Автоматизация установки газо – воздушного отопления склада расходных материалов завода железобетонных изделий ООО «АГРОСТРОЙ» г. Челябинск с разработк

Содержание
Введение 8
1 Выбор перспективной установки обогрева склада инертных материалов 9
1.1 Актуальность темы 9
1.2 Стандартные решения установок нагрева инертных материалов 10
1.3 Современные системы нагрева инертных материалов 10
1.4 Выбор оптимального варианта системы для обогрева инертных материалов 12
1.5 Системы автоматизации газораспределительных установок 13
2 Техническое задание на проектирование 15
2.1 Общие указания 15
2.2 Требования к автоматизации 15
2.3 Параметры, подлежащие автоматизации 18
2.4 Расчет регулятора давления газа 18
2.5 Расчет измерительного газового комплекса 24
3 Разработка проекта автоматизации 30
3.1 Структурная схема 30
3.2 Функциональная схема 31
3.3 Технические решения 35
4 Выбор основного оборудования 40
4.1 Контроллер Siemens LOGO! 12/24RC 40
4.2 Датчик минимального уровня 42
4.3 Датчик температуры 44
4.4 Охранное оборудование 45
4.5 Измерительный комплекс СПГ 761 48
4.6 Регулятор давления газа 56
4.7 Воздухонагреватели смесительные ВС 57
4.8 Система загазованности по СО и СН 58
5 Организация безопасной эксплуатации электрооборудования 60
5.1 Общая характеристика проектируемого объекта и состояние

безопасноститруда на объекте 60
5.2 Мероприятия по производственной санитарии 63
5.3 Защитные меры в электроустановках… 65
5.4 Мероприятия по молниезащите 67
5.5 Мероприятия по пожарной безопасности 68
5.6 Вопросы экологии… 69
6 Расчет экономической эффективности 71
6.1 Характеристика предприятия 71
6.2 Расчет экономической эффективности предлагаемой установки обогреваинертных материалов 76
6.3 Расчет капитальных затрат 76
6.4 Расчет эксплуатационных затрат 78
Заключение 79
Список литературы 80

Введение

В последние годы все большее внимание уделяется вопросам автоматизации установок для обогрева инертных материалов, работающих на природном газе. И это не случайно: в «малой энергетике» сжигается свыше 50% всего топлива, добываемого в стране. Учитывая, что автоматизация процессов горениядает до 10% экономии топлива, становится ясным повышенный интерес к автоматизации таких видов установок.Как известно, большинство бетонных заводов для обогрева инертных материалов используют отопительный контур от имеющейся котельной, что приводит к неэффективному использованию тепловой энергии, так как подача тепловой энергии происходит постоянно [2].
В связи с этим в данной выпускной квалификационной работе разрабатывается современная установка для обогрева инертных материалов, с автоматизированной системой управления технологическим процессом, для завода ЖБИ «Агрострой».
...

1.1 Актуальность темы

Обострившаяся конкурентная борьба между бетонными заводами, заставляет производителей искать внутренние резервы, чтобы соответствовать запросам рынка с обвальным снижением цен на продукцию. Строители, в свою очередь, требуя низкую цену на бетон, все больше и больше обращают внимание на качество продукции. Для получения конкурентного преимущества на рынке, производителям бетона необходимо применять ресурсосберегающие технологии, позволяющие снизить себестоимость продукции не в ущерб качеству. С наступлением зимнего сезона становится весьма актуальной задача прогрева инертных материалов для бетона для получения кондиционной бетонной смеси, поставляемой на стройки с бетонных заводов. Бетонирование в межсезонье и в зимний период представляет для строителей определенную сложность. В этот период объемы укладки бетона, как правило, падают.
...

1.2 Стандартные решения установок нагрева инертных материалов Традиционные статические системы прогрева инертных материалов,
вследствие использования в них промежуточного теплоносителя (горячей воды или пара) имеют меньшую эффективность, низкий КПД (47%). Скорость разогрева материалов для бетона достигает 4-8 часов после загрузки бункеров, что значительно влияет на производительность бетонного завода. Эти системы годятся для стационарных бетонных заводов с большим объемом бункеров, заглубленных в землю, что позволит аккумулировать нагретые материалы для работы с необходимой производительностью.
Например, чтобы выпустить бетон зимой с производительностью 40м3/час, следует за час переработать горячего песка и щебня около 60 м3. За смену такого прогретого материала понадобится 480м3и, следовательно, необходимая емкость бункеров увеличивается до 300-400 м3.
Старые динамические системы прогрева заполнителей использовали для прогрева инертного материала острый пар.
...

