Разработка АСУ ТП приготовления органоводоугольных суспензий при переводе угольного котла на композиционное топливо

Косинцев, Андрей Георгиевич Научно-образовательный центр И.Н.Бутакова (НОЦ И.Н.Бутакова)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В рамках выполнения ВКР разработана система управления процессом приготовления органоводоугольных суспензий для сжигания в котле. Автоматизированная система поддерживает необходимый уровень в резервуаре готового топлива для обеспечения непрерывной подачи топлива в топку котла. Выполнены экспериментальные исследования по определению стабильности органоводоугольных топлив, а также минимальных температур
зажигания и максимальных температур горения топлив.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 12
1 Экспериментальные исследования ……………………………………………………… 19
2 Проектирование АСУ топливоприготовления …………………………………….. 29
2.1 Анализ объекта автоматизации ……………………………………………………… 29
2.2 Разработка структуры комплекса технических средств АСУ …………. 34
2.3 Разработка функциональной схемы АСУ расходом топлива ………….. 39
2.4 Выбор технических средств и составление заказной спецификации . 42
2.4.1 Выбор регулирующего устройства ………………………………………….. 42
2.4.2 Выбор технических средств сигнализации уровня……………………. 45
2.4.3 Выбор датчика уровня …………………………………………………………….. 46
2.4.4 Выбор датчиков температуры ………………………………………………….. 48
2.4.5 Выбор исполнительного механизма…………………………………………. 49
2.4.6 Выбор блока управления исполнительным механизмом …………… 50
2.4.7 Выбор насоса ………………………………………………………………………….. 51
3 Схема взаимосвязи оборудования верхнего и полевого уровней………….. 53
4 Разработка документации АСУ топливоприготовления ………………………. 56
4.1 Перечни входных и выходных сигналов………………………………………… 56
4.2 Разработка принципиальной схемы АСУ топливоприготовления…… 58
4.3 Разработка монтажной схемы АСУ топливоприготовления …………… 60
4.4 Разработка чертежа общего вида щитовой конструкции САУ ……….. 62
4.5 Разработка фрагментов математического, программного и
информационного обеспечений …………………………………………………………….. 63
4.5.1 Математическое обеспечение ………………………………………………….. 63
4.5.2 Программное обеспечение ………………………………………………………. 64
4.5.3 Информационное обеспечение ………………………………………………… 66
5 Расчет параметров настройки регулятора ……………………………………………. 68
5.1 Идентификация объекта управления ……………………………………………… 68
5.2 Расчет параметров настройки регулятора………………………………………. 71
6 Видеокадр мнемосхемы АСУ ……………………………………………………………… 77
7 Финансовый менеджмент …………………………………………………………………… 81
7.1 Перечень работ и оценивание времени их выполнения ………………….. 82
7.1.1 Смета затрат на проект ……………………………………………………………. 84
7.1.2 Материальные затраты ……………………………………………………………. 84
7.1.3 Амортизация компьютерной техники ………………………………………. 85
7.1.4 Затраты на заработную плату ………………………………………………….. 85
7.1.5 Затраты на социальные нужды ………………………………………………… 86
7.1.6 Прочие затраты ……………………………………………………………………….. 86
7.1.7 Накладные расходы…………………………………………………………………. 87
7.2 Смета затрат на оборудование и монтажные работы ……………………… 87
7.3 Определение экономической эффективности проекта ……………………. 89
8 Социальная ответственность ………………………………………………………………. 97
8.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 98
8.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создавать
объект исследования……………………………………………………………………………. 101
8.2.1 Повышенный уровень шума ………………………………………………….. 101
8.2.2 Поражение электрическим током …………………………………………… 103
8.2.3 Повышенный уровень вибраций ……………………………………………. 104
8.2.4 Отклонение показателей микроклимата …………………………………. 105
8.2.5 Пожаровзрывооопасность ……………………………………………………… 106
8.2.6 Испарения нефтепродуктов……………………………………………………. 108
8.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………….. 110
8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………….. 112
8.5 Заключение по разделу «Социальная ответственность» ……………….. 114
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 115
Основные публикации автора магистерской диссертации: ………………………. 116
Список использованных источников ………………………………………………………. 117
Приложение А. Заказная спецификация средств автоматизации ……………… 125
Приложение Б. Experimental research on the ignition of coal-water slurries …. 126
Графический материал: на отдельных листах
ФЮРА.421000.007 С1 Схема структурная
ФЮРА.421000.007 С2 Схема функциональная
ФЮРА.421000.007 Э3 Схема принципиальная электрическая
ФЮРА.421000.007 С4 Схема монтажная
ФЮРА.421000.007 ВО Общий вид щита автоматизации

