Проект электротехнической части газовой котельной ОАО "Приозерное" Ялуторовского района Тюменской области с разработкой схемы автоматического управления осветительной установки

DB - Ограничитель максимального давления.

DR - Регулятор давления.

ELV - Деаэрационный клапан.

HWB - Ограничитель наивысшего уровня воды.

LFE - Электрод для измерения электропроводности.

МА - Манометр.

MV - Управляющий клапан (трехходовой электромагнитный клапан).

Р - Насос питательной воды.

RV - Обратный клапан.

SF1 - Грязеловушка.

SF2 - Грязевой фильтр.

SIV - Предохранительный клапан.

SW - Вентиль питательной воды.

WB - Ограничитель уровня воды.

WR - Регулятор уровня воды.

WSA - Указатель уровня водя.

Х - Охладитель пробоотборника.

А - Шкаф автоматики фирмы Viessmann со схемой блокировки по превышению давления для эксплуатации без постоянного надзора.

2.2 Описание работы и технические характеристики технологического оборудования

Основные элементы современной котельной установки - топка, котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель (в совокупности называемые котельным агрегатом), а также тягодутьевые и питательные устройства, оборудование топливоподачи.

Котел «Турбомат» представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический барабан, внутри которого расположен внутренний цилиндр, передняя часть цилиндра является топкой. Перед топкой установлена горелка фирмы «VIESSMANN» оборудованная вентилятором с двигателем Р=5,5 КВт. В процессе регулирования нагрузки котла приходится изменять объем подаваемого воздуха, для этого вентилятор оборудован заборными жалюзями с шаговым электродвигателем типа SQM 10.

Дымовые газы из топки направляются к задней поворотной камере, затем по жаровым трубам второго хода поступают в переднюю поворотную камеру и через жаровые трубы третьего хода - в сборный газоход. Проходя внутри труб горячие дымовые газы, отдают тепло металлическим стенкам, которые снаружи омываются водой. За счет испарения вода превращается в пар.

Для поддержания постоянного уровня питательной воды в котле установлены два подпиточных насоса фирмы «GRINFOSE», типа CR4-160/14F, мощностью Р=3 кВт.

Непрерывно поступающие в котел с питательной водой соли и образующийся в котловой воде шлам скапливаются в водяном объеме котла. Чтобы соли не накапливались в котловой воде, часть воды из котла непрерывно отводят (для этого в нижней части котла установлен электроклапан), одновременно добавляют питательную воду с меньшим солесодержанием. Этот процесс называют непрерывной продувкой.

Котел оснащен автоматическим устройством продувки по солесодержанию. Клапан удаления соли служит в комбинации с регулятором удаления соли и токопроводящим электродом для непрерывного отвода солей из котла.

На регуляторе обессоливания установлено заданное значение электропроводности. При изменении электропроводности котловой воды от заданного значения сервопривод LGR 16-5 клапана получает управляющий импульс от регулятора обессоливания на закрытие - открытие.

Полученные в топке газы, пройдя газоходы пароперегревателя и котла, обычно имеют высокую температуру (около 300-450°С), поэтому их невыгодно выбрасывать в дымовую трубу. Для повышения экономичности установки за котлом устанавливают дополнительные поверхности нагрева: экономайзер, подогревающий воду, идущую на питание котла.

Водяной пар, направляемый из котельной для использования в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а также и в производственных аппаратах превращается в конденсат, который в своей большей части возвращается в котельную. Конденсат по существу представляет собой дистиллированную воду, почти без примесей. Однако в ней могут быть растворены кислород воздуха и углекислота, вызывающие коррозию (ржавление) отдельных элементов котельной установки, поэтому конденсат перед питательным баком предварительно пропускают через деаэратор. При эксплуатации систем теплоснабжения, чтобы снизить тепловые потери, необходимо возвращать, возможно, больше конденсата.

Принципиальная схема деаэрационно-питательной установки.

