5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
6
Глава 1. Анализ инженерного оборудования АО «МОССЕЛЬПРОМ»
9
1.1 Общая характеристика инженерного оборудования.
9
1.2 Система подачи воды из городской сети через накопительную емкость
9
1.3 Система отопления АО «МОССЕЛЬПРОМ»
15
1.4. Общая схема автоматизации АО «МОССЕЛЬПРОМ»
24
Глава 2. Автоматизация системы отопления
27
2.1. Аналоговые входы
29
2.2 Дискретные входы
30
2.3 Выходные устройства
30
2.4 Управление исполнительными механизмами
31
2.5 Запорно-регулировочная арматура
34
2.6 Схема подпитки системы отопления
37
2.7 Стабилизация давления в системе отопления
40
2.8 Датчики температуры, давления
45
2.9 Твердотельные реле
49
2.10 Описание работы системы отопления
56
2.11 Описание работы системы подпитки и программы для ПР110
65
Глава 3. Автоматизации системы водоснабжения
75
3.1 Оборудование
79
3.2 Первая программа
80
3.3 Вторая программа
89
3.4 Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективности
94
3.5. Расчёт показателей экономической эффективности проекта
97
Заключение
100
Список используемой литературы
102
6
ВВЕДЕНИЕ
Применение саморегулирующих технических средств, экономико-
математических методов и систем управления, освобождающих человека
от участия в процессах получения, преобразования, передачи и
использования энергии, материалов или информации, существенно
уменьшающих степень этого участия или трудоемкость выполняемых
операций. Автоматизация является одним из важнейших направлений
научно-технического прогресса, ее цель заключается в повышении
эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в
создании условий для оптимального использования всех ресурсов
производства. Различают автоматизацию производства частичную,
комплексную и полную. Частичная автоматизация отдельных
производственных операций осуществляется в тех случаях, когда
управление процессами вследствие их сложности или скоротечности
практически недоступно человеку и когда простые автоматические
устройства эффективно заменяют его. Частично автоматизируется, как
правило, действующее производственное оборудование. По мере
совершенствования средств автоматизации и расширения сферы их
применения было установлено, что частичная автоматизация наиболее
эффективна тогда, когда производственное оборудование разрабатывается
сразу как автоматизированное. При определении степени автоматизации
учитывают, прежде всего, её экономическую эффективность и
целесообразность в условиях конкретного производства. Автоматизация не
означает безусловное полное вытеснение человека автоматами, но
направленность его действий, характер его взаимоотношений с машиной
изменяется; труд человека приобретает новую качественную окраску,
становится более сложным и содержательным. Центр тяжести в трудовой
деятельности человека перемещается на техническое обслуживание
машин-автоматов и на аналитически-распорядительную деятельность [1].
7
Управление автоматическими линиями осуществляется системами
автоматического управления, которые подразделяются на внутренние и
внешние. Внутренние системы управления обеспечивают выполнение
отдельным агрегатом или механизмом линии всех основных и
вспомогательных операций технологического процесса на данном
агрегате. Внешняя система (как правило, система контроля,
организованного по принципу обратной связи) обеспечивает
согласованную работу агрегатов и участков линии. В зависимости от
конкретных условий системы автоматического и автоматизированного
управления могут строиться на электрических, механических,
гидравлических, пневматических или комбинированных связях. Для
автоматического регулирования технологического процесса и переналадки
оборудования применяют системы электронного программного
управления. Комплексные автоматические линии оснащаются
электронными управляющими машинами и другими средствами
вычислительной техники. На агрегатах автоматизированных линий
преимущественно применяется регулируемый электрический,
гидравлический или механический привод [1]. По сравнительным оценкам
такой подход к усовершенствованию технического оборудования
производства экономически оправдан и по размерам затрат на внедрение, и
по показателям эффективности (экономии энергоресурсов, снижению
аварийности, рациональному использованию оборудования), а также
повышению общей культуры производства [4]. Малые объекты тепло и
водоснабжения испытывают острую необходимость в модернизации
технологического оборудования и особенно средств автоматического
управления. Как известно, неоправданно высокий уровень потребления
ресурсов в инженерных коммуникациях зданий различного назначения в
большинстве случаев связан с низкой эффективностью управления
режимами работы технологического оборудования. Например,
8
благоприятный температурный режим в помещениях, создаваемый
системами отопления, зависит не только от конструкций и
теплоизоляционных материалов, но и от автоматики, обеспечивающей
поддержание температуры. Важнейшим инструментом повышения
эффективности управления систем тепловодоснабжения является создание
систем на основе современных микропроцессорных программируемых
логических контроллеров (ПЛК). Оптимальное решение автоматизации –
разработка полномасштабных интегрированных АСУ ТП, позволяющих
добиться качественно нового уровня управления [2], взамен устаревших
систем. В данном дипломном проекте решается задача повышения
эффективности работы инженерного оборудования.
