Материал: Теплотехнические измерения расхода основного конденсата деаэратора

Теплотехнические измерения расхода основного конденсата деаэратора

Введение

Достаточно стабильное в последние 4 - 5 лет развитие экономики России уже в настоящее время вызывает опасения, что в отдельных регионах в самые ближайшие годы будет недостаток генерирующих мощностей. 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.

Непрерывное возрастание требований к контролю и управлению, вызванное необходимостью повышения безопасности и надёжности АЭС, повышением единичной мощности блоков, а также интенсификацией технологических процессов потребовало широкого применения новых технических средств автоматизации - электронных вычислительных машин, устройств логического управления - пересмотра принципов организации управления АЭС.

Автоматизация - это направление технического прогресса, обеспечивающее построение самодействующих систем, выполняющих те или иные операции или вырабатывающих ту или иную продукцию без непосредственного участия человека.

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 деаэратора

1.1 Назначение. Основные технические характеристики

Деаэратором называются аппараты, служащие для удаления из воды газов путём её термической деаэрации. Также деаэратор выполняет роль смешивающего подогревателя, являясь ступенью регенеративного подогрева питательной воды. В состав тепловой схемы турбоагрегата К-220-44 входит деаэратор типа ДП 2000.

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики деаэратора ДП 2000

1.2 Конструкция. Принцип действия

На рисунке 1.1 представлена конструкция деаэратора типа ДП-2000. Он состоит из: 1- входа основного конденсата турбины; 2- выпара; 3- люка; 4- подачи пара от штоков клапанов; 5- входа греющего пара; штриховыми стрелками показано движение пара, сплошными - воды.

Для колонки ДП-2000 наиболее существенное отличие заключается в том, что барботажный лист разбит на три кольцевые перфорированные зоны, ограниченные снизу разновысокими кольцевыми перегородками (Рисунок 1), что расширяет диапазон работы деаэратора. При минимальной нагрузке работает только одна внутренняя зона, при максимальной нагрузке - все три зоны и избыток пара перепускается через окна, расположенные по краям барботажного листа, в основной отсек колонки.

Процесс термической обработки воды идёт в основном в деаэрационных колонках. «Холодные» потоки, имеющие температуру меньше температуры насыщения, поступают в верхнюю часть деаэрационной колонки в смесительное устройство. В нижнюю часть деаэрационной колонки через парораспределительный коллектор подводят греющий пар. Разные потоки воды в смесительном устройстве смешиваются, и получается вода с одинаковой температурой по всему сечению деаэрационной колонки. Попадая на дырчатую тарелку, деаэрируемая вода разделяется на струи, движущиеся сверху вниз навстречу потоку греющего пара. При этом вода, перемешиваясь с паром, нагревается до температуры кипения, все пространство деаэратора заполняется паром, парциальное над поверхностью деаэрируемой воды практически снижается до нуля, и из нее выделяются растворенные газы. Дальше деаэрируемая вода попадает на барботажное устройство, где она опять перемешивается и обрабатывается греющим паром. За счёт пара, проходящего через слой воды, она поддерживается в состоянии кипения, углекислый газ проникает в образовавшиеся в толще воды пузырьки пара и удаляется вместе с ними. Чтобы выделившиеся из воды газы не скапливались в паровом пространстве и не снижали разность парциальных давлений в водяной и паровой фазе, они удаляются из деаэрационной головки вместе с частью греющего пара через штуцеры выпара и используются для работы эжекторов. Постоянное удаление парогазовой смеси из деаэрационной колонки является одним из основных условий для эффективной работы деаэратора. С барботажного устройства вода попадает в аккумуляторный бак, где тоже происходит выделение оставшихся после деаэрации газов, так как в аккумуляторном баке над поверхностью воды находится пар и вода имеет температуру насыщения, т. е. сохраняются условия дегазации.

Рисунок 1 - Деаэрационная колонка ДП-2000:

- вход основного конденсата турбины; 2- выпар; 3- люк; 4- подача пара от штоков клапанов; 5- вход греющего пара; штриховыми стрелками показано движениепара,сплошными-воды.

2 Функциональная схема контроля

.1 Правила построения функциональных схем

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

Функциональная схема представляет собой чертёж, на котором схематически условными обозначениями изображены технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средств автоматизации с указанием связей между технологическим оборудованием и элементами автоматики, а также связей между отдельными элементами автоматики.

