Описание основного оборудования
ВВЕДЕНИЕ
Современная технология работ по монтажу приборов и систем автоматизации основана на максимальном применение блоков и конструкций, предварительно заготовленных на предприятиях или в монтажно-заготовительных мастерских. Работы по предварительному изготовлению монтажных деталей и сборке блоков и конструкций называются заготовительными, а установка приборов, аппаратуры, конструкций, сварочных единиц, блоков и соединительных трубчатых электрических проводок в соответствии с чертежами проектов – монтажными.
Монтаж водогрейных котлов важный этап при строительстве отопительных систем. Мощность отопительной системы должна обеспечить возмещение теплопотерь в помещениях при наружной температуре в отопительный период. При правильном монтаже котельного оборудования, монтаж может быть увеличен при соблюдении правил и норм эксплуатации и регулярном обследовании. Производимый в соответствии с современными требованиями оптимизации монтаж котлов способен существенно уменьшить расход газа, что положительно сказывается на балансе расходов и доходов предприятия. При подборе и монтаже котельного оборудования, мы можем значительно сократить количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, а также правильно произведенный монтаж котлов снижает до минимума вероятность аварийных ситуаций, поломок и прочих проблем. Автоматизация технологических процессов - это комплекс средств, позволяющих осуществлять технологические производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, повышает надежность и долговечность машин, уменьшает численность обслуживающего персонала, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.
Автоматизированные системы управления отдельными технологическими процессами предназначены для: повышения эффективности управления и учета нефтепродуктов; сокращения количества аварийных ситуаций и времени простоя оборудования для достижения его оптимальной загрузки; снижения затрат на ремонт оборудования за счет оперативного выявления его неисправностей и уменьшения трудоемкости эксплуатации оборудования; повышения производительности и улучшения условий труда персонала, занятого управлением, сбором и анализом информации; оперативной передачи данных технологического процесса в экономические процессы организации производства. Монтажом любого оборудования называется его установка и закрепление на месте (предусмотренном проектными чертежами) в соответствии с действующими техническими условиями и подключение к нему всех необходимых коммуникаций (электрических и трубных).
Монтаж систем контроля и автоматизации - понятие более широкое, так как включает помимо монтажа приборов также и прокладку всех соединительных линий, и установку вспомогательных устройств с их опорными и крепежными конструкциями.
Любой прибор, будь то простейший манометр или сложнейший регулятор, требует для своей успешной работы правильно выполненного монтажа.
Грамотный монтаж, учитывающий все особенности данной конструкции, - необходимое требование для надежной работы каждого отдельного прибора и всей установки в целом.
Монтаж систем автоматизации включает в себя различные работы: слесарные, газо и электросварочные, электротехнические, такелажные и малярные; работы по проведению гидравлических, электрических и пневматических испытаний и сложные поверочные и наладочные работы.
Монтаж систем контроля и автоматизации складывается из монтажа отдельных узлов, линий и устройств.
Наибольший удельный вес в общем объеме монтажных работ занимает монтаж соединительных линий, представляющих собой трубные и электрические проводки, прокладываемые по стенам, конструкциям, в земле, в лотках или на специально изготовляемых металлоконструкциях.
Большой удельный вес занимает также монтаж щитов и пультов (местных, агрегатных и центральных) со всеми устанавливаемыми на них приборами, аппаратурой и арматурой.
Обычно несколько меньший объем работ составляет монтаж местных приборов, отборных устройств и исполнительных механизмов. Еще меньший объем составляет монтаж всевозможных вспомогательных устройств (сигнальных, питающих, обслуживающих и т.д.).
Все монтажные работы должны выполняться в соответствии с рабочими чертежами проекта и техническими условиями.
Все возникающие в процессе монтажа мелкие отступления, не меняющие принципов принятого проектного решения и не влияющие отрицательно на надежность работы монтируемых приборов или на прочность монтажных деталей и конструкций, должны отражаться монтирующей организацией на полученных рабочих чертежах.
Все изменения, которые необходимо внести в проект, в процессе монтажа, должны быть согласованы с заказчиком и оформлены им через проектную организацию, выпустившую данный проект.
К производству работ по монтажу приборов и средств автоматизации разрешается приступать только при наличии технической документации (рабочих чертежей, смет), строительной и технологической готовности объекта, наличии материалов, приборов и средств автоматизации, подлежащих монтажу в количествах, предусмотренных согласованными графиками передачи их в монтаж.
Одними из основных чертежей проектов автоматизации, по которым выполняются работы индустриальным методом, являются монтажные чертежи трубных и электрических проводок (чертежи трасс), в которых потоки трубных и электрических проводок разбиваются на блоки: указываются размеры блоков, количество труб в каждом блоке и методы их крепления.
В схемах автоматизации на технологических коммутациях и оборудовании должны показываться места установки отборов импульсов, приемных устройств, встраиваемых непосредственно в трубопроводы и оборудование (термопары, термометры сопротивления, сужающие устройства, счетчики и т. п.), а также запорные и регулирующие органы.
