Щиты управления и схемы теплотехнического контроля реферат

Обновлено: 30.06.2024

В энергетических установках теплотехнические измерения служат для непрерывного производственного контроля за работой оборудования и называются теплотехническим (тепловым) контролем. Наряду с этим они широко применяются для проведения испытаний оборудования и выполнения научно-исследовательских и наладочных работ.

Современная тепловая электростанция является большим и сложным промышленным предприятием, вырабатывающим электрическую и тепловую энергию за счет сжигаемого в нем топлива 1 .( 1 Производство электрической и тепловой энергий на атомных электростанциях связано с расщеплением атомов радиоактивных веществ.).

а) Назначение теплотехнического контроля

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей на основном и вспомогательном оборудовании электростанции устанавливается значительное количество приборов теплотехнического контроля. Большинство из них имеет дистанционную передачу показаний на щиты управления агрегатами.

При эксплуатации тепловой части электростанции производятся измерения ряда основных величин (давления, температуры, расхода и пр.) следующих рабочих веществ:

пара свежего, вторично перегретого, отборного и отработавшего в турбине;

воды питательной, охлаждающей, химически очищенной, продувочной, сетевой и конденсата;

дымовых газов в топке и газоходах котлоагрегата;

воздуха атмосферного и поступающего в топку котлоагрегата, а также воздуха или водорода, служащего для охлаждения турбогенератора;

масла в системах смазки турбоагрегата, насосов, вентиляторов, дымососов, мельниц и в системе регулирования турбины;

топлива твердого, жидкого и газообразного.

Осуществляются также измерения температуры металла труб котлоагрегатов, частей турбин и т. п.

Главной обязанностью дежурного персонала электростанции является обеспечение надежной и рациональной ее эксплуатации. Успешное выполнение этих задач, а также организация технического учета работы оборудования невозможны без повседневного контроля, осуществляемого посредством измерительных приборов различного назначения.

Теплотехнический контроль на электростанциях позволяет обеспечить:

надежную и безопасную эксплуатацию установок;

экономически наивыгоднейший режим работы оборудования;

организацию технического учета работы агрегатов и электростанции в целом.

Надежная и безопасная эксплуатация электростанции определяется главным образом исправным состоянием и безаварийной работой ее оборудования.

Непрерывный контроль давления, температуры и расхода рабочих веществ, наблюдение за уровнем воды в барабане котлоагрегата и подогревателях, частотой вращения вала турбины, качеством воды и пара и т. п. позволяют обеспечить надежность работы оборудования и безопасность его обслуживания.

Так, например, контроль качества питательной воды и вырабатываемого котлоагрегатом пара необходим для того, чтобы не допустить отложения солей в перегревателе, регулирующих клапанах и лопатках турбины, вызывающего пережог труб перегревателя и понижение мощности и экономичности турбоагрегата. Измерение содержания кислорода в конденсате и питательной воде позволяет предотвратить коррозию оборудования и т. д.

В ряде случаев измерительные приборы, предназначенные для обеспечения надежной и безопасной работы оборудования, одновременно воздействуют на устройства светозвуковой сигнализации о недопустимом отклонении параметра, что облегчает дежурному персоналу предупреждение и ликвидацию аварий.

Экономическим показателем работы электростанции, как известно, является ее к. п. д., зависящий от удельных расходов топлива на выработку электрической и отпущенной потребителю тепловой энергии. Повышение к. п. д. электростанции достигается главным образом путем снижения тепловых потерь котлоагрегатов и турбин и уменьшения расхода электрической и тепловой энергии на ее собственные нужды.

Технический учет на электростанциях осуществляется преимущественно при помощи самопишущих и интегрирующих приборов, объективно отображающих работу обслуживаемого ими оборудования.

б) Организация теплотехнических измерений

Повседневное обслуживание установленных на электростанции приборов теплотехнического контроля и устройств автоматизации тепловых процессов производится цехом тепловой автоматики и измерений (ТАИ).

Цех ТАИ является местным органом ведомственной метрологической службы, осуществляющим надзор за теплоизмерительным хозяйством электростанции. В ведении цеха находятся все имеющиеся на станции теплотехнические измерительные приборы и устройства тепловой автоматики.

