Помощь студентам в учебе
АСУ ТП адаптивного распыления водоугольных и органоводоугольных топливных композиций
|
Введение 12
1 Научно-исследовательская работа 13
1.1 Актуальность и цель исследования 13
1.2 Экспериментальный стенд и методика исследований 16
1.3 Математическое описание влияния реологии топлива и геометрических
размеров форсунки на характеристики распыления 27
1.4 Выводы 46
2 Проектирование АСУ ТП адаптивного распыления водоугольных и
органоводоугольных композиций 48
2.1 Системный анализ объекта автоматизации 48
2.2 Перечень функций, реализуемых АСУ 49
2.3 Разработка структуры КТС автоматизированной системы управления 51
2.4 Разработка функциональной схемы системы управления 52
2.5 Составление опросных листов на приборы и средства автоматизации 53
2.6 Выбор технических средств системы управления, составление
спецификации 54
2.6.1 Выбор датчика температуры 54
2.6.2 Выбор датчиков давления 55
2.6.3 Выбор расходомера 56
2.6.4 Выбор газоанализатора 57
2.6.5 Выбор датчиков измерения вязкости и плотности 58
2.6.6 Выбор исполнительного механизма 58
2.6.7 Выбор преобразователя частоты 59
2.6.8 Выбор программируемого логического контроллера 60
2.7 Составление заказной спецификации 61
2.8 Составление перечня входных и выходных сигналов 62
2.9 Разработка принципиальной электрической схемы шкафа автоматизации 62
2.10 Составление перечня элементов шкафа автоматизации 65
2.11 Проектирование схемы внешних проводок 66
2.12 Разработка сборочного чертежа шкафа автоматизации 67
2.13 Составление спецификации шкафа автоматизации 68
2.14 Разработка фрагментов информационного, математического и
программного обеспечений 69
2.14.1 Разработка экранных форм мнемосхем SCADA-системы 69
2.14.2 Разработка приложения для оператора 71
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 74
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования 74
3.2 Анализ конкурентных технических решений 75
3.3 FAST - анализ 76
3.3.1 Выбор объекта FAST - анализа 77
3.3.2 Описание функций объекта 77
3.3.3 Определение значимости выполняемых функций объектом 78
3.3.4 Анализ стоимости функций, выполняемых объектом исследования 79
3.3.5 Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта и её
анализ 79
3.3.6 Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта и её
анализ 80
3.4 Планирование научно-исследовательской работы 80
3.5 Бюджет научного исследования 83
3.5.1 Стоимость материальных затрат научно-технического исследования
83
3.5.2 Заработная плата исполнителей 84
3.5.3 Отчисления во внебюджетные фонды 86
3.5.4 Накладные расходы 86
3.5.5 Затраты на оборудование 87
3.5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 88
3.6 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 88
3.7 Вывод по разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 91
4 Социальная ответственность 94
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 94
4.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 95
4.1.2 Организационные мероприятия по компоновке рабочей зоны 95
4.2 Производственная безопасность 96
4.2.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 97
4.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата 97
4.2.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 97
4.2.1.3 Расчет искусственного освещения 98
4.2.1.4 Превышение уровня шума 101
4.2.1.5 Повышенное воздействие электромагнитного излучения и
электрического тока 102
4.2.1.6 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя 103
4.3 Экологическая безопасность 103
4.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ... 104
4.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 104
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 105
4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 105
4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС 105
4.5 Вывод по разделу Социальная ответственность 106
Заключение 108
Список публикаций студента 110
Список использованных источников 111
Приложение А_Influence of nozzle design on the atomization characteristics ofslurry fuels 119
Приложение Б Опросные листы на технические средства автоматизации .. 135
1 Научно-исследовательская работа 13
1.1 Актуальность и цель исследования 13
1.2 Экспериментальный стенд и методика исследований 16
1.3 Математическое описание влияния реологии топлива и геометрических
размеров форсунки на характеристики распыления 27
1.4 Выводы 46
2 Проектирование АСУ ТП адаптивного распыления водоугольных и
органоводоугольных композиций 48
2.1 Системный анализ объекта автоматизации 48
2.2 Перечень функций, реализуемых АСУ 49
2.3 Разработка структуры КТС автоматизированной системы управления 51
2.4 Разработка функциональной схемы системы управления 52