1.3Современные системы нагрева инертных материалов

Наиболее эффективными являются современные динамические системы прогрева заполнителей, которые работают на принципе прямой передачи тепловой энергии песку или щебню. За последние годы в европейских странах, в том числе и в Северной Европе наметилась тенденция перехода на обогрев горячим воздухом. Такой способ прогрева инертных материалов имеет ряд заметных технологических преимуществ по сравнению с традиционным способом прогрева. Горячий воздух эффективно устраняет ледяные включения в мороженом материале, не только размораживая его, но и устраняя излишки влаги из него, созданные после размораживания. Как правило, такие системы являются автономными, работающими на различных видах топлива (газ, мазут, дизтопливо). Динамические системы более экономичны. Во-первых, потому, что при автономном отоплении исключаются потери тепла в сетях теплоцентралей из-за их отсутствия.
...

1.5 Системы автоматизации газораспределительных установок Основными целями создания системы являются:
• стабильная подача природного газа;
• заданного давления в систему газоснабжения;
• достоверный коммерческий учёт;
• расхода природного газа с оптимизацией его использования;
• анализ компонентного состава природного газа;
• высокие оперативность, надёжность, качество контроля и управления технологическим процессом;
• автоматический сбор, хранение и обработка измеряемых и контролируемых параметров;
• автоматизированная генерация необходимых форм и видов отчётности. Критериями достижения целей создания системы являются:

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

13
Изм.
Лист
№ докум.
...

2.2 Требования к автоматизации

Требования к проектированию децентрализованных источников тепловой энергии изложены в СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения».
Основное условие - средства автоматического регулирования, защиты, контроля и сигнализации должны обеспечить работу установки без постоянного обслуживающего персонала. Исходя из этого, сформулированы требования по защите оборудования, регулированию, контролю и сигнализации заданных параметров. Для воздухонагревателей, работающих на природном газе требования следующие[2]:

2.2.
...

2.4 Расчет регулятора давления газа

2.4.1 Назначение
Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляют с помощью регуляторов давления, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа.
При регулировании давления происходит снижение начального — более высокого — давления на конечное — более низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

2.4.2 Классификация
В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП (ГРУ) применяют только регуляторы
«после себя».
...

2.5 Расчет измерительного газового комплекса

2.5.1 Общие положения
Целью учета расхода газа является определение объема природного газа, проходящего через каждого участника сети газораспределения для проведения взаимных расчетов.
Поскольку проходящие объемы газов измеряются при различных температурах, давлении, плотности, то измеренные объемы газа необходимо привести к единым, постоянным параметрам.
Центральными вопросами учета природного газа являются достоверность учета и обеспечение совпадения результатов измерения на узлах учета поставщика и потребителей: приведенный к стандартным условиям объем газа, отпущенный поставщиком, должен быть равен сумме приведенных к стандартным условиям объемов газа, полученных всеми потребителями. Последняя задача называется сведением балансов в пределах устойчивой структуры газораспределения.
Следует отметить различие, существующее между измерением расхода и количества, и их учетом.
...

3.2 Функциональная схема

Функциональные схемы являются основным техническим документом,

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

31
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата

определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автома- тического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами телемеханики и вычислительной техники).
Создание эффективных систем автоматизации предопределяет необхо- димость глубокого изучения технологического процесса не только проекти- ровщиками, но и специалистами монтажных, наладочных и эксплуатационных организаций.
Поставленные задачи решаются на основании анализа условий работы тех- нологического оборудования, выявленных законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.
...

3.3 Технические решения

3.3.1 Автоматика безопасности воздухонагревателей Воздухонагреватель оборудован автоматизированной горелкой. Автоматика горелок выполняет:
• автоматический розжиг и остановку горелки.
• регулирование соотношения «газ-воздух».
• автоматическую отсечку подачи газа к горелки в случаях:
• понижение давления газа к горелке;
• повышение давления газа к горелке;
• погасание факела;
-повышении температуры нагреваемого воздуха выше допустимого значения;
• понижения давления воздуха в горелке;
• прекращении подачи электроэнергии.
Автоматика воздухонагревателя обеспечивает поддержание температуры теплоносителя в заданных пределах за счет двухступенчатого регулирования теплопроизводительности воздухонагревателя, а также контроль параметров безопасности и защитное отключение подачи газа в горелку

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

35
Изм.
Лист
№ докум.
...