За последние 30 лет мировым научным сообществом разработана
группа технологий утилизации отходов переработки углей. В частности,
можно выделить приготовление органоводоугольных топливных (ОВУТ)
композиций и их сжигание в энергетических установках [1–7]. Также
большие объемы (миллионы тонн) формирующихся ежегодно отходов
переработки углей проблематично утилизировать при применении в
строительстве, химических или нефтехимических производствах. Одним из
перспективных направлений снижения технико-экономических проблем
вовлечения низкокачественных углей и отходов углеобогащения в топливно-
энергетический комплекс является применение на станциях
органоводоугольных технологий. Эти технологии предполагают сжигание
композиционных топлив вместо угля. Такие топлива, как правило, состоят из
трех основных компонентов [8–12]: низкокачественного угля или отхода
углеобогащения 40…50%, воды 30…40% (в том числе сточных или
технологических загрязненных вод) и отработанной горючей жидкости
5…20% (трансформаторные, турбинные, автомобильные масла и т.д.).
Процесс сжигания композиционного топлива характеризуется повышенными
экономическими показателями по сравнению с процессом сжигания твердого
натурального топлива [11, 12]. Помимо вопросов утилизации высокозольных
отходов углеобогащения современные ОВУТ позволяют решить ряд
экономических задач, что актуально в условиях нестабильности объемов
добычи и цен (рисунок 1) на жидкие и газообразные топлива [13] совместно с
возрастанием роли угля в теплоэнергетике в последнее время.
Рисунок 1 – Средняя стоимость твердых, жидких и газообразных
углеводородов

В рамках выпускной квалификационной работы разработана
автоматизированная система управления приготовлением топлива из отходов
углеобогащения, а также отработанного масла для последующего сжигания в
топке котла факельным способом.
Практическая реализация указанной АСУ ТП предполагает перевод
существующих котлов с твердого натурального топлива на перспективное
композиционное топливо, характеризующееся более высокими технико-
экономическими и экологическими показателями. Поэтому для учета
особенностей процессов приготовления, хранения и сжигания нового
топлива были выполнены соответствующие экспериментальные
исследования. На основании полученных результатов сформулированы
практические рекомендации, которые учтены при разработке АСУ ТП
топливоприготовления.
Спроектированная АСУ ТП является трехуровневой. Верхний уровень
представляет собой автоматизированное рабочее место оператора со SCADA-
системой, средний – щит управления с программируемым логическим
контроллером, полевой уровень включает в себя датчики расхода, удельной
теплоты сгорания, а также исполнительные механизмы и регулирующие
органы.
Для разработанной АСУ ТП определены параметры настройки ПИ-
регулятора, а именно – постоянная времени интегрирования, а также
коэффициент передачи регулятора, в качестве критерия качества
использовалась первая интегральная оценка. На основании переходного
процесса системы определены прямые оценки качества, включающие в себя
время регулирования tр=107 с, степень затухания =0,8 и др.
Также выполнены разделы «Социальная ответственность» и
«Менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение», в которых
соответственно перечислены основные опасные производственные факторы
и способы их предотвращения, рассчитана общая сумма затрат на
реализацию проекта, экономическая эффективность проекта. Установлена
достаточно быстрая для сектора энергетики окупаемость АСУ ТП
топливоприготовления.

Основные публикации автора магистерской диссертации:
1. Nyashina G. S., Kosintsev A. G., Shlegel N. E., Strizhak P. A. The influence
of droplet sizes of coal-water slurry containing petrocemicals on integral
ignition characteristics // JP Journal of Heat and Mass Transfer.– 2016.– V.
13.– P. 265-276.
2. Glushkov D. O., Kosintsev A. G., Strizhak P. A. and Vershinina K. Yu. The
influence of organic waste content on characteristics of inert heating and
ignition of composite liquid fuel droplets // JP Journal of Heat and Mass
Transfer.– 2016.– V. 13.– P. 81-92.
3. Kosintsev A. G., Medvedev V. V., Strizhak P. A. Change in ignition
characteristics of composite liquid fuel droplet while varying the
combustible liquid content // MATEC Web of Conferences.– 2015.– V. 37.–
P. 1-4.
4. Glushkov D. O., Kosintsev A. G., Shlegel N. E., Vershinina K. Yu. Heat and
mass transfer at hot surface ignition of coal particle // MATEC Web of
Conferences.– 2015.– V. 23.– P. 1-4.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Проектирование ТЭЦ мощностью 360 МВт в г. Томске
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка ПГУ-ТЭЦ на базе ГТУ SGT5-4000F
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)