Автоматизированная система управления смешением дымовых газов дизельной электростанции с пароводяным потоком для формирования газопарокапельного теплоносителя

Дизель-генераторные установки, размещаемые в блок-контейнерах, предназначены для эксплуатации при отсутствии электрических сетей в качестве основного или резервного источника электроэнергии. Ввиду высокой температуры дымовых газов сгорания дизельного топлива (450-550 °С) возможно создание теплоносителя на основе дымовых газов и пароводяного потока, снижение температуры выбрасываемых дымовых газов в атмосферу и использование полученного теплоносителя для обогрева производственных зданий, технологических помещений и различных сред.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 14
1 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ …………………………………………………………. 17
1.1 Состав и устройства БК ДЭС ……………………………………………………………………………………………….. 17
2 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………… 21
3 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА …………………………………………………………………………… 26
3.1 Экспериментальный комплекс……………………………………………………………………………………………… 26
3.2 Порядок проведения экспериментов …………………………………………………………………………………….. 29
3.3 Результаты экспериментов …………………………………………………………………………………………………… 32
3.4 Заключение …………………………………………………………………………………………………………………………. 39
4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АСУ …………………………………………………………………………………………….. 42
4.1 Формулирование технических требований АСУ …………………………………………………………………… 42
4.1.1 Назначение системы. …………………………………………………………………………………………………….. 42
4.1.2 Характеристики объекта автоматизации ………………………………………………………………………… 43
4.1.3 Требования к системе ……………………………………………………………………………………………………. 43
4.1.4 Требования к видам обеспечения …………………………………………………………………………………… 45
4.2 Разработка структуры комплекса технических средств …………………………………………………………. 46
5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АСУ ………………………………………………………. 48
6 ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АСУ …………………………………………………………………………………. 52
6.1 Выбор датчика для измерения температуры теплоносителя ………………………………………………….. 52
6.1.1 Датчик температуры теплоносителя-воды. …………………………………………………………………….. 52
6.1.2 Датчик температуры теплоносителя-дымовых газов. ……………………………………………………… 53
6.2 Выбор датчика для измерения расхода продуктов сгорания ………………………………………………….. 54
6.3 Выбор датчика для измерения расхода жидких сред …………………………………………………………….. 55
6.4 Выбор регулирующего устройства ……………………………………………………………………………………….. 56
6.5 Выбор исполнительного механизма ……………………………………………………………………………………… 58
6.6 Выбор блока управления ……………………………………………………………………………………………………… 59
6.7 Выбор циркуляционного насоса …………………………………………………………………………………………… 60
6.8 Выбор блока ручного управления ………………………………………………………………………………………… 61
6.9 Выбор технических средств индикации измеренных параметров ………………………………………….. 62
6.10 Выбор автоматизированного рабочего места ………………………………………………………………………. 63
6.11 Выбор газоанализатора ………………………………………………………………………………………………………. 64
7 ПЕРЕЧЕНЬ ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ ……………………………………………………………….. 67
8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ АСУ ………………………………………………………. 69
9 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНТАЖНОЙ СХЕМЫ АСУ …………………………………………………………………. 72
10 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШКАФА АВТОМАТИЗАЦИИ ……………………………………………………………….. 76
11 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО, ПРОГРАММНОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЙ ………………………………………………………………………………………………………………………….. 78
11.1 Математическое обеспечение АСУ ТП……………………………………………………………………………….. 78
11.2 Программное обеспечение АСУ ТП……………………………………………………………………………………. 79
11.3 Информационное обеспечение АСУ ТП……………………………………………………………………………… 79
12 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРА……………………………………………………………. 82
12.1 Идентификация объекта управления…………………………………………………………………………………… 82
11.2 Определение оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора………………………………………. 84
13 РАЗРАБОТКА SCADA-СИСТЕМЫ …………………………………………………………………………………………. 92
14 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ ……………………………………………………………………………………………. 95
14. 1 Технико-экономическое обоснование научно-исследовательской работы …………………………… 96
14.2 Планирование комплекса работ НИР ………………………………………………………………………………….. 99
14.3 Бюджет научно-исследовательской работы ………………………………………………………………………. 103
14.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей) и финансовой…………………………………………… 107
эффективностей исследования…………………………………………………………………………………………………. 107
15 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………………………………………….. 113
15.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……………………………………. 114
15.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны …………………………………………. 114
15.3 Охрана труда для машиниста ДЭС ……………………………………………………………………………………. 115
15.4 Производственная безопасность ……………………………………………………………………………………….. 115
15.5 Превышение уровня шума ……………………………………………………………………………………………….. 116
15.6 Повышенное значение напряжения в электрической цепи …………………………………………………. 116
15.7 Превышение уровня общей вибрации……………………………………………………………………………….. 118
15.8 Микроклимат производственных помещений……………………………………………………………………. 119
15.9 Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………………………………………………… 120
15.10 Пожаро-взрывобезопасность…………………………………………………………………………………………… 121
15.11 Экологическая безопасность …………………………………………………………………………………………… 122
15.12 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………………………………… 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………………….. 128
Список использованных источников …………………………………………………………………………………………… 129
Приложение А …………………………………………………………………………………………………………………………… 133
Приложение Б …………………………………………………………………………………………………………………………… 135
Приложение В …………………………………………………………………………………………………………………………… 136
Приложение Г …………………………………………………………………………………………………………………………… 146
Графический материал: на отдельных листах
ФЮРА.421000.008 С1 Схема структурная
ФЮРА.421000.008 С2 Схема функциональная
ФЮРА.421000.008 Э3 Схема принципиальная электрическая
ФЮРА.421000.008 ВО Общий вид щита автоматизации
ФЮРА.421000.008 С4 Схема монтажная внешних электрических и
трубных проводок

В выпускной квалификационной работе разработана автоматизированная
система управления смешением дымовых газов от дизель-генераторной
установки с водой в теплообменном аппарате контактного типа. Согласно
заданию, выполнен системный анализ объекта автоматизации, руководствуясь
его результатами, выбрана структура системы автоматизированного управления,
разработана функциональная схема. После проектирования функциональной
схемы был осуществлен выбор технических средств автоматизации и составлена
заказная спецификация на них.
Также разработана принципиальная электрическая схема АСУ
смешением сред, определяющая полный состав приборов, аппаратов и
устройств, действие которых обеспечивает решение задач регулирования. На
основе принципиальной электрической схемы спроектирована монтажная схема
системы. Проведена конструкторская разработка общего вида щита
автоматизации.
Разработанная система позволит вести автоматизированный контроль
параметров объекта, сбор, хранение, обработку и передачу информации о ходе
процесса и состоянии оборудования.
Также были проведены экспериментальные исследования по диагностике
процессов взаимодействия высокотемпературного воздушного потока и мелко
распылённой воды. Полученные результаты исследований могут служить
основанием для выбора режима протекания процесса смешения сред при
определенных требуемых условиях, а также для прогнозирования
компонентного состава полученного потока.