В конденсатный бак. Умягченная вода от химводоочистки

Рис 2.3

Питательная вода для котельного агрегата берется из различных источников водоснабжения. Вода содержит соли, которые при нагревании и испарении отлагаются на стенках котла в виде накипи. Накипь затрудняет теплоотдачу, а в трубах, расположенных в топочном пространстве, вызывает перегрев стенки. Чтобы это не происходило, вода обрабатывается в специальных фильтрах, пропускается через деаэратор рис.2.3, а затем сливается в совмещенный с деаэратором питательный бак. Из питательного бака вода при помощи насоса нагнетается через экономайзер в котел. Подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень питательной воды находился в пределах водоуказательного стекла.

Таблица2.1.Экспликация оборудования деаэрационно-питательной установки

Вода, подлежащая дегазации, подводится на распределительную тарелку дегазатора. В дегазаторе происходит подогрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения, удаление основной массы газов и конденсация большей части пара. Процесс дегазации завершается в емкости питательной воды, где осуществляется подогрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаления микроколичеств газа.

Для защиты установки от избыточного внутреннего давления предусмотрен предохранительный контур, который срабатывает при 0,7 бар избыточного давления. Для защиты от вакуума на питательной емкости установлен обратный клапан - вакуумная дробилка.

Питательный бак оборудован встроенным термометром, с помощью которого возможно контролировать правильную температуру воды. Для контроля избыточного давления на деаэрационной колонке установлен манометр.

2.3 Расчет вентиляционно-отопительного режима котельного цеха

Цех имеет четыре паровых котла «Турбомат», работающих на газообразном топливе. Такие паровые котлы требуют огромного количества воздуха, неорганизованный подвод которого невозможен, а компоновка современных газо-воздушных трактов, приспособленная к нуждам парового котла настолько сложна, что для транспортировки по ним агента применяются высоконапорные вентиляторы. В результате сложности подачи воздуха по трактам котлов, необходимо, для снижения сопротивления, подводить воздух к горелкам не принудительно, используя канальные системы, а естественным путем из помещения. Вот почему так важно забирать свежий воздух в большом количестве из помещения котельного цеха (15600 м3/ч) и подавать его к горелкам по своим газо-воздушным трактам. А также в зависимости от климатических условий вентиляторы должны быть защищены от атмосферных осадков, поэтому они должны находится в закрытом помещении на высоте не более 5-6 метров, для обеспечения возможности ремонта, замены оборудования и отдельных его элементов.

Выбор способа поддержания необходимых параметров воздушной среды в помещении определяется многими факторами: режимом работы, характером выделяющихся вредностей, количеством и расположением рабочих мест, оборудованием и др. Для таких условий наиболее приемлемым способом является приточно-вытяжная система вентиляции с механическим побуждением,

Количество тепла необходимое для нагревания 15600 м3/ч — требуемый объем воздуха для вентиляторов четырех горелок котлов, вдуваемого с улицы в помещение котельной можно определить по формуле:

Q=VС'р(t0-tn);                                                                                (2.1.)

Q=15600l,3(-3+34)=174,6 кВт.

где V-объем воздуха, м3 -15600;

С'р -теплоемкость воздуха-1.3 кДж/м3.гр.;

t0-температура нагрева наружного воздуха,(-34 до -3°С);

tn- температура наружного воздуха, (-32°С).

Количество тепла выделяемое котлами в помещение определяется по формуле:

Qк=nkF(tст-tв)                                                                               (2.2.)

Qк=40,6990(40-12)=6955BT ≈ 7 кВт.

где tст-температура стенки котла, (-40°С);

n-количество котлов, 4шт;

k- коэффициент теплопередачи от поверхности котла в воздух-0,69 Вт/м2гр.;

F- площадь поверхности котла, 90 м2;

tв-температура воздуха в помещении, 12°С.

Из расчета видно, что основной показатель - тепло необходимое для подогрева воздуха идущего в помещение, определяется по формуле:

Qот=Q - Qк                                                                                        (2.3.)