Объект работы - процесс водоснабжения АО «МОССЕЛЬПРОМ».
Предмет работы – автоматизация процесса водоснабжения.
Цель ВКР – выполнить автоматизацию управления процессом
водоснабжения для акционерного общества «МОССЕЛЬПРОМ»
В соответствии с поставленной целью необходимо выполнение
следующих задач:
- рассмотреть и выделить недостатки инженерного оборудования
предприятия;
- рассмотреть общую схему отопления предприятия и провести ее
анализ;
- осуществить выбор необходимого оборудования системы
отопления и водоснабжения предприятия;
- осуществить автоматизацию оборудования системы отопления и
водоснабжения предприятия;
- описать работу системы отопления и водоснабжения предприятия.
Практическая значимость работы заключается в том, что
автоматизированная система управления процессом водоснабжения будет
использоваться в АО «МОССЕЛЬПРОМ».
9
ГЛАВА 1. Анализ инженерного оборудование АО
«МОССЕЛЬПРОМ»
1.1 Общая характеристика инженерного оборудования
Объектом системы управления являются инженерные коммуникации АО
«МОССЕЛЬПРОМ».
Организация '"УЗЛОВСКАЯ ПТИЦЕФАБРИКА" - ФИЛИАЛ
АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА "МОССЕЛЬПРОМ"' зарегистрирована 29
августа 2002 года по адресу 140162, МОСКОВСКАЯ ОБЛ, РАМЕНСКИЙ Р-Н,
КОНСТАНТИНОВО С, ВЛАДЕНИЕ 1. Компании был присвоен ОГРН
1025001275067 и выдан ИНН 5009033730. Основным видом деятельности
является разведение сельскохозяйственной птицы.
Коммуникационная сеть делится на четыре группы: система холодного
водоснабжения (ХВС); система отопления; система пожаротушения (для
питания пожарных гидрантов); канализационная система (в данном проекте не
рассматривается, так как подключена непосредственно к городскому
коллектору и никакого дополнительного технического оборудования не имеет).
1.2 Система подачи воды из городской сети через накопительную
емкость
Холодная вода из городской сети поступает по трубопроводу в
накопительные емкости. Из накопительных емкостей вода распределяется через
насосную №2 и узлы учёта по зданиям АО «МОССЕЛЬПРОМ». В
накопительные емкости вода набирается самотеком, если давление в городской
сети составляет 4 или больше до 8 атмосфер, или производится подкачка через
насосную №1, если давление меньше 4 атмосфер. Кроме того, имеется
скважина, оборудованная глубинным водомером ВСКМ 10/32 и водопровод от
собственных источников В-1. Резервуары-накопители общей емкостью 300
2
м
используются для хозяйственно-бытовых и производственных целей.
Схема холодного водоснабжения приведена на рис 1.1.
Рисунок 1.1 - Схема водного хозяйства
15
На нужды пожаротушения предусмотрены: собственный водозабор
(скважина), пожарный резервуар объёмом 100
2
м
, пожарные гидранты,
установленные на наружных сетях водопровода. Система водопровода
наружного пожаротушения совмещена с хозяйственно-питьевым
водопроводом. Контроль набора и расхода воды в накопительные ёмкости
осуществляется с помощью поплавковых датчиков, через такелажный блок
визуально на самой ёмкости. Открытие и закрытие задвижек, а также
включение и выключения насосов подпитки производится вручную дежурным
оператором. Переключение с основного насоса, на резервный, для
распределения воды по зданиям АО «МОССЕЛЬПРОМ», осуществляется
дежурным оператором вручную каждые 15 дней. Насосные группы 1 и 2
оборудованы насосами марки ЗК-45/30, по два насоса на каждую группу,
запорной чугунной арматурой, приборами учёта давления. Приборы учёта
расхода воды расположены в здании научного института (НИ) предприятия и
автоматизированной мастерской (АМ), счетчики марки ВСКМ-90/40 (рисунок
1.2).
Рисунок 1.2 - Счетчик марки ВСКМ-90
1.3 Система отопления АО «МОССЕЛЬПРОМ»
Основными объектами подачи и распределения тепла в АО
«МОССЕЛЬПРОМ».» являются два тепловых пункта, расположенные в
16
подвальных помещениях зданий «НИ» и «АМ». Потребителями тепловой
энергии являются три здания АО «МОССЕЛЬПРОМ»: «НИ», «АМ», «ИЛК-3».
