Разработка средств теплотехнического контроля температуры пара т/а К-500-240

ВВЕДЕНИЕ

 

Энергетическая  программа России на длительную перспективу  предусматривает «повышение производительности труда при производстве энергетических ресурсов на основе внедрения новейших достижений науки и техники». Основная доля выработки электроэнергии в  современном энергобалансе страны приходится на тепловые электрические  станции (ТЭС). Энергетика играет главную  роль в жизни людей, ведь именно благодаря  энергетике люди могут использовать в быту электрические приборы, а  так же получать отопление в свои дома.

Выработка электроэнергии увеличилась на 1,6%. В общей энерговыработке на долю ТЭС приходится 59,4%, ГЭС – 19%, АЭС – 15,4%.

Наибольший  прирост энергопотребления зафиксирован в энергосистемах  Москвы, Санкт-Петербурга и Тюмени, где прежний максимум уже превышен более чем на 24, 10 и 15%  соответственно. Именно поэтому  с целью исключения появления  энергодефицита в динамично развивающихся  регионах Правительство РФ утвердило  напряжённую инвестиционную программу, согласно которой до 2020 года. планируется построить более 21 млн. кВт мощностей. При этом общий объём средств, необходимый для её реализации, оценивается в 2,1 трлн. руб.

Автоматизацией механизированного производства называют применение технических средств (от простейших измерительных приборов и регуляторов до современных электронных вычислительных машин) и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах выработки, преобразования и передачи энергии (материалов, информации).

Создание  комплексных автоматизированных систем управления обеспечивает сбор и интеграцию данных технологического процесса с  помощью баз данных реального  времени, формирование информационной модели объекта управления, решение  задач контроля, анализа, управления энергетическим оборудованием на основе этой модели.

В курсовом проекте рассматриваются  вопросы выбора аппаратуры измерения, правил построения  функциональных схем, составление заказной спецификации на средства измерения и производятся расчёты согласно заданию.

 

1  Описание конденсационной турбины К – 500 – 240.

 

1.1 Назначение. Основные технические характеристики.

Паровая или газовая турбина является двигателем, в котором потенциальная энергия пара или газа превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения ротора.

Тип конденсационной турбины: К – 500 – 240.

 

Таблица 1.1 – Основные технические характеристики конденсационной турбины К – 500 – 240

Наименование	Характеристика
1 Мощность номинальная, МВт 2 Частота вращения, Гц 3 Параметры свежего пара: давление, МПа температура, °С 4 Давление в конденсаторе, кПа 5 Максимальный расход свежего  пара, кг/с	525 50   23,5 540 3,5 458,3

 

1.2 Конструкция. Принцип работы турбины.

На  рисунке 1 представлена конструкция  турбины.

Турбина работает следующим образом. Свежий пар от котла подводится по двум паропроводам к двум блокам клапанов ЦВД, располагаемым по обеим сторонам турбины. Каждый из блоков состоит из стопорного и четырех регулирующих клапанов. Пройдя стопорный и регулирующий клапаны, пар по девяти перепускным трубам подается к четырем сопловым коробкам, вваренным во внутренний корпус ЦВД. Турбина имеет сопловое парораспределение и одновенечную регулирующую ступень.

Пройдя  регулирующую и девять нерегулируемых ступеней, пар с давлением 4,1 МПа и температурой 296 °С направляется по двум трубам в промежуточный перегреватель, откуда с параметрами 3,65 МПа и 540 °С подводится двумя трубами к двум комбинированным клапанам и из них – в проточную часть ЦСД, где расположено 11 ступеней с закрученными рабочими лопатками. Пар покидает ЦСД с параметрами 0,3 МПа и 230 °С и направляется в две ресиверные трубы, подающие пар в два двухпоточных ЦНД.

Каждый  из потоков ЦНД состоит из пяти ступеней, последняя из которых имеет рабочую лопатку длиной 1050 мм и средний диаметр 2,55 м. Из ЦНД пар направляется в два конденсатора, в которых при общем расходе 14,3 м³/с охлаждающей воды с температурой 12 °С поддерживается давление 3,5 кПа.

