Введение 13
1 Технологический процесс котельной 15
1.1. Техническая характеристика систем автоматизации котельной 16
1.2. Вспомогательное оборудование 17
1.3. Описание котлоагрегата 22
1.3.1. Устройство котла 22
1.3.2. Характеристика топлива 27
1.4. Описание дымососа ДН-6,3-1500 в составе котельной 27
1.4.1. Назначение и область применения 27
1.5. Процесс водоподготовки 30
1.6. Дымовая труба 30
1.7 Электроснабжение 31
1.8 Функциональная схема котлоагрегата 31
1.9 Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя 33
1.10 Расчет статических характеристик асинхронного двигателя 37
1.11 Расчет момента инерции дымососа 40
1.12 Выбор преобразователя частоты 43
1.13 Выбор измерительного преобразователя давления 47
1.14 Выбор преобразователя интерфейса 48
1.15 Расчет механических и электромеханических характеристик электропривода 50
1.16 Оптимизация САУ электропривода дымососа 55
1.16.1 Структурная схема асинхронного двигателя 55
1.16.2 Имитационная модель асинхронного двигателя 58
1.16.3 Проверка системы трехфазных и двухфазных напряжений 59
1.16.4 Проверка адекватности имитационной модели АД 60
1.17 САУ электропривода при скалярном управлении 62
1.17.1 Структурная схема САУ ЭП при скалярном управлении 62
1.17.2 Имитационная модель САУ ЭП при скалярном управлении 63
1.17.3 Имитационное моделирование САУ ЭП при скалярном управлении 64
1.18 САУ электропривода при скалярном управлении с компенсацией момента и
скольжения 67
1.18.1 Структурная схема САУ ЭП при скалярном управлении 67
с компенсацией момента и скольжения 67
1.18.2 Имитационная модель САУ ЭП при скалярном управлении 68
с компенсацией момента и скольжения 68
1.18.3 Имитационная моделирование САУ ЭП при скалярном управлении с компенсацией момента и скольжения 71
Заключение 75
2. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 76
2.1. Потенциальные потребители результатов исследования 76
2.2 Технология Quad 78
2.3 Диаграмма Исикавы 81
2.4 SWOT - Анализ 82
2.5 Инициация проекта 87
2.6 Цель и результат проекта 88
2.7 Организация структуры проекта 89
2.8 Ограничения и допущения проекта 90
2.9 Определение трудоемкости работ 92
2.10 Бюджет научно-технического исследования 96
2.10.1 Расчет материальных затрат НТИ 96
2.11 Основная заработная плата исполнителей проекта 96
2.12 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 98
2.13 Отчисления во внебюджетные фонты (страховые отчисления) 98
2.14 Накладные расходы 99
2.15 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 99
2.16 Определение ресурсоэффективности проекта 100
Говоря об энергетической ситуации в стране, сразу можно выделить эксплуатационные возможности используемого оборудования. А именно срок службы применяемого оборудования составляет порядка 15-20 лет, но использование устаревшего оборудование может продолжаться и после исчерпания его физического ресурса. Это является острой проблемой на протяжении многих лет. А именно в рамках данной тематике речь пойдет о тепловых станциях и об необходимости модернизации их оборудования.
Решение данной проблемы лежит на поверхности и требует максимального использования новых технологических решений, которые существенно способны улучшить качество производственного процесса. Внедрение нового оборудования систем управления, мониторинга и т.п, должно быть подвергнуто тщательному контролю и не нести вреда персоналу и окружающему миру.
В рамках рассматриваемой темы речь будет затрагивать асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и возможность управления частотой вращения, которая была доказана еще на этапе внедрения данного типа электродвигателя. Однако какое-то время данная возможность была труднореализуема и лишь с появлением силовых полупроводниковых приборов этот процесс стал весьма прост для реализации.
Силовые полупроводниковые приборы - тиристоры первые приборы применяемые в качестве системы регулирования (частоты вращения), а позднее к тиристорам добавились IGBT транзисторы и MOSFET. Сегодня частотный способ управления асинхронной машиной применяется по всему миру. Одним из ключевых преимуществ данного метода управления - это экономия потребляемой электроэнергии, что в рамках больших производственных объектов играет важную роль в финансовом обеспечении предприятия и охотно применяется во всех сферах деятельности, где есть необходимость в регулировании частоты вращения электродвигателей.
Частотно-регулируемые электропривода в промышленно развитых странах применяются уже более 40 лет. В течении данного этого времени формировалась опытная научная база знаний о ключевых особенностях данной системы и основных недостатков, на основе которых в дальнейшем формировались методические справочники, книги, для подготовки квалифицированных специалистов в данной области. А также на основе уже имеющегося опыта совершенствовались и внедрялись новые технические средства управления и сбора данных о состоянии системы. На сегодняшний день накоплен внушительный опыт при создании систем управления, которые применяют данный тип привода. Ряд основных решений при разработке системы управления стандартизирован.
В нашей стране сложилась несколько иная ситуация. Разработка полномасштабных интегрированных АСУ ТП взамен устаревших систем еще весьма незначительна. Несмотря на это, все же имеется опыт применения частотно-регулируемых приводов для модернизации тягодутьевых агрегатов. «Примерами подобного применения являются ряд объектов г. Санкт- Петербурга: 1-я, 2-я, 3-я и 4-я Красногвардейские котельные, в которых применено частотное регулирование приводами сетевых и подпиточных насосов; Центральные тепловые пункты 2-го, 5-го, 6-го и 7-го кварталов - модернизация насосов горячего водоснабжения (ГВС); применение АСУ ТП на Краснокамском целлюлозно-бумажном комбинате; на двух водогрейных котлоагрегатах КВГМ-100 тепловой станции № 2 г. Череповца и ряд других примеров» [2].
Модернизация вентиляторов и дымососов с применением частотного регулирования является несложной задачей для АСУ ТП, можно сказать задачей начального уровня, но при этом открывается хорошая возможность энергосбережения и улучшения качества технологического процесса, воздействие на механико-подвижные механизмы снижается, что приводит к увеличению предела прочности подвижных элементов системы (срок службы оборудования), тем самым надежность системы в целом возрастает.
