Details

Данная работа посвящена разработке автоматизированной системы управления технологическими процессами котельной промышленного предприятия, оснащённой паровыми котлами, работающими на природном газе. Объект исследования – котельная промышленного предприятия, предмет исследования – автоматизированная система управления технологическими процессами котельной. Цель работы – разработка АСУ ТП, обеспечивающей повышение эффективности, надёжности и безопасности производства тепловой энергии с преимущественным использованием отечественного оборудования. В работе применены методы системного анализа, теории автоматического управления, сравнительного анализа технических средств автоматизации и методы оценки экономической эффективности инвестиционных проектов в соответствии с требованиями федеральных норм и правил промышленной безопасности, стандартов ГОСТ. Результаты работы: выполнен анализ технологического процесса котельной как объекта автоматизации с определением контролируемых параметров и требований к точности измерений; разработана распределённая трёхуровневая архитектура АСУ ТП с резервированием критически важных компонентов; выполнен выбор технических средств автоматизации на базе отечественного оборудования (контроллеры ОВЕН ПЛК210, резервированный контроллер ТЕКОН ТКМ700, SCADA-система MasterSCADA 4D); разработаны алгоритмы автоматического регулирования давления пара, уровня воды, разрежения в топке и соотношения топливо-воздух, а также алгоритмы противоаварийной защиты и распределения нагрузки между котлами. Практическая значимость заключается в создании проектных решений, применимых при проектировании АСУ ТП котельных промышленных предприятий аналогичной мощности; экономический эффект от внедрения – годовая экономия 2,59 млн руб. за счёт оптимизации расхода топлива (4%), сокращения персонала, снижения аварийности и экономии электроэнергии при частотном регулировании; простой срок окупаемости – 5,33 года, IRR – 13,7%. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии, в том числе программное обеспечение, облачные сервисы, базы данных и прочие: офисные приложения Microsoft Word и Microsoft Excel для подготовки пояснительной записки и расчётных материалов; язык моделирования PlantUML для построения структурных, функциональных схем и блок-схем алгоритмов; справочная правовая система КонсультантПлюс для работы с нормативно-технической документацией.

This work is devoted to the development of an automated process control system for an industrial boiler house equipped with natural gas-fired steam boilers. The object of research is an industrial boiler house, and the subject of research is an automated process control system for the boiler house. The goal of the work is to develop an automated process control system that improves the efficiency, reliability, and safety of heat production while using primarily domestic equipment. The work uses methods of system analysis, automatic control theory, comparative analysis of automation equipment, and methods for assessing the economic efficiency of investment projects in accordance with the requirements of federal industrial safety regulations and GOST standards. Results of the work: the technological process of the boiler house was analyzed as an object of automation, with the definition of controlled parameters and requirements for measurement accuracy; a distributed three-level automation system architecture was developed with redundancy of critical components; the selection of technical automation tools based on domestic equipment (OVEN PLC210 controllers, TEKON TKM700 redundant controller, and MasterSCADA 4D SCADA system) was made; algorithms for automatic control of steam pressure, water level, vacuum in the furnace, and fuel-air ratio were developed, as well as algorithms for emergency protection and load distribution between boilers. The practical significance lies in the creation of design solutions applicable in the design of automated process control systems for boiler houses of industrial enterprises of similar capacity; the economic effect of implementation is an annual saving of 2.59 million rubles. due to the optimization of fuel consumption (4%), reduction of personnel, reduction of accidents and energy savings with frequency control; simple payback period – 5.33 years, IRR – 13.7%. To achieve these results, the following information technologies were used, including software, cloud services, databases, and others: Microsoft Word and Microsoft Excel office applications for preparing an explanatory note and calculation materials; the PlantUML modeling language for constructing structural, functional, and algorithm flowcharts; and the KonsultantPlus reference legal system for working with regulatory and technical documentation.

• РЕФЕРАТ
• ABSTRACT
• СОДЕРЖАНИЕ
  • 1.4 Вывод по главе 1………………………………………………………….….33
• ВВЕДЕНИЕ
  • 1 Анализ объекта автоматизации и постановка задачи
  • 1.1 Описание технологического процесса котельной промышленного предприятия
  • 1.2 Анализ существующих систем автоматизации котельных установок
  • 1.3 Формулирование требований к разрабатываемой АСУ ТП
  • 1.4 Выводы по главе
  • 2 Разработка автоматизированной системы управления котельной
  • 2.1 Выбор структуры и архитектуры АСУ ТП
  • 2.2 Выбор технических средств автоматизации
  • 2.3 Разработка алгоритмов управления технологическими процессами
  • 2.4 Выводы по главе 2
  • 3 Экономическое обоснование проекта
  • 3.1 Расчёт капитальных затрат на создание АСУ ТП
  • 3.2 Оценка экономической эффективности проекта
  • 3.3 Выводы по главе 3
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• Последовательность технологического процесса работы парового котла
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ В
• Структура требований к АСУ ТП котельной
• ПРИЛОЖЕНИЕ Г
• Последовательность срабатывания противоаварийной защиты
• ПРИЛОЖЕНИЕ Д
• ПРИЛОЖЕНИЕ Е
• ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
• ПРИЛОЖЕНИЕ З
• ПРИЛОЖЕНИЕ И
• ПРИЛОЖЕНИЕ К