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

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

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.