2.5 Составление опросных листов на приборы и средства автоматизации 53
2.6 Выбор технических средств системы управления, составление
спецификации 54
2.6.1 Выбор датчика температуры 54
2.6.2 Выбор датчиков давления 55
2.6.3 Выбор расходомера 56
2.6.4 Выбор газоанализатора 57
2.6.5 Выбор датчиков измерения вязкости и плотности 58
2.6.6 Выбор исполнительного механизма 58
2.6.7 Выбор преобразователя частоты 59
2.6.8 Выбор программируемого логического контроллера 60
2.7 Составление заказной спецификации 61
2.8 Составление перечня входных и выходных сигналов 62
2.9 Разработка принципиальной электрической схемы шкафа автоматизации 62
2.10 Составление перечня элементов шкафа автоматизации 65
2.11 Проектирование схемы внешних проводок 66
2.12 Разработка сборочного чертежа шкафа автоматизации 67
2.13 Составление спецификации шкафа автоматизации 68
2.14 Разработка фрагментов информационного, математического и
программного обеспечений 69
2.14.1 Разработка экранных форм мнемосхем SCADA-системы 69
2.14.2 Разработка приложения для оператора 71
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 74
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования 74
3.2 Анализ конкурентных технических решений 75
3.3 FAST - анализ 76
3.3.1 Выбор объекта FAST - анализа 77
3.3.2 Описание функций объекта 77
3.3.3 Определение значимости выполняемых функций объектом 78
3.3.4 Анализ стоимости функций, выполняемых объектом исследования 79
3.3.5 Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта и её
анализ 79
3.3.6 Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта и её
анализ 80
3.4 Планирование научно-исследовательской работы 80
3.5 Бюджет научного исследования 83
3.5.1 Стоимость материальных затрат научно-технического исследования
83
3.5.2 Заработная плата исполнителей 84
3.5.3 Отчисления во внебюджетные фонды 86
3.5.4 Накладные расходы 86
3.5.5 Затраты на оборудование 87
3.5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 88
3.6 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 88
3.7 Вывод по разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 91
4 Социальная ответственность 94
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 94
4.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 95
4.1.2 Организационные мероприятия по компоновке рабочей зоны 95
4.2 Производственная безопасность 96
4.2.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 97
4.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата 97
4.2.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 97
4.2.1.3 Расчет искусственного освещения 98
4.2.1.4 Превышение уровня шума 101
4.2.1.5 Повышенное воздействие электромагнитного излучения и
электрического тока 102
4.2.1.6 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя 103
4.3 Экологическая безопасность 103
4.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ... 104
4.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 104
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 105
4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 105
4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС 105
4.5 Вывод по разделу Социальная ответственность 106
Заключение 108
Список публикаций студента 110
Список использованных источников 111
Приложение А_Influence of nozzle design on the atomization characteristics ofslurry fuels 119
Приложение Б Опросные листы на технические средства автоматизации .. 135
Современный промышленный комплекс требует постоянного усовершенствования технологических процессов для повышения их эффективности и оптимизации, в частности, в области энергетики. Одним из перспективных направлений является использование водоугольного топлива, что обусловлено его низкой стоимостью и относительной экологической безопасностью.
Разработанная в рамках магистерской диссертации автоматизированная система управления технологическим процессом адаптивного распыления водоугольных и органоводоугольных композиций позволяет утилизировать отходы углеобогащения, а также вырабатывать энергию, путём использования их в качестве компонентов для создания водоугольных и органоводоугольных топливных композиций.
Внедрение системы адаптивного распыления, способной подстраиваться под различные условия технологического процесса, позволит обеспечить оптимальные (с точки зрения последующего сжигания) параметры распыления топлива. Данная система должна быть оснащена современными автоматизированными микропроцессорными средствами контроля, которые непрерывно отслеживают процесс распыления топлива.
Разработка данной системы важна не только с практической точки зрения, но и с экономической - она позволяет уменьшить затраты на закупку сырья и энергии, а также снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.
