6657

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. Ю. Чадов

Автоматизация систем теплогазоснабжения

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «Автоматизация систем теплогазоснабжения» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство

профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 681.5 : 696.

Чадов А.Ю. Автоматизация систем теплогазоснабжения . [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. /А.Ю.Чадов; Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т., Нижний Новгород: ННГАСУ, 2016. – 32.; ил. 1 электрон.опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Автоматизация систем теплогазоснабжения» даются конкретные рекомендации студентам для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим и лабораторным занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Автоматизация систем теплогазоснабжения» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов, утв. решением учёного совета ННГАСУ от

03.04.2015 г., протокол № 9.

Оглавление

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины «Автоматизация систем теплогазоснабжения» являются:

− теоретическая и практическая подготовка специалистов в области автоматизации и автоматического управления объектами теплогазоснабжения.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−приемы и методы защиты в условиях чрезвычайных ситуаций

−основные методы защиты персонала и населения от возможных последствий аварий

−информацию о безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды при выполнении строительно-монтажных, ремонтных работ

−методику поиска необходимой научно-технической информации в нормативной базе по проектированию систем ТГС

−основные положения и задачи строительного производства, виды и особенности строительных процессов при монтаже, наладке, испытаниях и сдаче в эксплуатацию объектов ТГС

Уметь:

−с помощью автоматизированных систем проектирования и соответствующих компьютерных программ решать поставленные инженерные задачи.

−использовать приемы первой помощи в условиях чрезвычайных ситуаций

−использовать методы защиты персонала и населения от возможных последствий аварий

−использовать знания требований охраны труда, безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды при выполнении строительно-монтажных, ремонтных работ и работ по реконструкции строительных объектов

−выбирать типовые схемные решения при монтаже и наладке систем теплогазоснабжения.

−использовать современные средства автоматизации систем теплогазоснабжения

Владеть:

−методами охраны труда, безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды при выполнении строительно-монтажных, ремонтных работ и работ по реконструкции строительных объектов

−методами соблюдения технологической дисциплины в процессе строительства и пуска в эксплуатацию объектов теплогазоснабжения

−компьютерными программами по расчету и подбору соответствующих агрегатов и оборудования

−методами выбора необходимой информации в нормативной базе

−приемами и методами защиты персонала и населения от возможных последствий аварий и катастроф

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в выборе оборудования для автоматизации и автоматического управления объектами теплогазоснабжения.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины «Автоматизация систем теплогазоснабжения» сгруппирован по следующим разделам:

1. Основы проектирования автоматизированных систем теплогазоснабжения

Стадии проектирования и состав проекта системы автоматизации технологического процесса. Исходные данные для проектирования. Назначение и содержание функциональной схемы автоматизации.

2. Автоматизация систем теплоснабжения

Задачи и принципы автоматизации. Автоматизация подпиточных устройств. Автоматизация теплофикационных деаэраторов. Автоматизация основных и пиковых подогревателей. Автоматизация насосных подстанций.

3. Автоматизация систем теплопотребления

Общие замечания по автоматизации систем теплопотребления. Автоматизация ЦТП. Автоматическое регулирование гидравлических режимов и защита систем теплопотребления.

4. Автоматизация котельных установок

Основные принципы автоматизации котельных установок. Автоматизация паровых котлов. Автоматизация водогрейных котлов.

5. Автоматизация систем газоснабжения и газопотребления

Городские газовые сети и режимы их работы. Автоматизация ГРС. Автоматизация ГРП. Автоматизация газоиспользующих установок.

6. Автоматизированное проектирование систем ТГС с использование среды AutoCAD

Системы автоматизированного проектирования САПР. Пользовательский интерфейс графической среды «AutoCAD 2010». Основные команды и параметры.

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций

Раздел 1. Основы проектирования автоматизированных систем теплогазоснабжения

Современные промышленные и общественные здания оборудуются сложными инженерными системами обеспечения микроклимата, хозяйственных и производственных нужд. Надежная и безаварийная работа этих систем не может быть обеспечена без их автоматизации. Задачи автоматизации решаются наиболее эффективно тогда, когда они прорабатываются в процессе разработки технологического процесса.

