Преобразователь термоэлектрический ГД.ПР. 30/668

Преобразователь предназначен для измерения высоких температур в промышленных объектах.

Технические характеристики:

- Рабочий диапазон измеряемых температур от 0 до 1300 °С.

- Показатель тепловой инерции не более 5 с.

- Возможно применение в окислительной атмосфере.

- Не рекомендуется применять ниже 400 °С, т. к. ТЭДС в этой области мала и крайне нелинейна.

 

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

1.3 Выбор и обоснование контроля и регулирования технологических параметров воздухонагревателя

Нагрев дутья имеет важное технологическое значение для снижение расхода кокса, интенсификации процесса доменной плавки и увеличение производительности доменной печи. Воздухонагреватель - двухходовой теплообменный аппарат. Состоит из металлического сварного корпуса, насадки из огнеупорного кирпича, камеры горения, купола и поднасадочного устройства. Воздухонагреватель оборудован газовой горелкой с воздушным вентилятором, задвижками горячего и холодного дутья, перепускным, дымовым, предохранительным, воздушно-разгрузочным и регулировочно-отделительными клапанами. Воздухонагреватель является аппаратом периодического действия: в один период работы он нагревается (насадка из кирпичей), в другой период (дутьевой) через каупер продувается холодный воздух для нагрева. Воздух нагревается только за счет конвективного теплообмена. Температура нагрева воздуха колеблется 1150-1250 °С.

Каупер - это теплообменный аппарат регенеративного типа, представляющий собой высокую камеру, заполненную кирпичем (насадкой), уложенного по специальной схеме, позволяющей образовать вертикальные каналы сверху донизу для прохода продуктов сгорания или воздуха. Часть рабочего пространства образует камеру горения. Задачами автоматического регулирования теплового режима

воздухонагревателей являются полное и экономичное сжигание топлива, нагрев насадки до заданной температуры с ограничением предельной температуры купола и дымовых газов для предотвращения размягчения огнеупоров и деформации поднасадочных колонн, автоматическое переключение с нагрева на дутьё и наоборот. В период дутья основное внимание уделяется интенсификации теплообмена между воздухом нагретой насадкой(O2+N2+H2O(21%+79%)). Отапливается смешанным газом, представляющим собой смесь коксового (до 15%) и доменного газов.

³.

³ .

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

На каждый блок воздухонагревателей, состоящий из 3-4 аппаратов, смешанный газ формируется индивидуально.

Горелка воздухонагревателя выполнена конструктивно заодно с вентилятором. В связи с этим практически невозможно измерить расход вентиляторного воздуха и он измеряется косвенно по положению жалюзи вентилятора.

 

Рисунок 1.3. Функциональная схема регулирования теплового режима воздухонагревателей доменной печи.

Схемой предусмотрено наличие аварийной сигнализации при падении давления каждого из этих газов.

2,4,3 – измеряются отдельно расходы коксового и доменного газов.

Калорийность (теплотворная способность) смеси регулируется по схеме объемного пропорционирования изменением расхода коксового газа как высококалорийной составляющей.

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

7,6 – измерение и регулирование давления смешанного газа на воздухонагреватель. Давление регулируется изменением расхода доменного газа как большей по объему составляющей смеси.

9,14 – измерение и регулирование расхода смешанного газа на каждый воздухонагреватель.

Так как основной задачей в период нагрева является максимальная аккумуляция тепла, то расход смешанного газа устанавливается на максимально возможном уровне, ограниченным тягодутьевыми возможностями аппарата.

Как правило, при последовательном режиме подключения на дутье находится один аппарат, на нагреве – два или три, но возможен попарно параллельный и смешанный режим работ воздухонагревателей.

8 – измерение давления вентиляторного воздуха на горелку. Предусмотрена аварийная сигнализация при падении давления.

10 – измерение давления горячего дутья.

12,11 – измерение и регулирование температуры купола воздухонагревателя.

