -кВт                                   -315

Ток                                                      - А                                               - 36

Соs φ = 0,89

КПД                                                      - %                                                -94,5

Вес                                                      -кг                                                -1450

 Насосы  изготовлены в 1980г на заводе в  г.Сумы.

 Базовая деталь насоса - чугунный корпус с горизонтальным разъемом. Входной и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса, что дает возможность производить разборку насоса без демонтажа трубопроводов. Патрубки направлены в противоположные стороны. Корпус насоса имеет переводную трубу для подвода воды от первой ко второй ступени насоса. По разъему корпуса устанавливается паронитовая прокладка. Шпильки по разъему затягиваются колпачковыми гайками для предотвращения просачивания горячей воды по резьбе шпильки. В корпусе насоса предусмотрены камеры для концевых уплотнителей и фланцы для крепления корпусов подшипников. Ротор насоса представляет собой самостоятельный сборочный элемент. Рабочие колеса двустороннего хода упираются в выступы вала и фиксируются в осевом направлении через втулки круглыми гайками. В местах сальниковых уплотнений на валу располагаются защитные втулки из хромистой стали. Втулки сальников от проворачивания фиксируются шпонками. Опорами ротора служат подшипники качения. Со стороны приводя - опорный подшипник № 314 по ГОСТ 8338-57, со стороны свободного конца -радиально-упорный двухрядный шарикоподшипник № 3086313 по ГОСТ 832-66. Смазка подшипников - кольцевая, маслом - "турбинное-22". В корпусах предусмотрены змеевики для водяного охлаждения. Сальники с мягкой набивкой АГ-1 сечением 13x13. Набиваются сальники отдельными кольцами. Направление вращения насоса правое (со стороны привода по часовой стрелке). 

      Регулирующие  клапаны с мембранным гидроприводом  типа РК-1 применяются в качестве запорных органов в гидравлических регуляторах вместе с регулирующими приборами РД-ЗА и РД-ЗМ.

Характеристика  клапанов РК-1

Примечание: kv_о - расход воды через полностью закрытый регулирующий орган при перепаде давления на нём 1кГс/см². 
 

      Грязевики предназначены для очистки воды в системах теплоснабжения от 
взвешенных частиц грязи, песка и других примесей. Устанавливаются на обратном 
трубопроводе перед циркуляционными насосами - 1 шт. 

    Задвижки  стальные:

с электроприводом                       -Ду500 мм - 5 шт

с электроприводом                        -Ду400мм - 10шт

с электроприводом                        -Ду250 мм - 4 шт 
с ручным приводом                       -ДуЗ00 мм - 1 шт

с ручным приводом                       -Ду250 мм - 6 шт

с ручным приводом                       -Ду150 мм - 5 шт

с ручным приводом                        -Ду100 мм - 7 шт

с ручным приводом                        -Ду50 мм    - 3 шт

с ручным приводом                        -Ду40 мм    - 2 шт 

     Клапана регулирующие:

РК-1  Ду500 мм   2 шт  ход 44±3мм

РК-1  Ду200 мм   1 шт  ход 86±3мм 

     Клапана предохранительные:

Клапан предохранительный пружинный

- Ду100 мм - 3 шт

Сбросной быстродействующий  клапан 
СБК с гидрореле - Ду300 мм - 1 шт

     СБК и предохранительные клапана  служат для защиты теплосети города от повышенного давления, СБК и  предохранительные клапана настраивают  на давление срабатывания 3,8кГс/см² и 4,0кГс/см² соответственно, перед отопительным сезоном, а затем периодически по графику проверяют на срабатывание:

СБК - 2 раза в  месяц;

ПК - 1 раз в  два месяца.

     Клапаны обратные:

Ду500 мм - 1 шт

Ду400 мм - 4 шт

Ду250 мм - 1 шт

     Регулятор подмеса РП-1 применён кран регулирующий (клапан регулирующий поворотно-золотниковый) Ду250мм серии 6с-8-3 (код ОКП 374255702101) на Ру=64кГс/см² с площадью проходного сечения — 140см² и пропускной способностью 348м³/час.