В данной магистерской диссертации будут рассмотрены ключевые аспекты разработки и функционирования разработанной автоматизированной системы управления технологическим процессом адаптивного распыления водоугольных и органоводоугольных топливных композиций.
Разработанная в рамках магистерской диссертации автоматизированная система управления технологическим процессом адаптивного распыления водоугольных и органоводоугольных композиций позволяет утилизировать отходы углеобогащения, а также вырабатывать энергию, путём использования их в качестве компонентов для создания водоугольных и органоводоугольных топливных композиций.
Внедрение системы адаптивного распыления, способной подстраиваться под различные условия технологического процесса, позволит обеспечить оптимальные (с точки зрения последующего сжигания) параметры распыления топлива. Данная система должна быть оснащена современными автоматизированными микропроцессорными средствами контроля, которые непрерывно отслеживают процесс распыления топлива.
Разработка данной системы важна не только с практической точки зрения, но и с экономической - она позволяет уменьшить затраты на закупку сырья и энергии, а также снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.
В данной магистерской диссертации будут рассмотрены ключевые аспекты разработки и функционирования разработанной автоматизированной системы управления технологическим процессом адаптивного распыления водоугольных и органоводоугольных топливных композиций.
В рамках магистерской диссертации разработана автоматизированная система управления технологическим процессом адаптивного распыления водоугольных и органоводоугольных топливных композиций в топке водогрейного котла на основе современной микропроцессорной техники. Для этого был создан набор проектной документации, включающий в себя структурную и функциональную схемы разрабатываемой системы, схему внешних проводок, схему электрическую соединений и сборочный чертеж щита управления. Был произведен выбор оборудования и составлена заказная спецификация на средства автоматизации. Для удобства пользования данной системой, оператором были разработаны мнемосхема данной АСУ ТП.
Также в рамках диссертации проведены исследования, направленные на определение характеристик параметров распыления водоугольных и органоводоугольных композиций и определены математические зависимости этих характеристик от реологических свойств топлива и геометрических параметров форсуночного устройства. На основе полученных математических зависимостей было написано приложение для оператора, позволяющее рассчитать необходимые параметры работы системы для получения оптимальных характеристик распыления топлива.
ВУТ и ОВУТ представляют интерес с экологической, экономической энергетической и социальной точек зрения. Выгода с экологической точки зрения заключается в том, что данные топлива содержат в своем составе воду, присутствие которой снижает количество оксидов серы и азота, выбрасываемых с дымовыми газами в атмосферу. С экономической точки зрения выгода заключается в том, что топливные компоненты, используемые для приготовления данных топлив, имеют низкую стоимость, что положительно сказывается на стоимости итогового топлива, а также позволяет утилизировать отходы углеобогащения. С энергетической точки зрения использование данных топлив представляет интерес из-за расширения топливной и сырьевой базы данной отрасли. Социальный эффект заключается в том, что использование суспензионных топлив может снизить воздействие угольных электростанций на здоровье людей, смертность и состояние окружающей среды.
Также в рамках диссертации проведены исследования, направленные на определение характеристик параметров распыления водоугольных и органоводоугольных композиций и определены математические зависимости этих характеристик от реологических свойств топлива и геометрических параметров форсуночного устройства. На основе полученных математических зависимостей было написано приложение для оператора, позволяющее рассчитать необходимые параметры работы системы для получения оптимальных характеристик распыления топлива.
ВУТ и ОВУТ представляют интерес с экологической, экономической энергетической и социальной точек зрения. Выгода с экологической точки зрения заключается в том, что данные топлива содержат в своем составе воду, присутствие которой снижает количество оксидов серы и азота, выбрасываемых с дымовыми газами в атмосферу. С экономической точки зрения выгода заключается в том, что топливные компоненты, используемые для приготовления данных топлив, имеют низкую стоимость, что положительно сказывается на стоимости итогового топлива, а также позволяет утилизировать отходы углеобогащения. С энергетической точки зрения использование данных топлив представляет интерес из-за расширения топливной и сырьевой базы данной отрасли. Социальный эффект заключается в том, что использование суспензионных топлив может снизить воздействие угольных электростанций на здоровье людей, смертность и состояние окружающей среды.