Как правило, это температура поддерживается на предельном проектно- допустимом значении. Имеется специфическая особенность схемы регулирования температуры: регулирование осуществляется на правой

нисходящей ветви статической характеристики. То есть для повышения температуры дается команда на уменьшение расхода воздуха; для снижения температуры – команда на увеличение расхода воздуха. Увеличение расхода воздуха путем разбавления продуктов сгорания увеличивает их объем и возрастает скорость продуктов сгорания в каналах, тем самым интенсифицируя конвективный теплообмен, и насадка лучше прогревается по высоте.

13,15 – измеряется температура дыма и разрежение на входе в дымовую трубу.

16 – измерение температуры дыма в поднасадочном пространстве. Насадка из кирпича в нижней части опирается на чугунные колонны и поэтому для обеспечения термической прочности колонн недопустимо превышение температуры дыма более 400-450 °С.

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

В теплотехническом отношении блок воздухонагревателей представляет собой достаточно сложный ОУ, поэтому функции АСУТП сводятся к решению трех задач: 1) Определение оптимальной продолжительности цикла работы блока воздухонагревателей. Цикл работы определяется суммой длительности дутья каждого воздухонагревателя на блоке.

2) Выбор рациональных параметров температуры хотя бы в одной точке по высоте воздухонагревателя (если ее нет, то используется температура дыма).

3) Определение режима работы блока (последовательный, попарно-параллельный, смешанный).

При последовательном режиме на дутье находится поочередно один воздухонагреватель, остальные – на нагреве.

При попарно-параллельном режиме на дутье одновременно находится два воздухонагревателя – новый, более нагретый и старый, уже остывающий. По мере остывания старого и нового, старый становится на нагрев, а к новому добавляется следующий воздухонагреватель.

При смешанном режиме – на дутье находится один воздухонагреватель, затем, по мере его остывания, к нему подключается второй и постепенно через него увеличивается расход воздуха. Остывающий воздухонагреватель переводится в режим нагрева. Определение оптимальной продолжительности периода нагрева воздухонагревателей.

Целью решения такой задачи является определение времени, в течение которого количество усвоенного тепла насадкой максимально. Для определения оптимальной продолжительности периода τ_опт воспользуемся уравнением теплового баланса:

;

– теплотворная способность (калорийность) смеси;

– расход;

τ – текущее время;

– расход продуктов сгорания, рассчитанный по методике

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

горения топлива;

– теплоемкость продуктов сгорания;

– температура продуктов сгорания;

Т – время;

– постоянные потери тепла через насадку воздухонагревателя, которые принимаются постоянными и в пределах одного нагрева не меняются;

– тепловые потери при перекидке воздухонагревателя с нагрева на дутье или с дутья на нагрев;

.

Они оцениваются как часть тепла, которое недополучит воздухонагреватель за время перевода с нагрева на дутье. Если рассматривать тепловой баланс в условных единицах, приведенных к приходящему теплу, то в относительных единицах мы будем иметь:

В реальных условиях целесообразно держать

продолжительность нагрева несколько большей, чем при

определенных теоретических условиях. Реализация такого метода не представляет практически никаких проблем.

 

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

Специальная часть

2.1 Расчет сужающего устройства для измерения расхода воздуха

 

Рассчитать диафрагму для измерения расхода воздуха по следующим данным:

1)Наибольший измеряемый расход, приведенный к нормальным условиям:

Средний измеряемый расход, приведенный к нормальным условиям:

2)Избыточное давление перед сужающим устройством:

3)Барометрическое давление:

4)Температура измеряемой среды перед сужающим устройством 35°C;

5)Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при 20°C:

6)Материал трубопровода – сталь марки х17;

7)Допускаемая потеря давления:

8)Тип сужающего устройства – камерная диафрагма, материал 1Х18Н9Т;

9)Первичный преобразователь перепада давления САПФИР-22ДД со вторичным показывающим прибором в токовый сигнал МТМ-402;

Решение. Определяют недостающие для расчета данные:

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

1.Температура измеряемой среды перед диафрагмой:

2.Барометрическое давление:

3.Абсолютное давление воздуха перед диафрагмой находят по формуле (1.4):