Создание эффективных систем автоматизации предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса не только проектировщиками, но и специалистами монтажных, наладочных

иэксплуатационных организаций.

Внастоящее время уровень техники позволяет автоматизировать практически любой технологический процесс. Целесообразность автоматизации решается путем нахождения наиболее рационального технического решения и определения экономической эффективности. При рациональном применении

современных технических средств автоматики повышается производительность труда, снижается себестоимость продукции, повышается ее качество, улучшаются условия труда, повышается культура производства.

Автоматизация систем теплогазоснабжения (ТГС) включает вопросы контроля и регулирования технологических параметров, управления электроприводами агрегатов, установок и исполнительных механизмов (ИМ), а также вопросы защиты систем и оборудования в аварийных режимах.

При разработке проектной документации по автоматизации технологических процессов объектов руководствуются строительными нормами (СН) и строительными нормами и правилами (СНиП), ведомственными строительными нормами (ВСН), государственными и отраслевыми стандартами [1].

Всоответствии с нормативами проектирование систем автоматизации технологических процессов выполняют в две стадии – проект и рабочая документация, или в одну стадию – рабочий проект.

Впроекте разрабатывается следующая основная документация:

1)структурная схема управления и контроля (для сложных систем управления);

2)функциональные схемы автоматизации технологических процессов;

3)планы расположения щитов, пультов, средств вычислительной техники и т.д.;

4)заявочные ведомости приборов и средств автоматизации;

5)технические требования на разработку не стандартизированного оборудования;

6)пояснительная записка;

На стадии рабочей документации разрабатываются:

1)структурная схема управления и контроля;

2)функциональные схемы автоматизации технологических процессов;

3)принципиальные электрические, гидравлические и пневматические схемы контроля, автоматического регулирования, управления, сигнализации и питания;

4)общие виды щитов и пультов;

5)монтажные схемы щитов и пультов;

6)схемы внешних электрических и трубных проводок;

7)пояснительная записка;

8)заказные спецификации приборов и средств автоматизации, средств вычислительной техники, электроаппаратуры, щитов, пультов и т.д.

При двух стадиях проектирования структурные и функциональные схемы на стадии рабочей документации разрабатываются с учетом изменений технологической части или решений по автоматизации, принятых при утверждении проекта. В случае отсутствия таких изменений, упомянутые чертежи включаются в состав рабочей документации без переработки.

В рабочей документации целесообразно давать расчеты регулирующих дроссельных органов, а также расчеты по выбору регуляторов и определения примерных значений их параметров настройки при различных технологических режимах работы оборудования.

В состав рабочего проекта при одной стадии проектирования входят:

а) техническая документация, разрабатываемая в составе рабочей документации при двух стадиях проектирования;

б) локальная смета на оборудование и монтаж; в) задание генеральному проектировщику (смежным организациям или заказчику) на работы, свя-

занные с автоматизацией объекта.

Исходные данные для проектирования содержатся в техническом задании на разработку системы автоматического управления технологическим процессом. Техническое задание составляется заказчиком с участием специализированной организации, которой поручается разработка проекта.

Задание на проектирование системы автоматизации содержит технические требования, предъявляемые к ней заказчиком. Кроме того, к нему прикладывается комплект материалов, необходимых для проектирования.

Основными элементами задания являются перечень объектов автоматизации технологических агрегатов и установок, а также функции, выполняемые системой контроля и регулирования, обеспе-

чивающей автоматизацию управления этими объектами.

Задание содержит ряд данных, определяющих общие требования и характеристики системы, а также описывающих объекты управления:

1)основание для проектирования;

2)условия эксплуатации системы;

3)описание технологического процесса.

Основание для проектирования содержит ссылки на плановые документы, определяющие порядок проектирования автоматизированного процесса, плановые сроки проектирования, стадии проектирования, допустимый уровень затрат на создание системы управления, технико-экономическое обоснование целесообразности проектирования автоматизации и оценку подготовленности объекта к автоматизации.