Qот=174.6 - 7=167,6 кВт.

На все здание котельного цеха требуется подавать тепло равное:

Q=Vg0(tв - tп)a                                                                            (2.4.)

Q=(31,513,57)0,7(12+34)0,9=86,3Bт

где V-объем здания м3;

g0 - удельная относительная характеристика здания, табличные данные 0.7;

а- поправочный коэффициент, табличные данные - 09;

Избыточное тепло в здании котельной составляет:

Qизб=167,6 – 86,3 = 81,3 кВт.

Это избыточное тепло требуется, так как к каждой горелке котла необходимо подавать воздух со скоростью 1,1 м3/с и температурой 12°С, а это дополнительные затраты.

Требуемое количество воздуха в помещении котельной, можно поддерживать путем нагнетания в помещениях чистого вентилируемого воздуха с необходимыми температурно-влажностными параметрами. Схема приточной вентиляционной системы показана на рис.2.4.

Схема механической приточной вентиляции.

1-воздухоприемное устройство; 2-фильтр; 3-оборудование для тепловлажностной обработки приточного воздуха (калорифер, кондиционер);

4-вентилятор; 5-шумоглушитель; 6-воздухоотвод;

Рис 2.4

Находим диаметры воздуховодов

Dприточ=((4δ)/(υπ)) (2.5)

Dприточ=((41,08)/(3,1410))=0,37 м

Dвытяжки=Dприточ⅔ (2.6)

Dвытяжки =0,372/3=0,25 м

где υ - скорость движения воздуха 10-20 м/с.

Для выбора вентилятора необходимо провести расчет сопротивлений по схемам, показанным на рис 2.4.

Потери на трении местных сопротивлений приточной системы.

RL= (λυ2ρL)/ (2d) (2.7)

RL= (0,021021,35)/ (0,372) =17,56 Па

Z=ξ (υ2ρ)/2 (2.8)

Z= (14,71021,3)/2=955,5 Па

H=RL+Z (2.9)

Н=17,56+955.5=973 Па

где λ - коэффициент шероховатости труб;

d - диаметр трубопровода;

ρ - плотность воздуха при 12,5°С.

Разделим участки движения воздуха прописными буквами (получилось 6-участков). И результаты расчета снесем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Результаты расчета приточной вентиляции

Выбор вентиляторов производим по номограммам из литературы;

- с расходом воздуха на один вентилятор 15600/4==3 900 м3/ч.

- с потерями 973 Па.

Из номограммы выбираем вентилятор Е5.105-2 с двигателем Nу=2,2 кВт, n=1435 об/мин., υ=39 м/с.

Выбираем двигатель 4A90L4У3 из справочной литературы. Nу=2,2 кВт, n=1500 об/мин.

Таким образом, в результате расчетов получили: активное вентилирование в котельном цехе осуществляется четырьмя вентиляторами.

Расчет и выбор отопительных установок

Температура выходящего из калорифера воздуха, определяется по формуле :

tпв=(Qизб/ С'рVв103)+tн                                                               (2.10)

где С'р - теплоемкость воздуха -1.3 кДж/м3.гр;

Qизб - мощность отопительных приборов 20,3 кВт;

Vв - объем воздуха проходящего через вентилятор 3900 м3/ч.

tпв=(20300/1,33900)-34=-30°С.

Получается отрицательной, для этого необходимо определить количество воздуха, проходящего через калорифер, при известной отопительных приборов и принимаемой температуре воздуха, выходящего из калорифера.

Количество воздуха, пропускаемого через калорифер:

Vк=Qоп/Ср(tк-tн), м3/с,                                                                        (2.11)

где tк - температура воздуха после калорифера,

Vк=20,3/1,3(10+34)=0,356 м3/с.

Живое сечение калорифера для прохода воздуха:

Fк= Vкρ/Vρ, м2,                                                                               (2.12)

Где ρ - плотность воздуха - 1,3 кг/м3;

Vρ - для оребренных калориферов принимается - 3... 5 кг/м2 c;

Fк=0,3561,3/3=0,154м2.