Цех ТАИ обеспечивает правильную и надежную работу измерительных приборов путем наблюдения за их состоянием, обслуживания, поверки и ремонта. Для выполнения этих задач цех имеет оперативно-эксплуатационную, контрольно-поверочную и ремонтно-наладочную группы и ряд соответствующих лабораторий (давления, расхода и уровня, термометрии и др.). Для получения права производства поверки и ремонта средств измерений цех ТАИ проходит регистрацию в органах Госстандарта СССР.

Для обслуживания приборов и наблюдения за их работой оперативно-эксплуатационная группа устанавливает круглосуточное дежурство.

Контрольно-поверочная группа цеха периодически, по утвержденному графику, производит поверку приборов как, на месте установки, так и в лабораториях. Для этой цели лаборатории цеха оснащены образцовыми и лабораторными приборами, испытательными стендами и поверочными приспособлениями.

Ремонт и регулировка измерительных приборов производятся ремонтно-наладочной группой цеха при повреждении их, а также в случае снижения точности показаний за допускаемые пределы. Обычно ремонтно-паладочная группа состоит из нескольких бригад, каждая из которых производит ревизии, планово-предупредительный и текущий ремонты соответствующих приборов.

Для ремонта приборов и авторегуляторов цех ТАИ обычно имеет небольшие мастерские - слесарно-мехаиические и точной механики. Вследствие токсичности паров ртути ремонт приборов с ртутным заполнением (и вредными реактивами) производится в специально оборудованном, изолированном и снабженном вентиляцией помещении цеха.

Цех ТАИ обеспечивает также производственные подразделения станции необходимой измерительной аппаратурой для проведения работ по наладке и испытанию оборудования.

В цехе хранятся паспорта и карточки на все имеющиеся на электростанции теплотехнические измерительные приборы. В карточку, являющуюся постоянно действующим документом, характеризующим состояние прибора в процессе эксплуатации, цехом вносятся технические данные о приборе, результаты поверок, сведения о ревизиях и ремонте, перестановках и др. В цехе находятся также схемы теплотехнического контроля оборудования электростанции, принципиальные и монтажные схемы установленных на электростанции приборов и инструкции, описывающие устройство, правила установки, обслуживания и поверки приборов.

При районных энергетических управлениях крупных энергосистем организуется центральная служба тепловой автоматики и измерений (ЦСТАИ). Эта служба руководит работой цехов ТАИ электростанций, оказывает им техническую помощь по наладке приборов и авторегуляторов, а также по внедрению новой аппаратуры, следит за работой цеха как местного органа ведомственной метрологической службы и организует в центральных мастерских и лабораториях энергосистемы капитальный ремонт и поверку сложных приборов.

Жилые здания, общественные и промышленные сооружения имеют сложные инженерные системы. Для правильной организации работы этих систем требуется монтаж щитов управления. Их установка позволяет координировать работу исполнительных механизмов, участвующих в ходе технических процессов. Щит управления оборудованием характеризуется особенностями конструкции, назначения и комплектации.

Назначение щита управления

Щит управления требуется для автоматизациии контроля технологических процессов. Назначение щита управления:

контроль работы механизмов, которые входят в состав инженерных систем;
предохранение устройств от короткого замыкания, перегрева и других технических отказов в процессе эксплуатации;
дистанционная настройка мощности и производительности оборудования;
программирование логики работы отдельных подсистем и всей системы;
диагностика состояния оборудования.

При наличии СМИС на предприятии, в жилом или общественном зданиипроводитсяавтоматический контроль работоспособности элементов инженерных систем.

Особенности устройства

Устройство шкафа управления выпускается в различных конструктивных вариантах, отличающихся размерами, назначением, степенью автоматизации и безопасности. Щиты автоматизации устанавливаются в технических помещениях, в щитовыхили в помещениях диспетчерских.