Турбоустановка  К-500-240 снабжена развитой системой регенеративного  подогрева  питательной воды и  всережимными питательными насосами с  конденсационными турбинными приводами. Кроме отборов на регенерацию, обеспечивается отпуск пара на теплофикационную установку, состоящую из двух  подогревателей сетевой воды, на подогрев  воздуха, подаваемого в котел, а также  на подогрев добавка в цикл химически  обессоленной воды, подаваемой в конденсаторы.

 

 

Рисунок 1 – Схема основных паропроводов турбоустановки ХТЗ К – 500 – 240:

1 – свежий пар;   2 – ГПЗ;   3 – ПВД;   4 – блок стопорно – регулирующих клапанов;   5 – пар из промежуточного перегрева;   6 – комбинированные стопорно – регулирующие клапаны;   7 – ЦСД;   8 – пар в ЦНД;   9 – пар в конденсатор;   10 – сбросной клапан;   11 – пар на промежуточный перегрев.

 
2 Функциональная  схема контроля.

 

2.1 Правила построения функциональных  схем.

Функциональная  схема автоматизаций является основным технологическим   документом, определяющим объем автоматизаций технологических  установок и     отдельных  агрегатов автоматизируемого объекта.

Технологические оборудования и коммуникаций на функциональных схемах автоматизаций изображаются, как правило, упрощенно и в  сокращенном виде, без указания отдельных  технологических аппаратов и  трубопроводов вспомогательного назначения. На технологических трубопроводах  обычно показывают ту регулирующую и  запорную аппаратуру, которая непосредственно  участвует в управлении процессом.

В отдельных случаях некоторые  элементы технологического оборудования изображают на функциональных схемах в виде прямоугольников с указанием  наименования этих элементов. При этом около датчиков, отборных и приёмных устройств указывают наименование того технологического оборудования, к которому они относятся.

Детали  трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратуру показывают условными  обозначениями по ГОСТ  2.785– 70 и  ГОСТ 2.786–70.

Приборы, средства автоматизаций, электрические  устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах автоматизаций  изображают в соответствий с ГОСТ 21.404–85. Этот же ГОСТ предусматривает систему построения графических и буквенных условных обозначений по функциональным признакам, выполняемым приборами.  Приборы изображаются окружностями, сложные приборы, выполняющие несколько функций, допускается изображать несколькими окружностями, примыкающими друг к другу. В верхней части окружности наносятся буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора. В нижней части окружности наносятся позиционное обозначение (цифровое или буквенно-цифровое), служащие для нумераций комплекта измерения или регулирования (при упрощённом способе построения условных обозначений) или отдельных элементов комплекта (при развернутом способе построения условных обозначений).

Щиты, стативы, пульты управления на функциональных схемах изображаются условно в виде прямоугольника произвольных размеров, достаточных для нанесения графических  условных обозначений устанавливаемых  на них приборов, средств автоматизаций, аппаратуры управления и сигнализаций.

Функциональные  связи между технологическим  оборудованием и установленными на нем первичными преобразователями, а также со средствами автоматизаций, установленными на щитах и пультах, на схемах показываются тонкими сплошными  линиями.

На  рисунке 2 представлена функциональная схема контроля.

2.2 Выбор места установки функциональных признаков прибора.

В соответствии [7] контроль за температурой пара турбины К – 500 - 240 осуществляется на БЩУ, показывающими и сигнализирующими приборами на 2 параметра и ПТК.

 

3 Выбор  средств контроля.

 

3.1 Назначение и достоинства аппаратуры ГСП.

ГСП (Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации) предназначена для обработки  и представления информации о  состоянии и ходе различных процессов  и выработки управляющих воздействий  на них. ГСП состоит из унифицированных  элементов, модулей и блоков, допускающих  информационное, энергетическое и конструктивное сопряжение в агрегатных комплексах и автоматизированных системах управления. В ГСП входят электрические, пневматические и гидравлические приборы и устройства в обыкновенном, виброустойчивом, герметичном, пыле- и влагозащищённом исполнении.

Устройства  ГСП взаимодействуют посредством  нормированных электрических, пневматических, гидравлических, механических, акустических и оптических сигналов. По виду сигналов устройства ГСП делятся на аналоговые и дискретные. Устройства ГСП имеют нормированные источники питания. Конструктивное сопряжение устройств ГСП обеспечивается унифицированной структурой модулей и блоков, применением нормированных по форме и размерам монтажных плат, кассет, каркасов, панелей, шкафов, щитов и пультов, а также базовых конструкций оснований и узлов, из которых компонуются агрегаты. Этим достигается высокая взаимозаменяемость изделий ГСП.