Технологическое оборудование и коммуникации на функциональных схемах изображаются упрощённо без указания аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Оборудование изображается линиями толщиной 0,6-1,5 мм. Детали трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратуру показывают условными обозначениями по ГОСТ 2.785 - 70 и ГОСТ 2.786 - 70.

Прямоугольники щитов и пультов располагают в такой последовательности, чтобы при размещении в их пределах обозначений приборов и средств автоматизации обеспечивались наибольшая простота и ясность схем, и минимум пересечений линий связи. В прямоугольниках могут быть указаны номера чертежей общих видов щитов и пультов. В каждом прямоугольнике с левой стороны дано его наименование.

Всем приборам и средствам автоматизации, изображённым на функциональных схемах, присваивают позиционные обозначения (позиции), сохраняющиеся во всех материалах проекта. Буквенные обозначения присваивают каждому элементу функциональной группы в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигнала - от устройств получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс.

.2 Выбор места установки и функциональных признаков приборов

В соответствии с [ ] контроль расхода основного конденсата на входе деаэратора осуществляется на блочном щите управления показывающим прибором и на ПТК.

3 Выбор средств контроля

.1 Назначение и достоинства аппаратуры ГСП

ГСП, Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации, совокупность устройств получения, передачи, хранения, обработки и представления информации о состоянии и ходе различных процессов и выработки управляющих воздействий на них. Устройства ГСП взаимодействуют посредством нормированных электрических, пневматических, гидравлических 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. Этим достигается высокая взаимозаменяемость изделий ГСП.

Унифицированный сигнал - это сигнал, который применяют для связи не только датчиков, но и других устройств промышленной автоматики. Применение унифицированных сигналов регламентировано ГОСТ 26.011-80. Стандарт устанавливает допустимые диапазоны унифицированных сигналов. В таблице 3.1 приведены виды и диапазоны унифицированных сигналов. Сигналы бывают электрические, пневматические, гидравлические различных диапазонов. Чаще всего применяются электрические сигналы, потому что они имеют широкий диапазон, их можно легко складывать, делить, умножать, вычитать, передавать на большие расстояния.

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.

Таблица 3.1 - Основные виды унифицированных входных сигналов ГСП

.2 Выбор структурной схемы комплекта

Для выбора структурной схемы комплекта по расходу имеются следующие исходные данные: номинальная производительность - 0,5556 м3/с. Место установки измерительного прибора [ ] - БЩУ. Функциональные признаки прибора [ ] - прибор показывающий. Дополнительные характеристики: рабочая температура, 0С - 164,2; рабочее давление, МПа - 0,69.

На рисунке 3 изображена структурная схема комплекта. Местное сужающее устройство необходимо для создания перепада давления. Для поддержания постоянной плотности среды и для защиты дифференциальных манометров от агрессивной среды около сужающих устройств устанавливают сосуды. Дифференциальный манометр нужен для измерения перепада давления. Вторичный прибор используется для показания контролируемого параметра.

Рисунок 3.1 - Структурная схема комплекта

.3 Выбор местного сужающего устройства

.3.1 Общие сведения

Диафрагма. Для диафрагм с угловым способом отбора перепада давления допустимые диапазоны значений диаметров трубопроводов D и относительных площадей сужающих устройств m должны находится в пределах 50 мм < D <1000 мм; 0,05 < m <0,64 (для трубопроводов диаметром D >1000 мм рекомендуется принимать расчетные значения, соответствуют D = 1000мм). Для диафрагм с фланцевым способом отбора перепада давления эти величины должны находиться в пределах 50мм < D < 760мм; 0,04 < m < 0,56. Диаметр отверстия диафрагм независимо от способа отбора перепада давления d >12,5 мм. Бескамерные диафрагмы на Py до 32 Мпа изготовляются по ГОСТ 14322-77, а камерные диафрагмы на Py до 10 Мпа - по ГОСТ 14321-73.

Диафрагма (Рисунок 3.2) представляет собой тонкий диск 3 с круглым отверстием, ось которого располагается по оси трубы. Передняя (входная) часть отверстия имеет цилиндрическую форму, а затем переходит в коническое расширение. Передняя кромка должна быть прямоугольной (острой) без закруглений и заусениц. На рисунке приняты следующие обозначения: D20 - внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством, d20 - внутренний диаметр диафрагмы.