До начала монтажа приборов и средств автоматизации строительные работы и работы по монтажу технологического оборудования и трубопроводов должны быть доведены до состояния, обеспечивающего нормальное и безопасное ведение монтажа.
В помещениях, где будет производиться монтаж соединительных линий и металлоконструкций, должны быть выполнены штукатурка стен и черные полы, сооружены фундаменты под щиты, установлены пульты и местные приборы; в стенах, и перекрытиях необходимо оставлять проемы для прохода труб и кабелей, а также устанавливать закладные части в строительные конструкции.
В помещениях, где монтируются приборы и средства автоматизации, щиты и пульты, должны быть выполнены чистые полы, побелка и покраска.
На наружных установках должны быть закончены работы по устройству эстакад, траншей, тоннелей и шахт каналов для соединительных линий, а также фундаменты и специальные помещения (помещения для датчиков и т.п.) для размещения приборов и средств автоматизации.
На технологических трубопроводах и оборудовании монтирующими организациями должны быть установлены бобышки, штуцера и фланцы для монтажа на них приборов и средств автоматизации, а также сужающие устройства, регулирующие органы и приборы, встраиваемые непосредственно в трубопроводы (диафрагмы, клапаны, счетчики расхода, регуляторы прямого действия и другие подобные им приборы).
Эти приборы устанавливаются под наблюдением специалистов, монтирующих приборы и средства автоматизации.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Описание основного оборудования
Водогрейный котел КВ-ГП-10 предназначен для нагрева воды, которая используется для горячего водоснабжения и отопления. Вода, идущая к потребителю, называется прямой, а возвращающая обратно от потребителя в котел – обратной. Вода используется химически очищенная, так как содержащиеся в природной воде растворимые газы (кислород и углекислота) разрушают металл котельного агрегата и трубопроводы. Также использование природной воды приводит к отложению накипи, которая вызывает перегрев металла вследствие ухудшения отвода тепла. Для восполнения неизбежных потерь воды, требуется вода для подпитки обратной воды. Питательная вода применяется химически очищенная. Нагрев воды происходит за счет тепла, выделяющегося при сжигании топлива. Вода в котел поступает с температурой 750С и нагревается до температуры 1500С.
Горение – это процесс химической реакции соединений горючих элементов газа с кислородом, способствовавшему повышению температуры и происходящему с выделением тепла. Процесс горения газообразного топлива состоит из образования горючей смеси, нагревании ее до температуры воспламенения и горения. К горелке котла подводятся газ и воздух. Воздух подается дутьевым вентилятором. Горючая смесь, которая образуется в горелке, воспламеняется и отдает тепло в топочную камеру. В результате процесса горения образуются газообразные продукты – дымовые газы. Их отсасывает дымосос, а затем выбрасывает в атмосферу.
Сжигание осуществляется факельным способом. При сжигании газового топлива необходимо обеспечить: хорошее предварительное перемешивание газа с воздухом, ведение процесса с малыми избытками воздуха, разделение потока смеси на отдельные струи. Подогрев газовоздушной смеси, и химическая реакция горения протекают очень быстро. Основным фактором длительности горения является время, затраченное на перемешивание газа с воздухом в горелке. От быстроты и качества перемешивания газа с необходимым количеством воздуха, зависит скорость и полнота сгорания газа, длина факела топки и температура пламени. Для процесса горения дымососом создается необходимое разряжение и обеспечивается полное удаление продуктов сгорания. Если достигнуть соотношения расхода воздуха в соответствии с подачей топлива, процесс сжигания будет осуществляться с максимальной экономичностью. Котельная установка - это комплекс устройств для получения водяного пара под давлением (или горячей воды).
Котельная установка состоит из котельного агрегата, в котором производится водяной пар с заданными давлением и температурой, и ряда вспомогательных устройств, предназначенных для приготовления и подачи топлива, питательной воды и воздуха, а также удаления производственных отходов (дымовых газов и зольных остатков топлива). Водяной пар используется в энергетике для привода паровых турбин, а также как греющая среда в технологических процессах (нагревание, сушка, выпаривание и т.д.) и в быту (отопление, горячее водоснабжение). Наряду с паровыми котлоагрегатами в небольших коммунальных котельных применяются также водогрейные котлы, в которых подогреваются вода, используемая для нужд теплоснабжения.
В зависимости от производительности различают котельные установки малой (до 20 т/ч), средней (20-70 т/ч), и большой (свыше 100 т пара в час) производительности. По величине давления пара котельные установки бывают низкого (до 3 МПа), среднего (3-7,5 МПа), высокого (10-15 МПа), сверхвысокого (15-22,5 МПа) и сверхкритического (более 22,5 МПа) давления.
Различают котлоагрегаты естественной и принудительной циркуляцией (прямоточной). В последних, движение воды происходит под действием насоса. Мощные энергетические котлоагрегаты с естественной циркуляцией, выпускаемые в настоящее время, имеют параметры пара р=14 МПа и t=570°С, а котлоагрегаты с искусственной циркуляцией - р=25 МПа и t=565°С.