Тепловая энергия поступает в тепловые пункты по трубопроводу от городской
ТЭЦ (Теплоэлектроцентраль), такая система отопления называется закрытой
системой отопления. Первичный высокотемпературный теплоноситель
перемещается от ТЭЦ или станции по городским распределительным
теплопроводам к ТП (или к отдельным зданиям) и обратно. Вторичный
теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с пер-
вичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним
теплопроводам к отопительным приборам в каждом обогреваемом помещении
и затем возвращается в ТП (тепловой пункт). Регулировка тепла осуществляйся
вручную, открывая или закрывая запорный вентиль, расположенный на входе в
тепловой пункт. В АО «МОССЕЛЬПРОМ» используются однотрубные
системы отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя.
В однотрубных системах отопления нагревательные приборы по горячей
воде соединены последовательно. Поэтому в каждый последующий
отопительный прибор горячая вода поступает с более низкой температурой и
большей плотностью рис 1.3.
Рисунок 1.3 - Однотрубная система отопления
В здании «НИ» используется независимая, закрытая, однотрубная,
вертикальная с замыкающими участками, тупиковая система отопления с
Теплообменник
Тепловые приборы
17
верхней разводкой и искусственной циркуляцией теплоносителя. Для
однотрубных систем этого вида характерны следующие моменты.
Так как, в вертикальных однотрубных с верхней разводкой системах
отопления, температура теплоносителя, подводимая к отопительным приборам
на верхних этажах выше, чем на нижних, то для поддержания заданного
температурного режима отапливаемого помещения, увеличивают мощность
тепловых приборов, с каждым этажом вниз мощность увеличивается. Кроме
того, для этих же целей используются, так называемые байпасы. Такие системы
отопления классифицируются, как системы с замыкающими участками. В
здании ИЛК-3 используется однотрубная система отопления с попутным
движение воды. Основное отличие тупиковой системы отопления от системы с
попутным движением воды поясняет рисунок 1.4.
Рисунок 1.4 - Схемы гидравлической увязки параллельных циркуляционных колец
системы отопления
Показанные на рис. 1.4 (а) системы отопления относятся к так
называемым тупиковым системам, в которых циркуляционные кольца не равны
по длине, причем самое короткое кольцо проходит через стояк, ближайший к
теплообменнику, а самое длинное — через стояк, наиболее отдаленный от
теплообменника. На рис. 1.4 б изображена система отопления другого типа, где
длина всех колец одна и та же и, следовательно, одинаково сопротивление
18
колец (при одинаковой тепловой нагрузке стояков). Такие системы называют
системами с попутным движением воды, причем их, обычно устанавливают,
только в системах с насосной циркуляцией. В этих системах все стояки и
нагревательные приборы находятся почти в равных условиях, что значительно
облегчает регулировку. Недостаток систем с попутным движением воды
состоит в том, что для их устройства требуется большее количество труб, чем
для тупиковых систем. На схеме на рисунке 1.5 изображена правая часть схемы
отопления здания «НИ», на схеме не указаны стояки, расположенные по торцу
здания и левая часть схемы, так как она полностью идентична правой части.
Для компенсирования температурного режима основной стояк проходит по
середине здания. И от него влево и право под уклоном идут подающие
магистрали, на схеме рис 1.5, это указано. Всего схема отопления здания «НИ»
имеет 28 вертикальных стояков вместе с главным стояком. Мощность одного
стояка составляет 15200 Вт, количество отопительных приборов в здании 278
их мощность различная она растет к нижним этажам, чтобы сбалансировать
температурный режим. Общая мощность системы отопления 0,4224 Гкал/час.
В здании «ИЛК-3» используется независимая, закрытая, однотрубная,
вертикальная с замыкающими участками, с попутным движением воды система
отопления с верхней разводкой и искусственной циркуляцией теплоносителя.
Здания «НИ» и «ИЛК-3» построены по похожим проектам с небольшими
архитектурными изменениями. Отличие систем отопления от здания «НИ», это
система отопления с искусственной циркуляцией воды, как уже указывалось
выше, эта система более сбалансирована, это позволило обойтись меньшим
числом стояков их в «ИЛК-3» используется 20 вместе с главным, кроме того,
они более нагружены тепловыми приборами. В «ИЛК-3» количество
отопительных приборов 324. Средняя мощность прибора отопления составляет
1500Вт. Общая мощность системы отопления равна 0,486 Гкал/час. На схеме
рис 1.6 изображена правая часть схемы.