По живому сечению подбирается калорифер [10] марки: КП46-СК-01АУЗ у которого:

- площадь поверхности теплообмена со стороны воздуха f=17,42 м2;

- длина теплопередающей трубки L=0,53 м.

2.4 Расчет электроприводов

Расчет подъемного механизма тельфера в повторно-кратковременном режиме

Нагрузочная диаграмма

Расчет произведем для подъемного механизма тельфера. Нагрузочная диаграмма показывает зависимости момента сопротивления, мощности сопротивлений и угловой скорости рабочей машины от времени и отражает характер и режим работы электропривода.

Для определения режима работы механизма подъема необходимо установить продолжительность действия соответствующих усилий и мощностей.

В данном случае полный цикл перемещения груза состоит из следующих операций: подъем груза, после чего происходит его перемещение в заданную точку; опускание груза; подъем лебедки; возвращение кран - балки в исходное положение и опускание захватывающего устройства в режиме сверх синхронного торможения.

Для данного цикла нагрузочная диаграмма будет выглядеть следующим образом (см. рис. 2.5.).

Полная нагрузочная диаграмма механизма подъема.

tl - время опускания лебедки в режиме сверх синхронного торможения;

t2 - время в течение которого происходит захват груза;

t3 - время натягивания лебедки;

t4 - время подъема груза;

t5 - время передвижения груза в заданную точку;

t6 - время опускания груза;

t7 - время возвращения балки в исходное положение;

Рис.2.5

Для данного расчета берем упрощенную нагрузочную диаграмму.

Время подъема и опускания груза с постоянной нагрузкой:

tp=H\υг                                                                                                                                                             (2.13)

где Н - высота подъема груза, м;

 υг - скорость подъема груза, м/с.

tp =8/0,17=47 с

Определяем время паузы:

tп=tц-tp, (2.14)

где tц- время продолжительности цикла 258 секунд;

tп =258-(247)=164 с.

По расчетным данным строим нагрузочную диаграмму подъемного механизма (рис. 2.6.)

Определяем продолжительность включения:

E=tp/ tц

Е=94/258=0,36 с.

Вывод: Из нагрузочной диаграммы следует, что привод механизма подъема, работает в повторно - кратковременном режиме. Механизм подъема и передвижения снабжены конечными выключателями. Подъемные механизмы должны быть снабжены автоматическими тормозами закрытого типа, действующими при отключении питания.

Выбор двигателя

Двигатель выбирается из условий:

1. Климатическое исполнение и категория размещения;

2. По способу защиты от окружающей среды;

3. По частоте вращения;

4. По роду тока и напряжения;

5. Для какого режима;

6. По мощности Рдв≥Рпотр ;

7. По конструктивному исполнению и способу монтажа.

Исходя из вышеперечисленных условий выбираем асинхронный электродвигатель с коротко - замкнутым ротором. Двигатель выбирается для повторно - кратковременного режима. Рдв ≥ Рпотр

Зададимся Рпотр= 1,58 кВт.

Выбираем двигатель: АИРС 90L6.

Р=1,7кВт; n0=1000 об/мин.; η=71%; Sн=10; cosφ=0.72; m=19 кг; Iп/Iн=6,0; M0/Мн=2,0; Ммах/Мн=2,2; Мmin/Мн=1,6;

1,7кВт > 1,58кВт условие выполняется.

Данный выбранный двигатель необходимо проверить по нагреву. По условиям трогания и по перегрузке проверять двигатель не целесообразно, т.к. момент трогания незначительный по сравнению с моментом при номинальной частоте вращения. Чтобы проверить выбранный двигатель по нагреву необходимо определить время пуска при подъеме и опускании груза. Для этого строим пусковую диаграмму графоаналитическим способом.