     Щит управления насосными агрегатами и задвижками - 1 шт.

На щите управления смонтирована световая и звуковая технологическая  сигнализация:

     Кран-балка  электрическая грузоподъёмностью 3,2т- 1 шт. (в маш.зале). 

Обслуживание, эксплуатация насосной станции.

Пуск  насосной станции с началом отопительного  сезона.

     Давление  на ГВС в теплосети города должно выдерживаться рабочее в пределе 
4,8 кГс/см². Трубопроводы на насосной станции должны быть заполнены водой.

          Насосы, находящиеся  в резерве, должны быть всегда готовы к пуску. Перед 
пуском необходимо выполнить следующие операции:

• Убедиться в заполнении насосов сетевой водой, выпустив воздух из корпусов 
  через воздушники.
• Проверить исправность насосов, достаточность сальниковых уплотнений и их 
  затяжку путем визуального осмотра.
• Проверить подачу принудительного охлаждения на сальники и корпуса 
  подшипников насосов, а также положенный уровень масла в них.
• Проверить наличие ограждения полумуфт сочленения эл.двигателей с 
  насосами: заземление эл-двигателей.
• Проверить положение арматуры, при этом задвижки на всасе насосов должны 
  быть открыты, на напоре насосов закрыты.

     Собрать предпусковую схему на насосной станции  для этого закрыть задвижки: 
Д-1; Д-2; М-2; М-2Б; Н-1; Н-2; Но; Н-4; П-4; П-2; П-1; М-1АБ; М-1; М-1Б. 
Открыть задвижки: ПС-1; ОС-2; ВС-1; ВС-2; ВС-3; ВС-4; ОС-4; М-4Б; М-4; М-ЗБ; 
М-3; М-1А; М-1БА; ПС-3; П-3.

     Перевести ГВС города через РК-1 для этого  необходимо постепенно открывать 
М-1Б с одновременным закрытием Г-5. При недостаточности пропускной 
способности М-1Б приоткрыть М-1 вручную. Открыть М-2Б.

     Включить  эл.двигатель пускаемого насоса.

     Приоткрыть  задвижку на напоре пускаемого насоса и наполовину загрузить 
насос. Приоткрыть РП-1 на 20% и постепенно П-1 и с последующим 
приоткрытием М-1 Б и М-2 установить циркуляционный режим в отопительных 
системах потребителей.

     Выдерживать располагаемый напор: при этом Рз на город в пределах 5,0-5,5кГс/см² и Р₄ из города в пределах 2,0-2,5 кГс/см².

     При пуске насоса с началом отопительного сезона с выборочным открытием 
городских систем теплопотребления и с последующим открытием остальных 
при наличии акта готовности теплового пункта на насосной станции может 
иметь место режим с пониженным расходом теплоносителя и с уменьшением 
давления на всасе насосов (менее 0,5 кГс/см²). В результате этого необходимо 
приоткрыть линию рециркуляции через Г-3; Г-4 для повышения этого давления 
и устойчивой работы насоса в пределах характеристики. По мере увеличения 
расходов теплоносителя и повышения давления на всасе насоса линия 
рециркуляции закрывается.

     При повышении расхода и нагрузки в городской теплосети установить Рз на 
город = 7,2 кгс/см², Р₄ из города = 1,7 ктс/см².

     Установить  температурный режим согласно температурного графика по 
согласованию с диспетчером ЦТС через линию подмеса РП-1, П-1 и П-3 путем 
плавного регулирования регулятором подмеса РП-1. При этом задвижки П-1 и П-3 должны быть полностью открыты. Задвижка П-2 закрыта. При неисправном регуляторе подмеса, а также при недостаточной пропускной способности РП-1. температурный режим регулировать задвижкой П-2.

     При увеличении расхода теплоносителя  в прямом и обратном трубопроводе 
городских теплосетей до 500т/час, включить в работу регулирующие клапаны 
РК1 и РК2 путем открытия вентилей на рабочей воде соответствующих клапанов, после чего магистральные задвижки М-1, М-2 и напорная задвижка насоса должны быть полностью открыты.