4.Внутренний диаметр трубопровода при температуре t находят по формуле (1.3)

в диапазоне температур от -20°C до +60°C можно принимать K_t =1,0, т.е

5.Плотность воздуха при нормальных условиях определяют по прил. 7:

6.Коэффициент сжимаемости воздуха при рабочих условиях находят по прил.8:

7.Плотность воздуха при рабочих условиях определяют по формуле (1.5)

8.Динамическую вязкость воздуха при рабочих условиях находят по прил.9:

9.Коэффициент сжимаемости воздуха при давлении P и 20°C находят по прил.8:

10.Плотность воздуха при давлении P и температуре 20°C:

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

11.Определяют верхний предел измерений САПФИР22ДД, приведенный к нормальным условиям:

12.Допустимую потерю давления при расходе, равном выбранному верхнему пределу измерений САПФИР22ДД:

P_п.д= P´_п.д ² =4,4 · 10^{4 2} =5,683 · 10 Н/м²;

13.Вспомогательную величину С находят по формуле (1.17):

C = = = 12,858;

14.Предельный номинальный перепад давления САПФИР22ДД и приближенное значение модуля диафрагмы определяют по прил.12:

m=0,1, ΔP_н=4,816 · 10⁴ Н/м²;

15.Число Рейнольдса находят по формуле (1.21):

Re=1,3 · =1,3· = 4,063 · 10⁵;

16.Минимальное допустимое число Рейнольдса находят по приложению 15:

Re_min=10000.

Так как Re>Re_min, расчет продолжают.

17.Граничное значение числа Рейнольдса находят по рис.19:

Re_гр=2,5 · 10⁴.

Так как Re>Re_гр, расчет продолжают.

18.Наибольший перепад давления в диафрагме определяют по формуле (1.26):

ΔP= ΔP_н=4,816 · 10⁴н/м²;

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

19. Определяют отношение по формуле (1.34):

= ² = ²=0,0344;

20.Поправочный множитель на расширение воздуха находят по прил.18^б:

(ɛ_с)₁=0,999;

21.Вспомогательную величину mα находят по формуле (1.33):

mα = = = 0,0587;

22.По приложению 19 находят величину α:

α=0,6108; m= = =0,096;

Для вычисленного m=0,011 по прил18^б определяю величину (ɛ_с)₂:

(ɛ_с)₂=0,999;

23.Поправочный множитель на тепловое расширение материала диафрагмы находят по рис.18:

K´_t=1,0;

24.Диаметр отверстия диафрагмы при t=20°C определяют по формуле (1.36):

d₂₀= = = 0,0372 м;

Проверка расчета.25. Диаметр отверстия диафрагмы при рабочей температуре определяют по формуле (1.37):

d= K´_t · d₂₀ =0,0372м;

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

26. Расход, соответствующий наибольшему перепаду давления, определяют по формуле (1.43):

Q_н=0,0579αɛd² =0,0579 · 0,999 · 0,6108 ·0,0372² =

=0,7024м³/с или 2402 м³/ч;

27.Допустимое верхнее предельное значение наибольшего расчетного расхода воздуха находят по табл.20. Оно равно 0,703м³/с или 2405м³/ч.

28.Определяют отношение по рис 21:

= 89%;

29.Действительную потерю давления находят по формуле (1.46):

P_п= ΔP = 4,816·10⁴ · 0,89= 4,286·10⁴ Н/м²;

30.Определяют величину K по прил.15:

К=80;

31.Определяют поправку к показаниям САПФИР22ДД по формуле (1.49):

= = =1,34 ·10^-5 кг/с;

32.Определяют отношение по формуле (1.51):

δQ= 100 · = 100 · =0,002%;

Так как 0,002%<0,3%, поправку на влияние числа не вводят

 

 

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

1.5 Разработка функциональной схемы АСР соотношение воздух-газ воздухонагревателей. Спецификация КИП и А.

Согласно функциональной схеме автоматизации воздухонагревателя контролируются следующие технологические параметры:

- Расход холодного дутья.

- Расход горячего дутья.

