4. Разработка структурной схемы сау

ЗУ

X задания

ПЛК

БРУ

Преобразователь

ИМ

ОУ

ИП1

ИП 2

Сигнал с задающего устройства (ЗУ) поступает на программируемы логический контроллер (ПЛК), который обрабатывает входную с ЗУ и измерительных преобразователей 1 и 2 информацию и формирует управляющий сигнал, далее проходит блок ручного управления в котором можно выбрать режим работы (Автоматический или Ручной), далее проходит преобразователь и идёт на исполнительный механизм (ИМ) который управляет задвижкой, а она в свою очередь оказывает влияние на объект управления (ОУ)

5. Разработка технической структуры САУ

4-20 мА

КБС-3

БП-1

БК-1

МАС

МДС

КБС-2

ПБР

МЭО

Д

ПЛК

4-20 мА мА

ИП 1

= 24 В

ИП 2

= 24 В

БРУ

= 220/380 В

4-20 мА

МАС – модуль аналогового сигнала;

МДС – модуль дискретного сигнала;

КБС-3 – клемма блочное соединение для аналоговых сигналов;

КБС-2 – клемма блочное соединение для дискретных сигналов;

БК – блок контроллеров;

ПЛК – программируемый логический контроллер Ремиконт Р-130;

БП – блок питания.

Д – датчик положения МЭО

ИП 1 – измерительный преобразователь уровня воды в барабане котла

ИП 2 – измерительный преобразователь расхода питательной воды

БРУ – блок ручного управления

ПБР – пускатель бесконтактный реверсивный

В качестве ПЛК выбран контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130

Назначение

Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130 предназначен для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и позволяет выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ, автоматическое регулирование, автоматическое логикопрограммное управление, автоматическое управление с переменной структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию событий.

Технологическое программирование контроллера микропроцессорного Ремиконт Р-130 выполняется без программистов специалистами, знакомыми с традиционными средствами контроля и управления в АСУ ТП. Запрограммированная информация сохраняется при отключении питания с помощью встроееной батареи.

Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130 имеет проектную компоновку, которая позволяет пользователю выбрать нужный набор модулей и блоков, согласно числу и виду входных – выходных сигналов. В контроллер встроены развитые средства самодиагностики, сигнализации и индентификации неисправностей, в том числе при отказе комплектующих изделий, выходе сигналов за допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по кольцевой сети и т.п. Для дистанционной сигнализации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.

По интерфейсному входу-выходу контроллеры микропроцессорные Ремиконт Р-130 могут объединяться в локальную управляющую сеть «Транзит» кольцевой конфигурации, которая с помощью блока «Шлюз БШ-1» может взаимодействовать с любым внешним абонентом (например, ЭВМ).

Входные – выходные сигналы.

В процессе сбора и обработки информации от датчиков пользователь может выполнять необходимую коррекцию входных сигналов, их линеаризацию, фильтрацию, а также любую арифметическую операцию, в том числе извлечение квадратного корня. В контроллер устанавливаются 2 любых сменных модуля входа – выхода УСО (устройства связи с объектом)

Входные сигналы

- сигналы от термопар ТХК, ТХА, ТПР, ТВР, ТПП;

- сигналы от термометров сопротивлений ТСМ, ТСП;

- унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0-5, 0-20, 4-20 мА; 0-10В;

дискретные сигналы:

-логическая «1» напряжением от 19 до 32В;

-логический «0» напряжением от 0 до 7В.

Выходные сигналы

- унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0-5, 0-20, 4-20 мА

- дискретные сигналы:

- транзитного выхода – максимальное напряжение коммутации 40В, максимальный ток нагрузки 0,3А

- сильноточного релейного выхода – максимальное напряжение коммутации 220В, максимальный ток нагрузки 2А.

Блок ручного управления (БУ) рассчитан на применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) и предназначен для переключения цепей управления исполнительными устройствами, индикации положения цепей.

Технические данные и характеристики

1. Блоки обладают следующими функциональными возможностями:

БРУ-22

- ручное или дистанционное переключение цепей управления на два положения;

- световая индикация положения цепей;

- управление исполнительными механизмами

БРУ-32

- ручное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно;

- кнопочное управление интегрирующими исполнительными механизмами;

- световая индикация выходного сигнала регулирующего устройства с импульсным выходным сигналом;

- определение положения регулирующего органа.

БРУ-42

- ручное или дистанционное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно;

- кнопочное управление интегрирующими исполнительными механизмами;

- световая индикация режимов управления, выходного сигнала регулирующего устройства с импульсным выходным сигналом;

- определение положения регулирующего органа.

2. Коммутационная способность групп переключающих контактов реле и кнопок управления при активной нагрузке:

- постоянный ток до 0,25А при напряжении до 34 V;

- переменный ток до 0,25А при напряжении до 220 V.