4.1 Контроллер Siemens LOGO! 12/24RC

Логические модули LOGO!, производства концерна Siemens, являются компактными, функционально законченными универсальными изделиями, предназначенными для построения простейших устройств автоматики с логической обработкой информации.

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

40
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата

Алгоритм функционирования модулей задается программой, составленной из набора встроенных функций.
Области применения LOGO!:
• Управление наружным и внутренним освещением
• Освещением витрин
• Управление коммутационной аппаратурой (АВР, АПВ и т.д.)
Управление технологическим оборудованием (насосами, вентиляторами, компрессорами, прессами)
• Системы отопления и вентиляции
• Конвейерные системы
• Системы управления дорожным движением
• Управление подъемниками
Таблица 4.
...

4.2 Датчик минимального уровня

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

42
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата

Датчик с поворотной лопастью SITRANSLPS200 предназначен для использования в качестве сигнализатора заполнения для сыпучих веществ.
Преимущества:
• проверенный принцип поворотной лопасти для сыпучих веществ
• механическое уплотнение
• питание по выбору через переключатель
• оригинальная скользящая муфта
• поворотный корпус
• опционная складная лопасть для использования с материалами с небольшой плотностью
• простой монтаж через подключение к процессу
• опциональный удлинительный набор
• опциональная безопасная (fail-safe) конфигурация Сфера применения:
Принцип поворотной лопасти особенно подходит для таких материалов, как зерно, корма, цемент, песок, щебень пластиковый гранулят и древесная стружка.
...

4.3 Датчик температуры

Датчик температуры с унифицированным выходным токовым сигналом типа ДТ-ТВ-01 предназначен для непрерывного преобразования температуры жидкостей, пара, газов и сыпучих сред в унифицированный токовый сигнал 4…20 мА. Датчик может использоваться для работы в системах автоматического

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

44
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата

контроля, регулирования и регистрации температуры различных объектов в энергетике, металлургии, химической, нефтяной, газовой, машиностроительной, пищевой, перерабатывающей и других отраслях промышленности
Питание датчика:
• Питание датчика осуществляется от источника постоянного напряжения;
• Номинальное значение напряжения питания (24±5%) В;
• Допустимое напряжение питания для ДТ-ТВ-01…-04 – (18...36) В;
• Потребляемая от источника питания мощность,не более 0,8 ВА;
• Номинальное значение сопротивления нагрузки (200±5%) Ом.
...

4.4 Охранное оборудование

4.4.1 ППКП
Программируемый приемно-контрольный прибор «Купол-16» предназначен для контроля 16-х шлейфов ОПС. Прибор обеспечивает охрану до 4-х объектов с независимой постановкой/снятием. Функционирование происходит в автономном режиме с подачей звуковых и световых сигналов с одновременной передачей извещений по проводной линии связи RS485 на программатор ПС-24, который выполняет роль концентратора, производит сбор, обработку и передачу сообщений по радиоканалу на ПЦН.
Передача информации по каналу связи происходит в пакетном режиме, длина пакета переменная и зависит от объема передаваемой информации.

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

45
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата

При передаче по эфиру производится помехоустойчивое кодирование и контроль целостности передаваемой информации, что позволяет обеспечить высокую помехозащищенность и большой радиус действия системы, защиту от несанкционированного доступа к радиоканалу.
...

4.5 Измерительный комплекс СПГ 761

4.5.1 Назначение
Корректор СПГ761 предназначен для применения в составе узлов учета природного газа. СПГ761 выполняет преобразования выходных сигналов датчиков расхода, температуры, давления и, возможно, датчиков плотности и удельной теплоты сгорания в значения физических величин; вычисляет и ведет коммерческий учет расхода газа при рабочих и стандартных условиях, объема газа при стандартных условиях, учет массы газа и средневзвешенной удельной объемной теплоты сгорания.
СПГ761 является средством измерений и зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений; прибор удовлетворяет требованиям Правил учета газа.
В качестве датчиков расхода газа, совместимых с СПГ761 , могут использоваться преобразователи объемного расхода и счетчики объема; преобразователи перепада давления на стандартных и специальных диафрагмах и трубах Вентури.
...