- Параметров отопительного газа и воздуха горения.

- Температура подкупольной зоны.

- Температура купола воздухонагревателя.

- Температура камеры горения воздухонагревателей.

- Состав и температура отходящих газов воздухонагревателей.

- Соотношение расхода воздух –газ.

Регулируется:

- Расход холодного дутья.

- Расход горячего дутья.

- Параметров отопительного газа и воздуха горения.

- Температура подкупольной зоны.

- Температура камеры горения воздухонагревателей.

- Состав и температура отходящих газов воздухонагревателей.

- Соотношение расхода воздух –газ.

Сигнализируется:!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

 

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

3.Мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и охране окружающей среды.

К эксплуатации и обслуживанию воздухонагревателей допускаются распоряжением по цеху лица не моложе 18 лет. Прошедшие медицинское освидетельствование, обученные и подготовленные по соответствующей программе согласованной с государственным техническим надзором, аттестованные, имеющие удостоверение на право эксплуатации газового хозяйства, знающие схемы объектов газового хозяйства, проинструктированные по охране труда и промышленной безопасности на рабочем месте и прошедшие стажировку на рабочем месте в течение 10 смен. Не реже 1 раза в 12 месяцев проходят периодическую проверку знаний по профессии в цеховой комиссии, назначенной распоряжением начальника цеха. Результаты проверки оформляются протоколом.

Внеочередная проверка знаний проводится в случаях:

- ввода в работу новых агрегатов, и при применении новых технологий;

- ввода в действие новых нормативно-правовых актов;

- внесение изменений в ”Инструкцию по эксплуатации объектов газового хозяйства”;

- при переводе в другой цех;

- при выявлении неоднократных нарушений правил безопасности;

- при нарушении “Инструкции по эксплуатации объектов газового хозяйства”;

- после происшедших аварий или несчастных случаев.

Эксплуатационный персонал, обслуживающий воздухонагреватели:

-газовщик доменной печи;

-водопроводчик доменной печи;

- слесарь ремонтник механослужбы;

- электромонтер по ремонту оборудования;

Лица, эксплуатирующие и обслуживающие объекты газового хозяйства, подчиняются непосредственно своим мастерам.

Требования по безопасности.

К опасным производственным факторам относятся:

- грузоподъемные механизмы;

- вращающиеся части механизмов;

- оксид углерода доменного газа;

- шум при выравнивании давления воздухонагреватель-атмосфера

Запрещается производить нагрев воздухонагревателей при превышении выбросов СО выше 414 г/с и NO выше 6,9 г/с дымовых газов через дымовую трубу блока воздухонагревателей. Если произошло превышение выбросов СО и NO , необходимо проверить правильность показаний:

- соотношение воздух/газ;

- расходов доменного, природного газов и расхода воздуха горения;

- температуры купола воздухонагревателей;

- калорийности газов.

Работы по ремонту и техническому обслуживанию воздухонагревателей выполняются по наряду-допуску, с обязательным выполнением организационных и технических мероприятий, предусмотренных правилами ПБ 11-401-01.

Отходы, образующиеся при выполнении работ по ремонту и техническому обслуживанию блока воздухонагревателей, разделяют и размещают в специально предназначенные контейнеры, в соответствии с требованиями системы управления окружающей средой. Ответственность за нарушение требований инструкции несут:

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

- мастер участка газового хозяйства;

- газовщик доменной печи;

- слесарь ремонтник механослужбы;

- электромонтер по ремонту оборудования.

Лица, виновные в нарушении настоящей инструкции привлекаются к дисциплинарной, административной и уголовной ответственности в соответствии с действующим законодательством.

Мероприятия по противопожарной технике.

Общие требования:

Работники, вновь поступившие в цех КИП и А, допускаются к работе только после прохождения противопожарного инструктажа.