3. Входные сигналы стрелочного индикатора БРУ в зависимости от исполнения.

Условное обозначение исполнения	Пределы изменения входного сигнала	Входное сопротивление
БРУ-32-00; -01; -02; -06; -07 БРУ-42-00; -01; -02; -06; -07	0-5 мА 0-10В	<500Ом >10кОм
БРУ-32-03; -04; -05; -08; -09 БРУ-42-03; -04; -05; -08; -09	4-20 мА	<200Ом

4. Электрическое питание блока осуществляется переменным однофазным током с напряжением 24 V при отклонении от минус 3,6 до плюс 2,4 V и частотой 50 или 60 Hz.

5. Электрическое питание блока возможно от пускателей, имеющих источники двухполупериодного выпрямленного напряжения со средним значением 24 V при токе 100мА.

6. Мощность, потребляемая блоком, не превышает 2,5 V.A.

7. Параметры питания каждого из индикаторов – напряжение постоянного тока 24 V , ток не более 10мА.

выбран БРУ- 43-03 так как он единственный обеспечивает дистанционное и ручное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно, с входным сигналом 4-20 мА так как такой же сигнал применяется для показания положения и сигнализации МЭО в выбранном мною БСПТ-10М

Исполнительный механизм Однооборотные (или неполноповоротные) электрические исполнительные механизмы и приводы МЭО (далее – электроприводы) предназначены для передачи крутящего момента арматуре при ее повороте на один оборот или менее (от 0 до 360°).

Механизмы МЭО предназначены для приведения в действие запорно-регулирующей арматуры в системах автоматического регулирования технологическими процессами, в соответствии с командными сигналами регулирующих и управляющих устройств.

Варианты исполнения:

- общепромышленное

- взрывозащищенное

- для атомных электростанций (АЭС)

Функции механизмов МЭО

-автоматическое, дистанционное или местное (ручное) открытие и закрытие арматуры, останов арматуры в любом промежуточном положении;

- указание степени открытия (закрытия) арматуры на шкале местного указателя;

- позиционирование рабочего органа арматуры в любом промежуточном положении;

- формирование дискретного сигнала о промежуточных и конечных положениях рабочего органа арматуры;

- формирование цифровых сигналов состояния концевых и путевых выключателей

Отличительные особенности:

- электроприводы обеспечивают выполнение заявленных технических параметров при - отклонении питающего напряжения от – 15% до +10% от номинальных значений

- режим регулирования – до 1200 вкл/час при ПВ 25%

- ресурс электроприводов в режиме регулирования - от 65 до 80 тысяч часов (в зависимости от усилия)

- срок службы изделия 15 лет

- работа в экстремальных условиях: при повышенной температуре, запылённости, сильной вибрации

- надежность, простота в обслуживании, ремонтопригодность

Принцип работы механизмов заключается в преобразовании электрического сигнала поступающего от регулирующего или управляющего устройства во вращательное перемещение выходного вала.

Механизмы МЭО устанавливаются вблизи регулирующих устройств и связываются с ними посредством тяг и рычагов.

Механизмы МЭО изготовляются с датчиком обратной связи (блоком сигнализации положения выходного вала) для работы в системах автоматического регулирования или без датчиков обратной связи - с блоком концевых выключателей для режима ручного управления.

Виды блоков сигнализации положения – индуктивный БСПИ, реостатный БСПР, токовый БСПТ.

Некоторые виды МЭО представлены в таблице

ПБР Пускатель ПБР (ПБР-2М) предназначен для бесконтактного управления электрическими исполнительными механизмами, в приводе которых используются однофазные конденсаторные электродвигатели.

Пускатель имеет следующие модификации:

ПБР-2М, ПБР-2М2.1- управление механизмами с электромагнитным тормозом

ПБР-2М1, ПБР-2М2.2 – управление механизмами с механическим тормозом

Область применения: системы автоматического регулирования технологическими процессами в энергетической и других отраслях промышленности.

• Входной сигнал: 24В постоянного пульсирующего тока или замыкание ключей

• Входное сопротивление пускателя: 750 Ом

• Максимальный коммутируемый ток: 4А

• Быстродействие: 25 мс

• Разница между длительностями входного и выходного сигналов ПБР-2М не более: 20 мс

• Напряжение источника питания цепей управления: 22-26В (среднее значение двухполупериодного выпрямленного тока)

• Полный срок службы: 10 лет

• Степень защиты: IP – 20

• Электрическое питание: 220В, 50 Гц

• Потребляемая мощность: 7 Вт

• Масса: ПБР-2М, ПБР-2М1 - 4 кг, ПБР-2М2 - 2 кг

Блок БСПТ-10М предназначен для установки в исполнительные электрические механизмы с целью преобразования положения выходного органа механизма в пропорциональный электрический сигнал и сигнализации или блокирования в крайних или промежуточных положениях выходного органа.