Основными элементами котельного агрегата экранного типа с естественной циркуляцией, имеющего факельную топку для сжигании я каменноугольной пыли являются топочная камера, парообразующие поверхности нагрева - ряды экранных труб, пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Смесь топлива с воздухом подается через горелки в топочную камеру, где топливо воспламеняется и сгорает во взвешенном состоянии.
В котельном агрегате происходит непрерывная циркуляция воды и пароводяной смеси. Образующаяся в экранных трубах смесь воды и пара имеет меньшую плотность, чем вода в опускных трубах, поступающая из барабана котла. Вследствие этого пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан котла, от, куда вода перемещается вниз по необогреваемым опускным трубам (естественная циркуляция). Нарушение нормальной циркуляции воды в котлоагрегате (например, при низком уровне воды в барабане котла) может привести к перегреву труб и выходу их из строя. Опускные и экранные трубы соединяются между собой посредствам коллектора. Кипятильные трубы, расположенные на стенах топки, образуют поверхности нагрева, которые называются экранами.
В барабане насыщенный пар отделяется от воды и поступает в пароперегреватель, где он нагревается до заданной температуры. Пароперегреватель представляет собой теплообменник, трубки которого изогнуты в виде змеевиков. Дымовые газы движутся снаружи трубок, а водяной пар - внутри. В котлоагрегатах большой производительности устанавливают дополнительные пароперегреватели для вторичного перегрева пара.
Из пароперегревателя дымовые газы поступают в водяной экономайзер, который предназначен для подогрева питательной воды, подаваемой в барабан. Для поддержания необходимого уровня воды в барабане котла расход питательной воды должен соответствовать паропроизводительности котельного агрегата. Как и пароперегреватель, водяной экономайзер представляет собой теплообменник поверхностного типа. Далее установлен воздухоподогреватель, в котором нагревается воздух, подаваемый в топочную камеру. Дымовые газы проходят по трубам воздухоподогревателя сверху вниз, а воздух движется между трубами снаружи в поперечном направлении.
За счет снижения температуры уходящих дымовых газов в водяном экономайзере и воздухоподогревателе до 120-200°C уменьшаются потери теплоты с уходящими газами, что значительно повышает КПД котлоагрегата. Экономайзер и воздухоподогреватель устанавливаются на всех агрегатах средней и большой производительности. Котлоагрегаты малой производительности имеют только водяной экономайзер.
Теплообмен между дымовыми газами и трубами в водяном экономайзере и воздухоподогревателе в основном происходит конвективным путем, так как при низкой температуре дымовых газов интенсивность теплообмена излучением сравнительно невелика. Поэтому эти поверхности нагрева называют конвективными. Экраны в топочной камере и первые ряды труб пароперегревателя являются радиационными поверхностями нагрева, которые вследствие высокой температуры дымовых газов получают теплоту преимущественно излучением. Газы уносят из топки значительное количество золы (при факельном сжигании до 80-90%), поэтому после воздухоподогревателя дымовые газы направляются для очистки в золоуловитель, что предупреждает загрязнение окружающей местности. Затем с помощью дымососа дымовые газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Дымосос представляет собой вентиляторную установку центробежного типа с электрическим приводом. Для подачи воздуха в топку котельного агрегата устанавливается также дутьевой вентилятор.
Мощные котельные установки, работающие на твердом топливе, имеют сложную систему подачи и приготовления топлива, включающую мельницы и дробилки, механизмы для подачи топлива в топочную камеру, емкости для хранения угольной пыли, ленточные транспортеры и т.д.
Система приготовления топлива может быть централизованной или индивидуальной. Исключительное важное значение при эксплуатации котельных установок имеют внутрикотловые процессы: образование накипи, сепарация капелек влаги от пара, который поступает в пароперегреватель. Слой накипи на внутренних стенках экранных и кипятильных труб является значительным термическим сопротивлением, которое изолирует трубу от движущейся по ней пароводяной смеси, что приводит к опасному перегреву труб.
Для предупреждения образования накипи котельный агрегат питается конденсатом пара. Потери конденсата восполняются обычно химически очищенной водой, из которой удалены накипеобразующие соли (соли жесткости).
Внутри барабана котла устанавливаются различные устройства для механической сепарации капелек влаги. При плохой сепарации в пароперегреватель вместе с влагой будут попадать соли, которые осаждаются на трубах пароперегревателя. Для того чтобы предупредить повышение концентрации солей в котловой воде, применяют непрерывную продувку котлоагрегата. При этом из барабана котла удаляется часть воды и вместо нее дополнительно подается такое же количество питательной воды, содержащей значительно меньшей соли. За счет этого содержания солей в котловой воде поддерживается на определенном уровне. Наряду с непрерывной продувкой применяет также периодическую, при которой из нижних коллекторов удаляют часть воды, а вместе с ней и соли, выпавшие в виде твердого осадка (шлама).
Современные котельные агрегаты, применяемые в энергетике, являются очень сложными установками, имеющими большие размеры (высота их достигает 35-50 метров). Управление работой таких котлоагрегатов автоматизировано. При этом автоматически поддерживаются в заданных пределах параметры пара, производительность, расход топлива и воздух, уровень воды в барабане котлоагрегата и т.д.