Электротехнический персонал должен проходить проверку знаний правил пожарной безопасности в РФ одновременно с проверкой знаний межотраслевых правил по охране труда при эксплуатации электроустановок;

Также электротехнический персонал цеха КИП и А должен знать и выполнять требования:

- правил пожарной безопасности в;

- правил эксплуатации электроустановок потребителей;

- межотраслевых правил по охране труда при эксплуатации электроустановок;

- инструкции по эксплуатации средств и систем пожаротушения в электроустановках комбината;

- на участках КИП цеха должно быть назначено лицо, ответственное за приобретение, ремонт, сохранность и готовность к действию первичных средств пожаротушения.

Вещества и материалы по потенциальной опасности делятся на следующие разряды:

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

1)безопасные - негорючие вещества и материалы в негорючей упаковке;

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

2)малоопасные – такие горючие и трудногорючие вещества и материалы относятся к безопасным;

3)опасные - горючие и негорючие вещества и материалы, обладающие свойствами, проявление которых может привести к взрыву, пожару, гибели, отравлению;

Работники цеха должны:

- курить в специально оборудованных местах для курения;

- не загромождать места размещения средств пожаротушения и эвакуационные пути, и выходы различными материалами;

- выполнять меры предосторожности при проведении работ с ЛВЖ и ГЖ, другими опасными в пожарном отношении веществами, материалами и оборудованием;

- в случае обнаружения пожара сообщить о нем в пожарную охрану и принять меры к спасению людей.

Работники, виновные в нарушении инструкции привлекаются к дисциплинарной ответственности.

Требования безопасности перед началом работы:

- на временных местах проведения огневых работ оформить наряд-допуск на проведение огневых работ;

- места проведения огневых работ необходимо обеспечить первичными средствами пожаротушения.

На постоянном рабочем месте работник должен проверить:

- наличие и состояние первичных средств пожаротушения;

- возможность доступа к пожарно-техническому инвентарю и оборудованию;

- исправность средств связи и систем вентиляции.

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

Обнаруженные нарушения требований пожарной безопасности должны быть устранены собственными силами до начала работ.

Требования безопасности во время работы:

- бочки для хранения воды, устанавливаемые рядом с пожарным щитом, должны иметь объем не менее 0,2 м и комплектоваться ведрами;

- огнетушители должны своевременно перезаряжаться;

- размещение первичных средств пожаротушения в коридорах, проходах не должно препятствовать безопасной эвакуации людей.

Работникам запрещается:

- проводить работу на оборудовании, установках и станках с неисправностями;

- проводить работы при отключенных КИП и технологической автоматике;

- применение в работе материалов и веществ с неисследованными показателями их пожаро-взрывоопасности и не имеющих сертификатов;

- использование первичных средств пожаротушения;

- требования пожарной безопасности к территории;

- требования пожарной безопасности к зданиям, сооружениям, помещениям;

- требования пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам;

- требования пожарной безопасности к систем отопления;

Требования безопасности в аварийных ситуациях:

Каждый рабочий и служащий при обнаружении пожара или признаков горения обязан:

- сообщить об этом по телефону 101 или в пожарную охрану;

- принять меры по эвакуации людей, тушению пожара, сохранности материальных ценностей;

- вызвать к месту пожара начальника цеха или другое должностное лицо;

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

- до прибытия пожарного расчета оперативно-ремонтный персонал электроустановок должен отключить часть электроустановки, в которой возник пожар;

- приступить к тушению, имеющимися первичными средствами пожаротушения.

Начальник цеха или другое должностное лицо, прибывшее к месту пожара обязан:

- продублировать сообщение о возникновении пожара в пожарную охрану и - поставить в известность высшее руководство;

- проверить включение в работу автоматических систем противопожарной защиты;

- при необходимости отключить электроэнергию;

- прекратить все работы в здании;

- удалить за пределы опасной зоны всех работников не участвующих в тушении пожара;

- одновременно с тушением пожара организовать эвакуацию ценных материалов;

Требования безопасности по окончании работ:

- во всех помещениях все электроустановки и электроприборы должны быть обесточены, за исключением дежурного и аварийного помещений;

- по окончании трудовых работ убедиться в отсутствии возможных источников огня;

- каждое рабочее место должно быть убрано;

- доложить своему непосредственному руководителю об окончании работы.