Описание условий эксплуатации проектируемой системы содержит условия протекания технологического процесса (например, класс взрыво- и пожароопасности помещений, наличие агрессивной, влажной, сырой, запыленной окружающей среды и т.д.), требования к степени централизации контроля и управления, к выбору режимов управления, к унификации аппаратуры автоматизации, условия ремонта и обслуживания парка приборов на предприятии.

Описание технологического процесса включает: а) технологические схемы процесса;

б) чертежи производственных помещений с размещением технологического оборудования; в) чертежи технологического оборудования с указанием конструкторских узлов для установки

датчиков контроля; г) схемы электроснабжения;

д) схемы воздухоснабжения; е) данные для расчета систем контроля и регулирования;

ж) данные для расчета технико-экономической эффективности систем автоматизации. Функциональные схемы (схемы автоматизации) являются основным техническим документом,

определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Функциональные схемы автоматизации служат исходным материалом для разработки всех остальных документов проекта автоматизации и устанавливают:

а) оптимальный объем автоматизации технологического процесса; б) технологические параметры, подлежащие автоматическому контролю, регулированию, сигна-

лизации и блокировкам; в) основные технические средства автоматизации;

г) размещение средств автоматизации - местных приборов, отборных устройств, аппаратуры на местных и центральных щитах и пультах, диспетчерских пунктах и т.д.;

д) взаимосвязь между средствами автоматизации.

На функциональных схемах автоматизации коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-96, а детали трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратура – по ГОСТ 2.785-70.

Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах показываются в соответствии с ГОСТ 21.208-2013. В стандарте первичные и вторичные преобразователи, регуляторы, электроаппаратуру показывают кружками диаметром 10 мм, исполнительные устройства – кружками диаметром 5 мм. Кружок разделяется горизонтальной чертой при изображении устройств, устанавливаемых на щитах, пультах. В верхней его части условным кодом записывают измеряемую или регулируемую величину и функциональные признаки прибора (показание, регистрация, регулирование и т.п.), в нижней – номер позиции по схеме.

Наиболее применяемые в системах ТГС обозначения измеряемых величин: D – плотность; Е – любая электрическая величина; F – p аcход; Н – ручное воздействие; К – время, программа; L – уровень; М

–влажность; Р – давление (разрежение); Q – качество, coстав, концентрация среды; S – скорость, частота; Т – температура; W – масса.

Дополнительные буквы, уточняющие обозначения измеряемых величин: D – разность, перепад; F

–соотношение; J – автоматическое переключение, обегание; Q – интегрирование, суммирование по времени.

Функции, выполняемые прибором:

а) отображение информации: А – c игнализация; I – показание; R – регистрация;

б) формирование выходного сигнала: С – регулирование; S – включение, отключение, переключение, сигнализация (Н и L - соответственно верхний и нижний пределы параметров).

Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов: Е – чувствительный элемент (первичное преобразование); Т – дистанционная передача (промежуточное преобразование); К – станция управления. Род сигнала: Е – электрический; Р – пневматический; G – гидравлический.

В условном обозначении прибора должны отражаться те признаки, которые используются в схеме. Например, РD1 – прибор для измерения перепада давления, показывающий дифманометр, РIS – прибор для измерения давления (разрежения), показывающий с контактным устройством (электроконтактный манометр, вакуумметр), LCS – электрический контактный регулятор уровня, ТС – терморегулятор, ТЕ – датчик температуры, FQ1 – прибор для измерения расхода (диафрагма, сопло и др.)

Пример выполнения функциональной схемы автоматизации редукционно-охладительной установки (см. рис. 1.1), где технологическое оборудование изображено в верхней части чертежа, а ниже в кружках показаны приборы, устанавливаемые по месту и на щите оператора (автоматизации). На функциональной схеме все приборы и средства автоматизации имеют буквенное и цифровое обозначения.

Контуры технологического оборудования на функциональных схемах рекомендуется выполнять [1] линиями толщиной 0,6-1,5 мм; трубопроводные коммуникации 0,6-1,5 мм; приборы и средства автоматизации 0,5-0,6 мм; линии связи 0,2-0,3 мм.

Рис. 1 – Пример выполнения функциональной схемы