Пусковая диаграмма для двигателя подъемного механизм

Механическую характеристику строим по 5 характерным точкам:

1. ω=ωо М=0

ωо =π×no/30=3,14×1000/30=104,7 рад/с

2. ω = ωн= ω0(1-Sн)=104,7(1-0,1)=94,2рад/с

M=Mн=Pн×103/ωн=l,7×103/94,2=18 Нм

3. ωК= ω0(l-SK)=104,7(l-0,41)=61,8 рад/с

Sк=Sн(mmax+m2max-l)=0,l×(2,2+2,22-l)=0,41

Мmax= mmax ×Мн=2,2×18=39,6 (Нм)

4. ωmin=ω0(1-Smin)=104,7(1-6/7)=14,96рад/с

Mmin=mmin×Mн=l,6×l8=28,8 Нм

5. ωп=0 Мп=mп×Мн=2×18=36 Нм

ωп = ω0(1+Sн)=104,7(1+0,1)=115,2 рад/с

Электромеханическая характеристика строится по 4 точкам:

1. ω0=104,7 рад/с

Iн=Pн×103/(3)×Uн×ηн×cosφ=l700/(3)×380×0,71×0,72=5,1A

I0=Iн(sinφн-соsφн/2mmax)=5.1×(0.69-0.72/2×2.2)=2.7 A

2. ωн=94,2 рад/с Iн=5,1 А

3. ω= ωк=61,8 рад/с

Iк=(0,7...0,8)Iп Iп=Кi×Iн=6,0×5,1=30,6 А

Iк=0,75×30,6=23 А

4. ω=0 Iп=30,6А

По расчетным данным строим пусковую диаграмму двигателя механизма подъема для подъема и опускания.

Определим приведенный момент инерции подъемного механизма:

Jп.п.=Jдв+Jpeд+Jгp                                                                                 (2.15)

Jдв=0,073 кг×м2 - момент инерции двигателя.

Jpeд=0,2×Jдв кг×м2 - момент инерции редуктора.

Jгр=0,0263 кг×м2 - момент инерции груза.

Jп.п=0,073+0,2×0,073+0,0263=0,09023 кг×м2

Задаемся масштабами:

Мм=5 Нм/см mω=10 рад/с/см mj=0,01 кгм2

mt=mj×mυ/mн=0,01×10/5=0,02с/см

Рассчитываем время разгона графоаналитическим способом при подъеме груза:

На 1 участке: Δtl=Jп.п.×Δωl/Mдин.cp.1=0,09023×15/14=0,097 с

На 2 участке: Δt2=Jп.п.×Δω2/Мдин.ср.2=0,09023×15/13,6=0,1 с

На 3 участке: Δt3=Jп.п.×Δω3/Мдин.ср.3=0,09023×15/17,5=0,077 с

На 4 участке: Δt4=Jп.п.×Δω4/Мдин.ср.4=0,09023×15/20,8=0,065 с

На 5 участке: Δt5=Jп.п.×Δω5/Мдин.ср.5=0,09023×15/20=0,068 с

Ha 6 yчacткe: Δt6=Jп.п.×Δω6/Мдин.ср.6=0.09023×15/10,7:=0,126c

На 7 участке: Δt7=Jп.п.×Δω7/Мдин.ср.7=0,09023×15/2,5=0,127 с

Общее время пуска при подъеме груза:

tп=Δt=0,096+0,1+0,077+0,065+0,068+0,126+0,127=0,75 с

Рассчитываем время разгона графоаналитическим способом при опускании груза:

На 1 участке: Δtl=Jо.п.×Δω1/Мдин.ср.1=0,09023×15/47,5=0,028 с

На 2 участке : Δt2=Jо.п.×Δω2/Мдин.ср.2 =0,09023×15/45,5=0,03 с

На 3 участке : Δt3=Jо.п.×Δω3/Мдин.ср.3 =0,09023×15/49,2=0,028 с

На 4 участке : Δt4=Jо.п.×Δω4/Мдин.ср.4 =0,09023×15/56,1=0,024 с

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7