В состав блока входит блок питания БП–20 и блок датчика БД–10М.

Технические характеристики

• Параметры питания – однофазная сеть переменного тока 220+22-33V или 230+23-34V, или 240+24-36V частоты (50±1)Hz или (60±1.2)Hz

• Мощность, потребляемая от сети, не более 9 VA.

• Входной сигнал блока – угол поворота вала блока в диапазоне: (0-90)° или (0-225)°.

• Выходной сигнал блока – постоянный ток 0–5 mA при сопротивлении нагрузки до 2,5 кΩ или 4–20 mA или 0–20 mA при сопротивлении нагрузки до 1 кΩ. Амплитудное значение пульсации выходного сигнала до 1%.

• Нелинейность блока до 2,5% максимального значения выходного сигнала.

• Вариация выходного сигнала до 1,4 % от максимального значения выходного сигнала.

• Дифференциальный ход микроотключателей до 3°.

• Коммутационный ток микровыключателя Д 303 – 2С: при постоянном напряжении 24 и 48V – от 5mA до 1А; при переменном напряжении 220V частоты 50 или 60Hz – от 20 до 500 mA

• Масса блока датчика не более 1 кg.

• Масса блока питания не более 1,45 кg.

В данном проекте выбран МЭО - 100/63 так как обеспечивает достаточную мощность и оптимальное время оборота для управления потоком питательной воды в комплексе с ПБР-2М1 и БСПТ-10М с выходным сигналом 4-20мА

Клапаны регулирующие предназначены для регулирования расхода рабочей среды (воды или пара) с температурой до 300 °С.

Клапан работает следующим образом:

рабочая среда поступает через входной патрубок в корпус клапана. При вращении золотника внутри гильзы изменяется проходное сечение окон гильзы. Поворот золотника осуществляется при помощи рычага вручную, или соединенного с приводом типа МЭО. Максимальный угол поворота золотника — 90°. Поток среды, пройдя через регулируемое проходное сечение гильзы, поступает в выходной патрубок клапана, а затем в трубопровод.

Датчик уровня

Разделение уровнемеров по принципу действия

По своему принципу действия жидкостные уровнемеры делятся на ультразвуковые, поплавковые, гидростатические, буйковые и акустические. Уровнемеры, предназначенные как для жидкостей, та и для сыпучих грузов, делятся на емкостные и изотопные.

Поплавковые уровнемеры

Принцип работы поплавковых уровнемеров основан на измерение уровня при помощи плавающего на поверхности жидкости поплавка. Такой поплавок изготавливается из материала, устойчивого к действию агрессивной внешней среды и коррозии. Измерительное устройство связано с поплавком посредством рычага либо тросика. Этот способ лучше всего подходит для измерения уровня в открытом резервуаре.

Буйковые уровнемеры

В буйковых уровнемерах измерение уровня производится посредством использования неподвижного буйка. На него, в соответствии с законом Архимеда, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной буйком. Объем же вытесненной жидкости зависит от глубины погружения буйка в жидкость, или другими словами, от ее уровня. Таким образом, выталкивающая сила линейно зависит от уровня жидкости. Измерить эту силу достаточно легко.

Гидростатические уровнемеры

Гидростатические уровнемеры работают на принципе гидростатического давления, которое прямо пропорционально расстоянию до поверхности жидкости (или глубине жидкости). Величина такого давления измеряется с помощью дифманометров — приборов, измеряющих изменения давления в жидкостях или газах. При таких измерениях, перепад давлений на дифманометре соответствует гидростатическому давлению жидкости, а оно в свою очередь пропорционально уровню жидкости в резервуаре.

Радиоизотопные уровнемеры

Для универсальных приборов, измеряющих уровни как жидкости, так и сыпучих веществ, применяются радиоизотопные уровнемеры. Принцип действия таких устройств основан на степени поглощения проходящего через вещество в резервуаре гамма-лучей. Приемник и излучатель радиационного излучения перемещаются по всей высоте емкости на специальных лентах с помощью реверсивного электромотора.

Ультразвуковые уровнемеры

Ультразвуковые и акустические уровнемеры работают на принципе измерения времени, затраченного на прохождение от излучателя до поверхности жидкости в резервуаре. В случае, когда излучатель расположен над поверхностью жидкости, такой прибор является акустическим, если же в самой жидкости — ультразвуковым. Излучатель является универсальным устройством, способным как излучать, так и принимать излучение.