При измерении расхода загрязнённых жидкостей и особенно газов у стандартной диафрагмы, установленной на горизонтальной трубе, могут образовываться отложения. Во избежание этого применяют сегментные и эксцентричные диафрагмы. Сегментные диафрагмы представляют собой кольцо, в которое вварен диск с вырезанным в его нижней части сегментом или сектором. Кольцо зажимается между фланцами трубопровода. Кромка диафрагмы со стороны потока должна быть острой. Отверстия сегментной и эксцентричной диафрагм располагают в нижней части сечения трубы, а выводы импульсных трубок - в верхней части трубопровода вне пределов отверстия. Они могут применяться для измерений расхода жидкостей, из которых выделяются газы; в этом случае отверстия истечения располагают вверху. Сегментные диафрагмы могут устанавливаться на трубопроводах диаметром от 50 до 1000 мм. Значение Remin 5000 - 40000 при m от 0,1 до 0,5.  

При измерении малых расходов, перепад давления на диафрагме может быть не достаточен для организации измерения. В таких случаях возможен вариант с установкой двух диафрагм с разным диметром и отбором разницы давлений до первой и после второй.  Сопла. В случае измерения расхода газа, сопла могут устанавливаться на трубопроводе диаметром не менее 50 мм, в случае измерения расхода жидкости - не менее 30 мм. Относительная площадь сужающего устройства должна быть в пределах 0,05 < m <0,64, а диаметр отверстия сопла d>15 мм. Схематичное изображение сопла дано на Рисунке 3.3. На рисунке вверху показан отбор статических давлений через кольцевые камеры, внизу - через отдельные отверстия.   Профиль входной части сопла образуется двумя дугами окружности, из которых одна касается торцевой поверхности сопла со стороны входа, а другая - цилиндрической поверхности отверстия. Сопряжение обеих дуг происходит практически без излома.

Сопло Вентури устанавливают на трубопроводах диаметром от 65 до 500 мм, при этом относительная площадь сужающего устройства должна находиться в пределах 0,05<m<0,60, диаметр отверстия сопла d >15мм.

Сопло Вентури состоит из профильной входной части, цилиндрической средней части (горловины) и выходного конуса. Профильная часть выполняется так же, как у нормального сопла для соответствующих значений m. Цилиндрическое отверстие должно переходить в конус без радиусного сопряжения. Сопло Вентури может быть длинным или коротким. У первого наибольший диаметр выходного конуса равен диаметру трубопровода, у второго он меньше диаметра трубопровода. Перепад давления следует измерять через кольцевые камеры. Заднюю (минусовую) камеру соединяют с цилиндрической частью сопла Вентури с помощью радиальных отверстий.

Киевское предприятие ПО "Киевмаш" выпускает сопла Вентури на давление 1,6 МПа и условные диаметры 1000 и 1200 мм. Эти сопла изготовляют двух типоразмеров на каждый условный диаметр в зависимости от величины модуля m. Модуль - отношение площадей прохода горловины сужающего устройства и трубопровода, который равен 0,2 (СВ1-1000-02 и СВ1-1200-02) или (СВ1-1000-04 и СВ1-1200-04). Для измерения расхода сточной жидкости следует применять сопла Вентури с малыми сужениями (m>0,4), так как в торцевых частях сопел с большим сужением могут скапливаться отложения взвешенных частиц.

Труба Вентури устанавливается в трубопроводах диаметром от 50 до 1400 мм, при этом относительная площадь сужающего устройства должна находиться в пределах 0,10<m<0,60. Труба Вентури (Рисунок 3.4) состоит из входного патрубка 1,входного конуса 4, горловины 5 и диффузора 6.

Во входном конусе и горловине выполнены кольцевые усредняющие камеры 2. Они сообщаются с внутренними полостями входного конуса и горловины с помощью нескольких отверстий 3, которые при наличии в измеряемой жидкости взвешенных частиц прочищают с помощью специальных приспособлений. В нижней части кольцевых камер устанавливают пробковые краны для спуска жидкости.

.3.2 Выбор типа и модификации сужающего устройства