Унификация  конструкций ГСП повышает технологичность  изделий в производстве, упрощает их комплектацию, монтаж, наладку и  эксплуатацию. Информационная, энергетическая и конструктивная сопрягаемость устройств ГСП ускоряет проектирование и изготовление систем автоматического контроля, регулирования и управление в составе оборудования автоматизированного производства.

В основу построения ГСП положены следующие  принципы: выделение устройства по функциональным признакам, минимизация  номенклатуры изделий, блочно-модульное построение технических средств, агрегатное построение систем управления, совместимость приборов и устройств.

 

Таблица 3.1- Основные виды унифицированных входных сигналов ГСП

Вид сигнала	Физическая величина	Параметры сигнала
Электрический	Постоянный ток, мА	0-5, 0-20, -5-0-5, 4-20
	Постоянное напряжение, мВ; В	0-10, 0-20, –10-0-10; 0-10, 0-1, –1-0-1
	Переменное напряжение, В	0-2, -1-0-1
	Частота, кГц	2-8, 2-4
Пневматический	Давление, кгс/см2	0,2-1
Гидравлический	Давление, МПа	0,1-6,4

 

3.2 Выбор структурной схемы комплекта.

На  рисунке 3.1 изображена структурная  схема комплекта.

Термопреобразователи  служат для преобразования тепловой энергии в унифицированный электрический  сигнал.

Вторичный прибор служит для снятия показаний  с термопреобразователей.

Нормирующий преобразователь служит для преобразования сигнала с  термопреобразователя в унифицированный сигнал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 –  Структурная схема комплекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Выбор термопреобразователя.

3.3.1 Общие сведения.

Термопреобразователи  предназначены для преобразования температуры твердых, жидких, газообразных и сыпучих веществ в унифицированный  токовый выходной сигнал. Обеспечивают измерение температуры нейтральных  и агрессивных сред. Не разрушающих материал защитной арматуры.

Встроенный  в головку датчика измерительный  преобразователь преобразует измеряемую температуру в унифицированный  токовый выходной сигнал, что дает возможность построения систем АСУТП  без примечания дополнительных нормирующих  преобразователей.

Термопреобразователи  бывают двух типов: Термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи.

В курсовом проекте рассматривается  термоэлектрические преобразователи.

Принцип действия термоэлектрического преобразователя  основан на свойстве металлов и сплавов  создавать термоэлектродвижущую силу, зависящую от температуры места соединения концов двух равных проводников.

Измерение температуры сводиться к измерению  термо - Э.Д.С.  термоэлектрического преобразователя при помощи электроизмерительных приборов, в качестве которых применяются магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры.

Термоэлектрические  преобразователи бывают следующих  типов: ТВР-ПР- вольфрамрениевые; ТПР-ТП – платинородиевые; ТПП-ТП- платинородий; ТХА-ТП- хромель алюминиевые; ТХК- ТП- хромель копелевые.

На  рисунке 3.2 показано устройство термоэлектрического преобразователя.

Защитный  чехол - 1 термометра имеет наружный диаметр 10 мм. Для первого термометра он изготавливается из стали ОХ13, Х12Н10Т или ОХ20Н14С и для второго из стали ОХ13 или ОХ20Р14С2. Термоэлектроды термометров изолированы двухканальными фарфоровыми бусами - 2, а рабочий конец – фарфоровым колпачком. Термометры снабжены водозащищенной бахелитовой головкой - 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.2 - Устройство термоэлектрического преобразователя.

а) без штуцера

б) с подвижным штуцером

в) с неподвижным штуцером

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3 - основные параметры термоэлектрических преобразователей

Тип преобразователя	Условное обозначение градуировки  преобразователя	Наименование материалов термоэлектродов	Диапазон температур при длительном применении. ˚С
ТВР	A	Вольфрамрений  (5% рения)– вольфрамрений  (20% рения)	0-2500
ТПР	B	Платинородий  (30% родия) – платинородий  (6% родия)	300-1600
ТПП	S	Платинородий  (10% родия) - платина	0-1300
ТХА	K	Хромель - алюмель	От -50 до +1000
ТХК	L	Хромель - алюмель	От -50 до +600