Разработка автоматизированной системы управления водогрейными котлами для увеличения КПД
Введение
В настоящее время человек повсеместно и широко использует не только электрическую энергию, но и тепловую. Для нормального функционирования общества, в жилых домах, офисных зданиях и различных помещениях и обеспечения комфортных условий, необходимо чтобы все помещения отапливались и снабжались горячей водой (для бытовых целей). В связи с тем, что это непосредственно влияет на здоровье человека. На данный момент, в современных государствах, необходимые температурные режимы в различного рода помещениях и зданиях нормируются законодательно стандартами и санитарными правилами.
В данной работе рассматривается задача оптимального управления системы теплоснабжения с двумя источниками теплоты расположенных территориально в отдалении друг от друга. Критерием оптимальности выступает максимум суммарный КПД источников теплоты.
Для выполнения данной задачи была реализована программа автоматического поиска максимума суммарного КПД при заданных характеристиках источника теплоты и
Содержание
Введение 14
1 Системы теплоснабжения 15
2 Виды систем водяного отопления 18
2.1 Системы с естественной циркуляцией 19
2.2 Системы с принудительной циркуляцией 20
3 Согласованное управлением энергетическими объектами с технологической связью 21
3.1 Задача оптимизации режима работы двух котлов 22
4 Водогрейный котел на газовом топливе 26
4.1 Технологическая схема 26
5 Автоматизация котельной установки 29
5.1 Требования к автоматизированной системе 30
5.2 Требования к техническому обеспечению 31
5.3 Функциональная схема автоматизации 32
5.4 Структурная схема АСУ ТП 35
5.5 Разработка экранной формы 38
6 Подбор технических средств автоматизации 42
6.1 Выбор контроллерного оборудования 42
6.2 Выбор датчика избыточного давления природного газа 44
6.3 Выбор датчика температуры теплоносителя 47
6.4 Выбор расходомера газа 49
6.5 Дутьевой вентилятор и дымосос 50
6.6 Регулирующий клапан 53
6.7 Датчик тяги 55
7. Анализ способов определения коэффициента избытка воздуха 58
7.1 Принцип работы датчика хемилюминесценции 59
8. Анализ водогрейного котла как объект управления 60
8.1 Моделирование САР поддержания соотношения «воздух-газ» 63
9 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 66
9.1 Организация и планирование работ 66
9.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 72
9.3 Оценка экономической эффективности проекта 78
10 Социальная ответственность 81
10.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 82
10.2 Производственная безопасность 84
10.3 Экологическая безопасность 93
10.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 94
10.5 Выводы по разделу «Социальная ответственность» 94
Заключение 96
Список литературы 97
Приложение А (справочное) Development of an automated hot water boiler control system 99
Приложение Б (обязательное) Листинг программы поиска максимума КПД 114
Список литературы
1. С.А. Чистович Технологические схемы систем, теплоснабжения и отопления [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3766. –Дата обращения 13.02.2020.
2. Основные виды систем водяного отопления [Электронный ресурс] // Евростройка и евроремонт: [сайт] – Режим доступа: http://eurostrojka.net/page/osnovnye-vidy-sistem-otoplenija-chastnogo-doma. – Дата обращения 26.02.2020.
3. К.И. Ященко Автоматическое управление городской котельной с водогрейными котлами типа КВГ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ea.donntu.org:8080/bitstream/123456789/30842/1/3_Ященко_Федюн_Авто матическое_управление%20%281%29.pdf. – Дата обращения 05.03.2020.
4. СНиП II-35-76 «Котельные установки»
5. ГОСТ 21.208-2013 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах»
6. МИ-2825-2003 «Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Системы измерений количества и показателей качества нефти. Метрологические и технические требования к проектированию»
7. Y. Hardalupas Chemiluminescence sensor for local equivalence ratio of reacting mixtures of fuel and air (FLAMESEEK) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431103003740. – Дата обращения 03.05.2020.
8. А.А. Сидорова Выбор эффективного метода настройки ПИД-регулятора [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/46585/1/conference_tpu-2017-C04_p175176.pdf. – Дата обращения 20.03.2020.
9. Считаем экономию: повышение КПД вашего котла за счет повышения эффективности использования топлива [Электронный ресурс] // Первый инженер [сайт] – Режим доступа: https://1-engineer.ru/schitaem-ekonomiyupovyshenie-kpd-vashego-kotla-za-schet-povysheniya-effektivnosti-ispolzovaniyatopliva/. – Дата обращения 20.04.2020.
10. Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 07.03.2017) "О промышленной безопасности опасных производственных объектов".
11. ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».
12. СП 89.13330.2012 «
Функциональные схемы автоматизации используются для отображения основных технических решений, применяемых в процессе проектирования систем автоматизированного управления технологическими процессами. основное и вспомогательное оборудование вместе с встроенными в него регулирующими и запорными органами в данных системах является объектом управления.
Функциональная схема – это технический документ, который определяет функционально блочную структуру контуров управлениями технологическим процессом. Также на функциональной схеме автоматизации отображаются приборы и средства автоматизации, которыми оснащен объект управления.
Все элементы системы управления показаны как условные изображения, их объединяют в единую систему линиями функц