При выборе щита управления учитывается степень пылевлагозащиты и безопасность эксплуатации. Особенности устройств шкафа управления:

особо важные приборы снабжаются цифровой и световой индикацией;
устройства, которые отвечают за работу самых главных механизмов, имеют ручные органы управления на двери шкафа управления;
в щите устанавливаются устройства, которые отвечают за работу вентиляции;
элементы управления должны быть понятны, чтобы даже не разбирающийся в электронике человек, смог отключить нужное устройство при аварии.

Цена на щит управления зависит от многих факторов. Дорогой и сложный щит потребуется для крупных производственных зданий, а более простой и доступный по цене – для жилых.

Конструкция и комплектация

Щит управления конструктивно представляет собой корпус из металла или пластика, внутри которого расположены:

пуско-регулирующая аппаратура: автоматические выключатели, контакторы, реле и т.д.;
блоки питания;
контроллеры;
модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов;
коммуникационные модули;
преобразователи и другие элементы.

Защитные комплектующие страхуют от нештатных ситуаций, обеспечивают подачу звуковых и световых сигналов.

Схемы внешних подключенийщита управления

Электрические схемы внешних подключений применяются для отображения соединения датчиков и исполнительных механизмов с щитом управления. Схема для каждой конструкции выполняется на отдельном листе.

Если щит управления выполнен из нескольких частей, он называется многосекционным. Многосекционные щиты легко собираются и разбираются на нужные для транспортировки части, а схема щита управленияпозволяет выполнить сборку, обслуживание и ремонт.

Шкаф управления – сложная конструкция, в которой может разобраться только высококлассный инженер. Он занимается построением электрической схемы и выбором подходящего оборудования для каждого конкретного объекта. Существует различные способы выполнения монтажных электрических схем. Соблюдение технологии построения электрической схемы позволяет:

минимизировать риск поражения током и короткого замыкания;
обеспечить беспроблемную и длительную работу всего оборудования;
упростить процесс монтажа электрических приборов.

Монтаж и обслуживание шкафа автоматизации и управления рекомендуется доверить профессиональным инженерам.

В компрессорных станциях с большим количеством компрессорных установок и измерительных приборов трудно контролировать работу каждой компрессорной установки по показаниям местных приборов. Для сокращения штатов и удобства наблюдения целесообразно сосредотачивать контрольно-измерительные приборы в определенных пунктах контроля и управления, размещая их на специальных теплотехнических щитах.

Применяются индивидуальные, групповые, блочные и центральные теплотехнические щиты.

Индивидуальные, групповые и блочные теплотехнические щиты контроля и управления должны устанавливаться в машинном зале компрессорной станции в пунктах пребывания дежурного персонала.

В крупных компрессорных станциях устанавливаются центральные щиты, на которых сосредотачиваются приборы контроля за работой всех компрессорных установок.

По своему устройству теплотехнические щиты бывают шкафными (закрытыми) и панельными (открытыми). Щиты устанавливаются на полу (полногабаритные) или крепятся на стене (малогабаритные). Малогабаритные щиты приспособлены только для индивидуальных компрессорных установок.

Щиты изготовляются из листовой стали толщиной 3-4 мм.

Схема теплотехнического контроля выполняется обычно на базе принципиальной технологической схемы, на которой посредством общепринятых условных обозначений указывается размещение необходимых контрольных и измерительных приборов, а также устройств сигнализации.

На схемах теплотехнического контроля работы компрессорной установки указываются: количество и расположение мест измерения; род измеряемых величин (давление, температура, расход), количество и тип вторичных измерительных приборов и датчиков; пункты установки вторичных приборов и датчиков; параметры или пределы измерения приборов; количество и местонахождение (на щите или пульте) переключателей и кранов для соединения измерительных приборов; размещение аппаратуры технологической сигнализации и т.п.

Часть приборов устанавливается по месту, т.е. непосредственно на оборудовании, а часть выносится на щит контроля управления. Расположение контрольно-измерительных приборов на щите показано на рис.2.

B компрессорных станциях, где применяются схемы автоматики расстановка контрольно-измерительных приборов, должна быть увязана с приборами автоматики.