      Останов насосной станции по окончанию отопительного  сезона.

      Останов насосной станции во время отопительного сезона по заявке (для производства ремонтных работ на тепловых сетях, оборудовании насосной, в связи с критическим уровнем БПТ); производится в следующем порядке.

      Убедиться, что задвижки М-1БА; М-1Б; М-2Б полностью открыты.

      Убедиться в правильности сборки схемы обеспечения  ГВС города : (при Т1 в 
прямой магистральной теплосети менее 85°С должны быть открыты Г-1; Г-3), 
(при Т1 в прямой магистральной теплосети 85°С и более должны быть открыты 
Г-2; Г-3).

      Прикрывая магистральную задвижку М-1 постепенно снизить Рз на город до 5,5 кГс/см² и Р₄ до 0,5 кГс/см² с уменьшением расхода сетевой воды. Задвижка М-1 может полностью закрыться ввиду небольших расходов сетевой воды и большого диаметра Ду 150мм М-1Б; М-1БА.

      Постепенно  закрывая задвижку на напоре отключаемого насоса разгрузить сетевой насос Рз=5,5 кГс/см²; Р₄=2,5 кГс/см²; G₂=400-500т/час;

      Закрыть задвижку М-1: постепенно прикрывая  М-1Б и напорную задвижку 
отключаемого насоса до Рз=3,5 кГс/см². Р₄=2,5 кГс/см², разгрузить его наполовину (контроль по амперметру I=23-24А). Закрыть РП-1: П-1: М-2.

      Закрыть М-1Б. Когда давление в теплосетях города снизится до 2,0 кГс/см² закрыть напорную задвижку отключаемого насоса. Закрыть М-2Б.

      Отключить электродвигатель отключаемого насоса.

      Плавно  подать теплоноситель на ГВС города с Р=3,0 кГс/см² (при Т1 менее 85°С 
приоткрытием М-1Б или по линии Г-1: приоткрытием Г-7; Г-3); (при Т1 85°С и 
более приоткрытием М-1Б и по линии Г-2; приоткрытием Г-7; Г-3) снизить Т1 на 
ГВС города до 75°-85°С.

      Плавно  поднять давление ГВС на город  до 4,0 кГс/см², приоткрыть Г-5 
«закрыть» Г-7. Включить в работу РК-3 и поднять при помощи РК давление ГВС на город до 4,8 кГс/см².

      Для сохранения целостности сальниковой  набивки закрыть ВС-1; ВС-2; ВС-3; 
ВС-4..

      Примечание:

      Переход на летний режим работы городских  теплосетей производится по окончании  отопительного сезона на основании телефонограммы переданной МУП ЧКТС Муниципальное Унитарное Предприятие Чайковские Коммунальные Тепловые Сети) и согласованной с городской администрацией по распоряжению гл.инженера ТЭЦ. Гидравлический и температурный режимы в теплосетях выдерживается согласно утвержденной программы работы теплосети ТЭЦ-город.

      Пуск  насосной станции после вынужденного останова, связанного с ремонтом трубопроводов, оборудования или другим причинам во время отопительного сезона.

      Пуск  насосной станции после произведенного ремонта в городских тепловых 
сетях производится после получения от МУП ЧКТС телефонограммы, 
подтверждающей готовность сетей к приему тепла и согласуется с НСС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Составление и анализ структуры  системы автоматизации 

    АСУ ТП предназначена для эффективного управления технологическим оборудованием Центрального теплового пункта. При модернизации ЦТП следует четко определить назначение системы:

• автоматическое поддержание заданного давления воды в прямом и обратном трубопроводе;
• дистанционное управление работой насосов и задвижек;
• визуализация технологического процесса на рабочем месте оператора;
• сбор, обработка и выдача статистических данных об объемах перекачанной воды и статусе насосных агрегатов;
• заданную температуру в системе отопления в зависимости от температуры окружающего воздуха;