Для измерения уровня воды в барабане котла лучше всего подойдёт датчик гидростатического давления серии МЕТРАН-150 применяются для измерения, отображения и передачи в системы управления параметров техпроцессов (давление)

в энергетике, энергосбережении, металлургии, машиностроении, химической, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности

• Измеряемые среды:

жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси

• Диапазоны измеряемых давлений:

- минимальный 0-0,025 кПа;

- максимальный 0-68 МПа

• Выходные сигналы:

- 4-20 мА с HART-протоколом;

- 0-5 мА

• Основная приведенная погрешность до ±0,075%;

опции до ±0,2%; ±0,5%

• Диапазон температур окружающей среды

от -40 до +80°С; от -55 до +80°С (опция)

• Перенастройка диапазонов измерений 100:1

• Высокая стабильность характеристик

• Взрывозащищенное исполнение вида

"искробезопасная цепь" и "взрывонепроницаемая оболочка"

• · Управление параметрами датчика:

- с помощью HART-коммуникатора;

- удаленно с помощью программы HART-Master, HART-модема

и компьютера или программных средств АСУТП;

- с помощью клавиатуры и ЖКИ

• Улучшенный дизайн и компактная конструкция

• Поворотный электронный блок и ЖКИ

• Высокая перегрузочная способность

• Защита от переходных процессов

• Внешняя кнопка установки "нуля" и диапазона

• Непрерывная самодиагностика

• Гарантийный срок эксплуатации - 3 года

• Межповерочный интервал - 3 года

• Внесены в Госреестр средств измерений под № 32854-06,

сертификат № 25415, ТУ 4212-022-51453097-2006

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Выбран датчик Метран 150CD2 так как давление в барабане котла находится в пределах от 12 до 14 кПа

Датчик расхода

По принципу измерений расходомеры классифицируют по следующим основным группам (указываемый для каждой классификационной группы расходомеров принцип преобразования относится к их первичным преобразователям — датчикам).

1. Расходомеры переменного перепада давления (с сужающими устройствами; с гидравлическими сопротивлениями; центробежные; с напорными устройствами; струйные), преобразующие скоростной напор в перепад давления.

2.Расходомеры обтекания (расходомеры постоянного перепада—ротаметры, поплавковые, поршневые, гидродинамические), преобразующие скоростной напор в перемещение обтекаемого тела.

3.Тахометрические расходомеры (турбинные с аксиальной или тангенциальной турбиной; шариковые), преобразующие скорость потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента (лопастей турбинки или шарика).

4.Электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движущейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС.

5.Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте увлечения звуковых колебаний движущейся средой.

6.Инерциальные расходомеры (турбосиловые; кориолисовы; гигроскопический) , основанные на инерционном воздействии массы движущейся с линейным или угловым ускорением житкости.

7.Тепловые расходомеры (калориметрические; термоанемометрические), основанные на эффекте переноса тепла движущейся средой от нагретого тела.

8.Оптические расходомеры, основанные на эффекте увлечения света движущейся средой (Физо-Френели) или рассеяния света движущимися частицами (Допплера).

9.Меточные расходомеры (с тепловыми, ионизационными, магнитными, концентрационными, турбулентными метками), основанные на

измерении скорости или состоянии метки при прохождении ее между

двумя фиксированными сечениями потока.

Выбран расходомер переменного перепада давления Метран на базе диафрагм Rosemount серии 405

Он предназначены для измерения расхода жидкостей, газов, пара и передачи полученной информации для технологических целей и учетно-расчетных операций. Основные преимущества:

- интегральная конструкция расходомера исключает потребность в импульсных линиях и дополнительных устройствах, сокращает количество потенциальных мест утечек среды;

- минимальная длина прямолинейных участков трубопровода 2 Dy до и 2 Dy после места установки расходомера на базе диафрагмы Rosemount 405С (стабилизирующей) значительно упрощает монтаж и сокращает затраты;

- многопараметрический преобразователь 3095MV в составе расходомеров 3095MFC обеспечивает вычисление мгновенного массового расхода жидкости, пара, газа или объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям.

Области применения - химическая, нефтехимическая, нефтяная, газовая, пищевая, фармацевтическая и др. отрасли промышленности.

• Измеряемые среды: жидкость, газ, пар

• Температура измеряемой среды:

-40...232°С (интегральный монтаж датчика);

-100...454°С (удаленный монтаж датчика импульсными линиями)

• Избыточное давление в трубопроводе до 10 МПа

• Диаметр условного прохода трубопровода:

Dу 15…200 мм (диафрагма Rosemount 405Р);

Dу 50…200 мм (диафрагма Rosemount 405С)

• Пределы измерений расхода рассчитываются для конкретного применения

• Динамический диапазон 8:1, 10:1, 14:1

• Основная относительная погрешность измерений расхода до ±0,7%

• Температура окружающего воздуха:

-40…85°С - без ЖК-индикатора,

-51…85°С - опция для расходомеров с датчиком 3051S

• Выходной сигнал: 4-20 мА/HART

• Наличие взрывозащищенного исполнения

• Межповерочный интервал - 1 год