Все установленные на станции контрольно-измерительные приборы можно разделить на указывающие (милливольтметры, логометры, амперметры и вольтметры, указывающие и сигнализирующие электроконтактные манометры, манометрические термометры) и контрольно-релейные (температурные реле и реле давления), а также самопишущие (манометры, расходомеры).

Для привлечения внимания дежурного персонала к ненормальностям в состоянии оборудования или технологических параметров служит предупреждающая и аварийная сигнализация.

Предупреждающая сигнализация подается продолжительным звонком и включением соответствующей лампы на сигнальном табло при:

1) нагреве коренных подшипников свыше 60-65°;

2) снижении давления масла в циркуляционных системах смазки до величины менее 0,5-1 кГ/см 2 ;

3) давлении воздуха в промежуточном охладителе при установившемся режиме работы ниже 1,2 или выше 2,8 кГ/см 2 ;

4) исчезновении напряжения на панелях автоматики;

5) автоматическом вводе резервного насоса;

6) отклонении уровня воды в бассейнах градирен на 200 мм выше или ниже заданной величины.

Аварийная сигнализация подается прерывистым звонком во всех случаях аварийного отключения компрессоров. Звуковые сигналы выключаются централизованным нажатием специальной кнопки. Световые сигналы остаются до устранения причины, вызвавшей их появление.

Принципиальная технологическая схема теплотехнического контроля и сигнализации для одной компрессорной установки приведена на рис.3 где:

Рис.2.Расположение контрольно-измерительных приборов на щите типа ЩП-ПД для контроля и управления одной компрессорной установкой с компрессором марки 160 В-20/8

Рис.3. Принципиальная технологическая схема теплотехнического контроля и сигнализации компрессорной установки.

Параметры, наблюдение за которыми необходимо для правильной и экономичной работы систем вентиляции должны контролироваться показывающими приборами, причём на щиты автоматизации рекомендуется выносить только приборы контроля основных параметров, отображающих работу систем в целом. Приборы контроля промежуточных параметров, характеризующих работу отдельных элементов и узлов систем, должны устанавливаться по месту.

Параметры, необходимые для учёта и анализа работы оборудования, должны контролироваться самопишущими приборами, а параметры, отклонение которых от нормы может привести к аварийному состоянию оборудования, браку продукции или к нарушению технологического процесса - сигнализирующими приборами.

При дистанционном контроле нескольких однотипных параметров рекомендуется использовать общий многоточечный показывающий или самопишущий прибор. С целью сокращения габаритов щитов контроля и автоматизации следует применять малогабаритные измерительные приборы.

Для контроля параметров измерение которых необходимо при наладке систем автоматического регулирования установок вентиляции и производстве испытаний, надлежит предусматривать устройства для монтажа и подключения переносных измерительных приборов (отбойные устройства, бобышки, карманы и т. п.)

В системах приточной вентиляции следует устанавливать приборы контроля для измерения температуры воздуха в обслуживаемых помещениях, приточного и наружного воздуха и параметров теплоносителя.

3.4 Автоматическое регулирование систем вентиляции

Выбор системы автоматического регулирования по алгоритму управления (позиционное, пропорциональное, пропорционально - интегральное и т. п.) зависит от требований к точности поддержания регулируемых параметров, динамических свойств объектов регулирования и регуляторов, назначения систем, а также технической и экономической целесообразности.

Если перерывы в работе систем вентиляции в течении длительного времени недопустимы, то следует предусматривать в системах регулирования специальные устройства (байпасные панели, кнопки управления и т. д.) позволяющие осуществлять дистанционное ручное управление исполнительными механизмами.

Системы приточной вентиляции следует оснащать приборами регулирования температуры приточного воздуха.

Заданную температуру воздуха в помещениях, обслуживаемых системами приточной вентиляции, поддерживают изменением или температуры приточного воздуха (качественный метод), или его количества (количественный метод) или применяя оба эти методы.

Автоматическое регулирование температуры воздуха в системах приточной вентиляции производят или смешиванием наружного и рециркуляционного воздуха, или изменением тепло- производительности калориферов или используя оба этих способа.

