Выбор технических средств автоматизации

С учетом перечня контролируемых и регулируемых параметров котельной, представленных в табл. 1.2, для определения необходимых функциональных возможностей контроллера, составим таблицу сигналов ввода - вывода, которые будут использованы в АСУ котельной на базе водогрейного котла КВГ-2,5-95 (табл. 3.1).
Таблица 3.1 - Таблица сигналов контроллера
Наименование параметра Сигнал Число сигналов Модуль контроллера
Расход газа 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Расход воздуха 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Давление воздуха, поступающего в топку 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Расход воды, поступающей в котел 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Температура воды на входе в котел 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Пламя горелки 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Разрежение в топке котла 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Содержание кислорода в дымовых газах 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Температура воды на выходе из котла 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Расход воды из котла 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Давление воды на выходе из котла 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Давление газа 4-20 мА 1 Аналоговый модуль
ввода
Электроприводы клапанов 0 В
10 В
5 Дискретный модуль
вывода
Электроприводы воздуходувки и дымососа 0 В
10 В
2 Дискретный модуль
вывода
Электропривод водяного насоса 0 В
10 В
1 Дискретный модуль
вывода
Электроподжиг горелки 0 В
10 В
1 Дискретный модуль
вывода
В соответствии с табл. 3.1 на вход контроллера поступает 12 аналоговых сигнала, с выхода контроллера - 9 дискретных сигналов по двум позициям - открыто/закрыто.
Для технической реализации АСУ необходимо выбрать следующие технические средства автоматизации (ТСА):
управляющее устройство – программируемый контроллер;
расходомеры воздуха, газа;
газоанализатор;
датчики давления и температуры;
исполнительные механизмы – приводы клапанов подачи воды, воздуха и газа к горелке.
Все эти устройства выбираются путем технико – экономического анализа: с одной стороны они должны удовлетворять регламенту котла по диапазону, точности измерений, надежности и быстродействия, с другой – иметь невысокую стоимость, чтобы снизить капитальные затраты на модернизацию и сократить срок окупаемости проекта, повысив тем самым, экономический эффект от внедрения предлагаемой АСУ.
Для измерения расхода был выбран датчик Rosemount 3051SFC, как наиболее точный и подходящий по условиям эксплуатации.
Основные преимущества Rosemount 3051-интегральная конструкция расходомера исключает потребность в импульсных линиях и дополнительных устройствах, сокращает количество потенциальных мест утечек среды; высокий класс точности; подходящий диапазон измерения.
Расходомеры на базе компактных диафрагм Rosemount 405 представляет собой жесткую неразборную конструкцию, состоящую из собственно диска измерительной диафрагмы с угловым отбором давления, кольцевых камер, удлинителя, а также монтируемого на удлинителе вентильного блока для монтажа датчика

. Имеет ЖК - монитор с возможностью сигнализации (сигнальные диоды на корпусе - зеленый и красный) (рис. 3.1) [9].
146685018415
Рисунок 3.1 - Внешний вид расxодомера Rоsеmоunt 3051SFC
Диафрагма устанавливается между фланцами, а центрирующее кольцо обеспечивает оптимальную точность установки.
Унифицированный выходной сигнал 4-20 мА от Rosemount 3051SFC поступает в контроллер для реализации управляющего воздействия на электроприводы клапанов.
Газоанализатор МАК-С-2М (СН4, СО, О2) для измерения содержания кислорода в дымовых газах представлен на рисунке 2.2, а его технические характеристики приведены в табл. 3.2 [10].
Рисунок 3.2 - Газоанализатор МАК-С-2М
Прибор Maк-C-2M предназначен для непрерывного контроля концентрации угарного газа и метана в воздухе рабочей зоны. С индикацией численных значений концентрации, световой и звуковой сигнализацией о превышении заданных пороговых уровней.
Таблица 3.2 – Технические характеристики газоанализатора МАК-С2-М (СН4, СО)
Цифровое табло Нет
Контролируемый газ Угарный газ (CO) + Метан (CH4)
Диапазон измерения СО 0-200 мг/м3, СН4 0-100%,
Встроенное реле 220В 5А
Питание 220/24/12 В
Режим работы непрерывный
Виды сигнализации оптическая и акустическая
Рабочий диапазон температур, °C 0 … +250
Периодичность поверки 1 раз в год
Уровень защиты ExiaIICX
контрольные сигналы (0-3 В, 4-20 мА)
Газосигнализатор МАК-С-2М обеспечивает:
-  автоматический непрерывный контроль содержания газа;
-  световую и звуковую сигнализацию о достижении пороговых значений;
-  управление внешними устройствами посредством встроенного реле (вкл/выкл электромагнитных клапанов и т.д.).
Прибор содержит газочувствительные сенсоры, преобразующие концентрации соответствующих газов в электрический ток. Применяемые сенсоры:
- на угарный газ – Eco-Sure CO (2e) SixthSense (Англия), диапазон измерения 0-300 мг/м3
- на метан – MSH-P-HC/5/V/P/F Dynament (Англия), диапазон измерения 0-5% или 0-100%.
Для подбора датчика температуры воды на входе и выходе из котла КВГ-2,5-95 проведем сравнительный анализ следующих датчиков: Метран ТСП-256; Метран ТСПУ-256; THERMOCONT TS.
Результаты сравнения сведены в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 – Обзор датчиков температуры
Критерии выбора Метран ТСП-256 Метран ТСПУ - 276 THERMOCONT TS
Измеряемые среды Нейтраль-ные и агрессивные среды Нейтральные и агрессивные среды Газ, жидкостями, парами и другими материалами, в том числе взрывоопасными и агрессивными
Диапазон измеряемых температур, °С
-50 +200 0 +300 -50 +600
Предел допускаемой погрешности 0,3 °С
0,25% 0,1%
Тепловая инерционность, с
8 8 20
Потребляемая мощность, Вт
Не более 0,5 0,9 Не более 0,5
Выходной сигнал, мА 4-20
HART 4–20 4–20 +HART
Взрывозащищен-ность
ExdIICT6 ExdIICT6 -
Температура окружающей среды -45 +70 °С
-50 +85 °С
-20 +80 °С
Степень защиты от пыли и воды IP65 [7] IP65 [7] IP67 [8]
Средний срок службы, г
Не менее 8 Не менее 2 7
Наименьшей тепловой инерционностью обладают датчики фирмы Метран ТСП-256 и ТСПУ – 276, по надежности датчик Метран ТСП-256 предпочтительнее, т.к