4.7 Воздухонагреватели смесительные ВС Предназначены:
-для генерирования высокотемпературного теплоносителя (t до 3000), используемого в процессах сушки;
-для тепловой обработки железобетонных изделий из бетонов с объемной массой до 2500 кг/м3 марки по прочности до 400 включительно в среде продуктов сгорания природного газа в ямных, щелевых, туннельных камерах;

ЭАТП.АУГО.00.000 ПЗ
Лист

57
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата

-технологического подогрева инертных материалов и др.
Воздухонагреватели смесительные ВС предназначены как для работы в замкнутых системах (рециркуляционных), так и различных сушилках без возврата сушильного агента.
Автоматика воздухонагревателя поддерживает температуру теплоносителя, необходимую при сушке (обогреве), исходя из технологических условий процесса, расход теплоносителя определяется проектом.
...

Список литературы


1. Годовые отчеты предприятия ООО Завод ЖБИ «Агрострой» за 2017, 2018, 2019 гг.
2. www.rosstroy.info – «Росстрой.Инфо.»
3. Лохматое В. М. Автоматизация промышленных котельных. Л.: «Энергия», 2010. –208 с.
4. Файерштейн Л.М. и др. Справочник по автоматизации котельных. М.:
«Энергия», 1978. –344с.: ил.
5. Петров А.В. Построение современных систем контроля и управления котлоагрегатами средней и высокой производительности // Промышленная энергетика, 2004. № 4. С. 20 – 21.
6. Васильев А.В., Антропов Г.В., Сизоненко А.А. Сравнительный анализ паровых и водогрейных котлов для промышленных и отопительных котельных // Промышленная энергетика, 2003. № 9. С. 18 – 23.
7. Калиниченко А.В., Уваров Н.В., Дойников В.В. Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике. - М.: Инфра-инженерия, 2008.
– 576 с.
8. СНиП II-35-76*. Котельные установки.
9. Изаков Ф.Я., Казадаев В.Р., Ройтман А.Х., Шмаков Б.В. Автоматизация технологических процессов: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – М.: Агропромиздат, 1988. - 184 с.
10. Горшков Ю.Г., Зайнишев А.В., Николаев Н.Я.,Богданов А.В., Дмитриев М.С., Карпов Г.С. Методические указания к выполнению раздела «Безопасность труда» в дипломных работах и проектах; - Челябинск, 2008. – 23 с.
11. Грибанов А.И. Конспект лекций по курсу «Защита окружающей среды»; - Челябинск: ЮурГУ, 2014г.
12. Настольная книга проектировщика. – Вена: ГЕРЦ Арматурен, 2000 г.
13. Бородин И.Ф., Рысс А.А. Автоматизация технологических процессов. – М.: Колос, 1996г.
14. Справочник по котельным установкам малой производительности
/Роддатс К.Ф. – М: Энергоатомиздат,1989. – 488с.
15. Системы автоматизации отопления C.O.K. N 12 | 2004г.
16. СП 41-104-2000. Проектирование автономных источников теплоснабжения.
17. Мартыненко И.И. «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматики». – М.: Колосс, 1981.
18. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов: учебник.- М.: Колосс, 2003.
19. Изаков Ф.Я. , Попова С.А. «Синтез логических схем автоматики». – Ч.: 1998 г.
20. Изаков Ф.Я. «Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации технологических процессов». – М.: Агропромиздат, 1988.
21. Каталог продукции фирмы МЗТА, 2011.
22. www.gazovik.ru – Газовик. промышленное газовое оборудование.
23. www.promspecrele.ru–«ПромСпецРеле».
24. www.alfix.ru –«Альфикс» автоматизация производства.
25. upk-chel.narod.ru – Промышленное оборудование.
26. www.vdgu.ru– Счетчики газа и воды.
27. gaz-teplo.ru – Системы автономного теплоснабжения.
28. www.1kipia.ru - Контрольно-измерительные приборы и автоматика.
29. www.compulink.ru - Пожарно-охранные системы.
30. Лохматое В. М. Автоматизация промышленных котельных. Л.:
«Энергия», 1010. –208 с.
31. Файерштейн Л.М. и др. Справочник по автоматизации котельных. М.:
«Энергия», 2008. –344с.: ил.
32. Петров А.В. Построение современных систем контроля и управления котлоагрегатами средней и высокой производительности // Промышленная энергетика, 2014. № 4. С. 20 – 21.
33. Васильев А.В., Антропов Г.В., Сизоненко А.А. Сравнительный анализ паровых и водогрейных котлов для промышленных и отопительных котельных // Промышленная энергетика, 2013. № 9. С. 18 – 23.
34. Калиниченко А.В., Уваров Н.В., Дойников В.В. Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике. – М.: Инфра-инженерия, 2008.
– 576 с.