Смешение различных количеств наружного и рециркуляционного воздуха в системах приточной вентиляции следует производить проходными воздушными клапанами (заслонками).

Изменять тепло-производительность калориферов в системах приточной вентиляции рекомендуется, как правило регулирующим клапанам на обратной линии теплоносителя при теплоносителе воде.

Способ изменения производительности вентилятора с помощью клапана направляющего аппарата, устройства для изменения числа оборотов вентилятора зависит от требуемого диапазона регулирования и производительности вентилятора; при этом следует отдавать предпочтение направляющим аппарата для вентиляторов одностороннего всасывания и индукторным муфтам скольжения для вентиляторов двустороннего всасывания.

Датчики для регулирования температуры воздуха помещений следует устанавливать в характерных точках обслуживаемых помещений, но допускается также установка датчиков и в рециркуляционных каналах, если параметры рециркуляционного воздуха не отличаются от параметров воздуха в помещении или отличается на постоянную величину и если это не внесёт существенных погрешностей в процесс регулирования.

Датчики не должны подвергаться воздействию тепла от нагретых поверхностей и устанавливаться в местах с недостаточной циркуляцией воздуха и в зоне непосредственного воздействия потока приточного воздуха.

3.5 Автоматическая защита оборудования и блокировки

С целью повышения надёжности работы вентиляционных систем и установок следует предусматривать автоматическую защиту оборудования и блокировки.

Автоматическую защиту калориферов от замораживания необходимо осуществлять при выключенной системе, если возможно проникание в калорифер воздуха с отрицательной температурой, и при работающей системе, если возможно падение давления или нарушение температурного графика сетевой воды при отрицательной температуре воздуха, поступающего в калорифер.

В случае снижения температуры воздуха перед калорифером до 3 °С датчик открывает регулирующий клапан на теплоносителе и закрывает его, если температура воздуха перед калорифером окажется выше 3 С независимо от действия других регуляторов, соединённых с клапаном.

Для предохранения калориферов от замерзания в момент запуска системы предусматривается предварительное открытие клапана на теплоносителе, с помощью которого прогреваются калориферы до открытия клапана (заслонки) в канале наружного воздуха и включения вентилятора.

Защиту калориферов при неработающей системе можно также осуществлять периодически открытием клапана по импульсу датчика, установленного в трубопроводе обратной воды, если температура обратной воды падает ниже 30 С.

Для осуществления этого способа защиты калорифера при остановленной системе необходимо обеспечивать минимальный пропуск (протечку) теплоносителя через калорифер, для чего параллельно регулирующему клапану подключают обводную линию с установленной на ней Шайбой (на схеме не показано).

Защиту калориферов при работающей системе осуществляется датчиком температуры, сигнализирующим об аварии или отключающим установку и открывающим регулирующий клапан при снижении температуры воды в обратном трубопроводе до 30 ° С

При температуре воздуха, поступающего в калорифер, выше 3 С датчик температуры обратной воды должен быть отключен датчиком температуры воздуха перед калорифером.

Автоматическую защиту калориферов от замораживания необходимо . проектировать для местностей с расчётными наружными температурами холодного периода года - 5 С и ниже (расчётные параметры. В системах вентиляции следует, как правило блокировать исполнительные механизмы клапанов (заслонок) наружного и выбрасываемого воздуха, а также клапанов на трубопроводах теплоносителя с электродвигателем вентилятора.

Электродвигатели насосов, фильтров, вытяжных вентиляторов рекомендуется блокировать с электродвигателем приточного вентилятора при дистанционном или диспетчерском управлении системой, а также при управлении системами со щитов автоматизации.

Защиту от замораживания калорифера рекомендуется выполнять на электрических " датчиках. Для защиты о замораживания калорифера 1-го подогрева применены дилатометрические датчики с электрическим сигнальным устройством:

ТУДЭ - 1 для контроля температуры наружного воздуха (срабатывает при + 3 С);

ТУДЭ - 4 - для контроля температуры обратной воды (срабатывает при температуре 20 - 30 С). В случае срабатывания обоих датчиков при работающем вентиляторе подаётся команда на его отключение.

Читайте также: