Монтаж и наладка системы горячего водоснабжения технологическим агрегатом предприятия

Монтаж — это установка, сборка, подключение приборов и средств автоматизации (СА) по документам проекта системы автоматизации.

Автоматизация технологических процессов ставит перед монтажными организациями большие и сложные задачи. В настоящее время монтаж систем автоматизации стал самостоятельной частью строительно-монтажного производства и является одним из наиболее сложных видов монтажных работ, включающих слесарные, электромонтажные, сварочные, сборочные, такелажные и др. Заканчивается монтаж систем контроля и автоматизации (СКиА) пусконаладочными работами: индивидуальными испытаниями и комплексным опробованием оборудования.

Насыщенность производства средствами автоматизации требует применения современных методов подготовки и выполнения монтажных работ, основанных на применении передовой техники и прогрессивной технологии.

Одним из таких методов является индустриализация производства монтажных работ, позволивший перейти от заготовительных работ непосредственно на монтажной площадке и в приобъектных мастерских к индустриальному полносборному монтажу с централизованной поставкой на строительный объект укрупнённых узлов и блоков СА. Успешному внедрению полносборного монтажа способствует унификация и типизация изделий. Разработано большое количество типовых чертежей на монтажные изделия, узлы и блоки, что позволяет изготовлять широкую номенклатуру этих изделий на промышленных предприятиях и применять их проектными организациями при проектировании СА.

Полносборный монтаж широко применяется в капитальном строительстве. При этом методе монтажа щиты поставляют на монтажную площадку с выполненной электрической и трубной проводками, с установленными приборами и аппаратурой и полностью подготовленными к включению внешних линий. Местные приборы поставляют на унифицированных конструкциях с узлами крепления и обвязки приборов, что снижает трудоёмкость монтажа приборов в 1.5…2 раза.

Большим вкладом в совершенствование технологии монтажных работ явилось применение пластмассовых материалов взамен металлических. Особенно эффективно применение пневмокабеля, который более чем в 5 раз увеличивает производительность труда по сравнению с монтажом металлических тру и значительно снижает стоимость монтажных работ.

Важнейшей задачей монтажных организаций является повышение производительности труда на основе дальнейшей индустриализации и подготовки производства монтажных работ, дальнейшего совершенствования монтажного производства, управления и организации труда. Практически весь прирост объёмов монтажных работ достигается за счёт повышения производительности труда, поэтому особое внимание должно быть уделено повышению технического уровня монтажного производства.

1. Общая часть

Назначение и характеристика системы автоматизации

Основная задача системы автоматизации горячего водоснабжения — обеспечение постоянства температуры горячей воды независимо от ее забора. Это осуществляете изменением расхода прямой сетевой воды через подогреватели П1 в зависимости от температуры в подающей магистрали. Расход обратной сетевой воды через теплообменник второй ступени П2 остается постоянным.

Температура горячей воды, поступающей к потребителям, поддерживается регулятором температуры типа ТРБ-2 с регулирующим клапаном расхода типа РР.

При снижении температуры циркуляционной воды, которая контролируется манометрическим термометром ТГП-100-ЭК, автоматически включается рабочий циркуляционный насос Н1 или Н2, при этом увеличивается прокачка воды через подогреватели. При повышении давления горячей воды рабочий циркуляционный насос отключится по сигналу от манометра сигнализирующего ДА2010. Предусмотрено автоматическое включение резервного насоса при аварийной остановке рабочего.

Стабилизация расхода воды через систему отопления производителя с помощью регуляторов расхода прямого действия типа УРРД. При помощи которого поддерживается постоянный перепад давления между прямой и обратной ветвями отопительной системы. Этот регулятор обеспечивает нормальный режим работы элеватора и постоянный коэффициент подмешивания обратной воды.

В тепловом пункте предусмотрено измерение на щите температуры и давления прямой сетевой воды, обратной сетевой воды и горячей воды измерителями технологических параметров микропроцессорными двухканальными типа ИТМ12. На входе этих индикаторов подключены термометры сопротивления ТСМ5071 и преобразователи давления Сапфир 22ДИВ.

Документация, на основании которой осуществляется проектирование, является материал курсового проекта по предмету «Автоматизация технологических проектов»: схемы автоматизации функциональная и электрическая принципиальная, а так же заказная спецификация приборов и средств автоматизации.

2. Специальная часть

2.1 Особенности монтажа внещитовых приборов и средств автоматизации, выбор кабелей, проводов, труб для их подключения

По месту установлены термометры сопротивления ТСМ5071, манометрический термометр ТГП-100-ЭК, манометры электроконтактные ДА2010 и преобразователи избыточного давления Сапфир 22ДИВ (см. черт. КП5.5 020 201.МНТСАС.11−1 а. 2014.001.С4)

При выборе материала и сечения жил кабелей и проводов для подключения внещитовых приборов и СА к щиту КИП следует руководствоваться такими основными критериями:

1) Кабеля и провода с медными жилами применяются в целях термометров сопротивления и термопар; в целях измерения, управления, питания и сигнализации напряжением до 60 В, во взрывоопасных установках подверженных вибрации;

2) Сечение жил проводов и кабелей целей управления, измерения, сигнализации выбирается с учетом механической прочности и по максимально допустимой токовой нагрузке. Допустимые минимальные сечения жил должны быть: — в целях напряжения до 60В — не менее 0,2 мм² (для медных жил) и 2,5 мм² (для алюминиевых проводников); - в целях напряжения выше 60В — не менее 1,0 мм² (для медных жил) и 2,5 мм² (для алюминиевых проводников).

Кроме того, необходимо учитывать требования заводских инструкций на подключаемые приборы и СА.

Исходя из вышеизложенного подключение ТСМ5071, ТГП-100-ЭК, ДА2010 выполнено проводом с медной жилой резиновой изоляцией и поливинилхлоридной изоляцией марки ПРВ1×1,0 (проводки 2…4, 6, 8).

Для выбора сечения проводников цепей измерения необходимо учитывать величину сопротивления линий связи, которая оговаривается в инструкции по эксплуатации соответствующих приборов. В данном случае такое требование необходимо выполнять для преобразователей Сапфир 22ДИВ. Выбираем рекомендуемое сечение жилы медного провода марки ПРВ 1,00 мм² (проводки 1, 5, 7).

Электропроводки должны прокладываться по кратчайшим расстояниям параллельно стенам, покрытиям, колоннам с минимальным количеством поворотов и пересечений, удобно располагаться для монтажа и эксплуатации. Их необходимо удалять от мест с повышенной температурой, технологического оборудования и электрооборудования, силовых и осветительных линий, избегать перекрещивания с другими электропроводками. Трасса должна выбираться с учетом наименьшего расхода проводов и кабеля, снижения трудозатрат на монтаж электропроводок.

Импульсные проводки 01…04 от мест отбора давления к ДА2010, датчиком Сапфир выполнены стальными бесшовными холоднокатаными трубами 14*2 мм, т.к. инструкции по эксплуатации этих приборов рекомендуют внутренний диаметр импульсных линий 10 мм.

Отборные устройства газовой или воздушной среды устанавливают вертикально или под некоторым углом вверх. Этот делается для того, чтобы конденсат, образующийся в отборном устройстве и импульсных трубках, стекал обратно в трубопровод или технологический агрегат.

Соединительные трубки от места отбора давления к преобразователю типа Сапфир должны быть проложены по кратчайшему расстоянию, однако их длина должна обеспечить равенство температуры среды, поступающей в преобразователь и окружающего воздуха. Рекомендуемое расстояние не более 15 м. Соединительные линии должны иметь односторонний уклон (не менее 1:10) от мест отбора давления вверх к преобразователю, если измеряемая среда — газ.

Термометры сопротивления монтируются с помощью патрубков (бобышек) привариваемых к трубопроводам и штуцеров на защитной арматуре. Места установки патрубков и штуцеров покрывают термоизоляцией, если трубопровод или оборудование, на котором они устанавливаются, такую изоляцию имеют, термометры сопротивления устанавливаются перпендикулярно к потоку или под углом к нему, навстречу движению потока. Если термометр сопротивления монтируется на изгибе (колене) трубопровода, его необходимо располагать на оси трубопровода, навстречу движению потока. При монтаже в трубопроводе длина рабочей части термометра сопротивления должна превышать радиус трубопровода на 50−60 мм.

Чувствительный элемент манометрического термометра ТГП-100-ЭК (термобаллон) должен монтироваться в защитных металлических оправах и быть полностью погруженным в измеряемую среду; середина термобаллона должна совпадать с осью потока жидкости.

При прокладке капиллярных трубок, соединяющих термобаллон с прибором, недопустимы резкие перегибы, радиус изгиба должен быть не менее 50 мм, Капилляр прокладывают по стене или по конструкциям производственного помещения и крепят скобками, как и при монтаже трубных проводок. В опасных местах для предохранения от механических повреждений капилляр надо прокладывать в трубе или под стандартным стальным углом. Измерительный прибор термометра и капилляр не должны находиться под действием нагревательных или охлаждающих устройств во избежание дополнительных погрешностей измерения.

Вторичные приборы манометрических термометров монтируются на отдельных панелях, щитах с помощью соответствующих крепежных изделий, предусмотренных в конструкциях.

Корпуса электрооборудования необходимо заземлить как и шкаф преобразователей и щит автоматики присоединением к контуру защитного заземления полосой стальной горячекатаной 15*3 мм.

2.2 Особенности конструкции щита. Требования к размещению приборов и аппаратуры на фасаде и внутри щита

Щиты и пульты средств контроля и автоматики — это комплектные устройства, выполняющие функции постов управления и являющиеся связующим звеном между объектом управления и оператором.

Щиты и пульты систем автоматизации должны поставляться на объект монтажа в законченном для монтажа виде с аппаратурой и комплектующими изделиями, с электрической и трубной внутренней проводкой, подготовленными к включению внешних электрических и трубных проводок, с конструкциями для установки и крепления приборов, аппаратуры, ввода и крепления подводимых к щитам и пультам кабелей, труб, а также крепежными изделиями для сборки и установки щитов на объекте.

Наибольшее применение получили шкафные щиты, так как они могут быть установлены в помещениях с большой влажностью, запыленностью, а также защищают обслуживающий персонал от возможного соприкосновения с открытыми токоведущими частями аппаратуры, клеммников, шинами. Основная высота щитов 2200 мм. Щиты высотой 1800 мм — при незначительном заполнении аппаратурой. При автоматизации небольших установок применяют малогабаритные щиты.

Вторичные приборы на фасаде щита размещают с учетом допустимых полей монтажа и минимальных расстояний между приборами. Высота установки аппаратуры управления СА (от основания щита) рекомендуется:

— показывающие приборы и сигнальная аппаратура — 800−1900 мм;

— оперативная аппаратура контроля и управления — 800−1600 мм;

— самопишущие и регулирующие приборы оперативного назначения — 700−1800 мм;

— индикаторы положения, сигнальные приборы и т. п. — 1000−1600 мм.

При установке приборов и внутрищетовой аппаратуры на щитах необходимо: размещать на фасадной стороне щитов показывающие, самопишущие и регулирующие приборы, светосигнальную арматуру, ключи, переключатели к контрольным приборам, аппаратуру управления и регулирования, а также монтировать мнемонические схемы.

При размещении аппаратуры на фасадной стороне щитов надо учитывать глубину части приборов, которая выступает внутрь щита, расположение штуцеров и сальников для ввода электропроводок и присоединения трубных линий; кроме того, нужно обеспечивать удобный доступ к зажимам приборов и возможность открывания крышек на стенках их корпусов.

Установка и крепление пускорегулирующей аппаратуры, СА и монтажных изделий внутри щитов осуществляют посредством унифицированных элементов: скоб, угольников, швеллеров и др. С их помощью можно крепить любую пускорегулирующую аппаратуру: источники питания, блоки зажимов, реле, пускатели, трансформаторы и другие изделия. Сборки зажимов следует располагать на боковых стенках щитов горизонтально на высоте не ниже 250−300 мм.

На фасаде щита, выбранного шкафного типа малогабаритного щита 1000×600×300 размещены индикаторы технологические микропроцессорные ИТМ-12, для измерения температуры и давления воды ГВС.

Так же установлено табло ТСМ «Включен резервный насос» и сигнальная арматура, сигнализирующая о работе насосов Н1, Н2. Под прибором установлены переключатели режимов работы Н1, Н2 и кнопки управления ими (см. черт. КП 5.5 020 201.МНТСАС.11−1 а. 2014.001.ВО).

Внутри щита на задней стенке установлены автоматические выключатели, предохранители, реле, реле времени, а также трансформатор и розетка для переносного электроинструмента и освещения.

Заземление нужно осуществлять путем присоединения щита к близко расположенным заземляющим проводникам сети заземления объекта или металлоконструкциям производственного назначения, металлическим открытым трубопроводам всех назначений.

Малогабаритные щиты крепятся или на специальной стойке или на стене. высота стойки должна быть 800 мм. Закрепление щита на основании производится приваркой к закладным элементам, установленным с уровнем чистого пола.

Заземление малогабаритных шкафов производится через приваренные к каркасу снаружи и изнутри скобы, на которых имеются отверстия с резьбой М8. К этим скобам с помощью болтового соединение подключают заземляющий проводник стальную полосу 15×3, которая с другой стороны подсоединяется к контуру объекта автоматизации.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет защитного заземления

Защитное заземление является наиболее распространенным и весьма эффективным средством защиты человека от напряжения, переменного в результате повреждения изоляции, случайного касания или падения токоведущего провода на металлический корпус оборудования, т. е. нормально не находящийся под напряжением. Защитное заземление снижает напряжение между таким корпусом и землей. Для осуществления защитного заземления нетоковедущие металлические части установки, которые могут оказаться под напряжением, соединяют с землей по средствам проводника, создающее малое сопротивление растеканию тока.

Любое защитное заземление состоит из заземлителей (электродов), забитых в грунт; из магистрали заземления и из соединительных проводов, которыми корпуса электрооборудования присоединяются к магистрали заземления. Искусственные заземлители — это вертикальные электроды, обычно изготовленные из газопроводных труб, диаметром 30−50 мм, с толщиной стенок не менее 4 мм, или из стальных прудков диаметром 10−12 мм.

Заземлители в виде труб длиной 2−5 м забивают на глубину 0,7−1,5 м, чтобы уменьшить влияние сезонных изменений удельного сопротивления грунта. Заземлители соединяют между собой стальной полосой толщиной не менее 4 мм или прутковой сталью диаметром не менее 6 мм.

В результате расчета расчёта, необходимо определить число вертикальных заземлителей для контурного защитного заземления в однородной среде.

Исходные данные:

Длина вертикальной трубы — lв= 5 м;

Диаметр трубы — d = 0,025 м;

Глубина заложения: t₀ =1,5 м;

Вид грунта — глина;

Удельное сопротивление грунта с = 70 Ом’м;

Трубы соединены стальной полосой с поперечным размером 40×4 мм, толщиной b=0,025 м. Глубина погружения t = 4 м. Расстояние между трубами принимаем равным длине трубы а=l=5 м.

Нормируемое допустимое сопротивление заземляющего устройства Rз = 4 Ом.

1). Определяем сопротивление одиночного заземлителя (вертикального электрода) по формуле (табл. 4, [Л-4]):

(3.1)

2). Ориентировочно рассчитываем количество заземлителей по формуле:

(3.2)

По ориентировочному количеству и, а =l находим по таблице 1 [Л-4] коэффициент использования з_в= 0,79

3). Уточняем количество заземлителей с учетом з_в по формуле:

(3.3)

Электроды размешаем в ряд.

4). Находим длину соединительной полосы по формуле:

(3.4)

5). Определяем сопротивление растеканию тока соединительной полосы согласно таблицы 4 [Л-4] по формуле:

(3.5)

6). По уточненному количеству труб n=5 шт. и a= l находим коэффициент использования соединительной полосы согласно таблице 2 [Л- 4]: з_г = 0,92

7). Находим сопротивление грунтового по формуле:

(3.6)

Мы получили Rгр=0,72 Ом < Rз =4Ом. Разница между ними не велика и она повышает условия безопасности, примем этот результат как окончательный.

Таким образом, заземлитель состоит из 4 вертикальных трубных электродов длиной 5 м и диаметром 0,04 мм и горизонтального электрода в виде стальной полосы 25 м заглубленный в грунт на 0,8 м.

3.2 Разработка ведомостей физических объемов монтажных работ

Разработка ведомостей физических объемов монтажных работ является основой для разработки локальных смет на монтаж приборов и средств автоматизации.

Ведомость физических объемов монтажных работ разрабатывается на основании таких выходных данных:

заказной спецификации приборов и средств автоматизации;

специальный и расчетно-конструкционной части курсового проекта по предмету «Монтаж и наладка технических средств и автоматизации систем»;

схемы внешних проводок схема общий вид щита В ведомости физических объемов монтажных работ конкретизируются способы установки и монтажа приборов и способов автоматизации, методы прокладки электрических кабелей и проводов, а также определяются виды и объемы работ, которые следует выполнять во время подготовки к монтажу.

Таблица 2. Ведомости физических объемов работ

4. Организационная часть

4.1 Организация монтажных и наладочных работ

Эффективная организация монтажа систем автоматизации должна быть направлена повышению производительности труда, сокращения затрат живого труда непосредственно на строительной площадке и обеспечения высокого качества работ. Выполнение этих задач обеспечивается организационными и техническими мероприятиями. Здесь можно условно выделить три этапа: подготовительный, исполнительный и сдаточный. К подготовительному этапу относятся изучение и согласования проектно-сметной документации. На этом этапе по проекту системы автоматизации разрабатывается проект производства работ (ППР), составной частью которого является график проведения монтажа.

На этапе организации производства создаются приобъектные службы, организуется складское хозяйство, выделяются служебные помещения непосредственно на строящемся объекте, решаются хозяйственно-бытовые вопросы.

Основной задачей ППР является обеспечение высокого качества, сокращение сроков, стоимость и трудоёмкости монтажных работ. В состав ППР входят: пояснительная записка; рабочие чертежи с уточнением привязки трасс электрических и трубных проводок; рабочие чертежи нетиповых и неунифидированных узлов, изделий, блоков для их изготовления в монтажно-заготовительных мастерских (МЗМ); перечень физических объёмов работ и др. документы.

Завершение монтажных работ оформляется подписанием соответствующего акта, после чего приступают к пусконаладочным работам (ПНР).

ПНР — важнейший завершающий этап строительства, от его четкой организации, квалифицированного выполнения зависят сроки ввода объекта в эксплуатацию и качество функционирования смонтированных систем. Условно можно выделить следующие этапы ПНР: стендовую проверку, настройку и метрологическую поверку оборудования, опробование (частное и комплексное) и приемо-сда;

точное испытание. Характерной особенностью этих этапов является необходимость их проведения на объекте, зачастую в условиях незавершённого строительства. Однако и ПНР можно частично проводить вне монтажной зоны. Это характерно для комплектно-блочной формы строительства.

Стендовая проверка организуется, как правило, непосредственно на строящемся объекте. Для ее проведения выделяется специальное лабораторное помещение, оборудованное соответствующим образом и подключенное к источникам электропитания, сжатого воздуха. Стендовая проверка включает проверку работоспособности отдельных устройств (автоматических регуляторов, КИА и т. д.), соответствие их паспортным характеристикам. В объем проверок входит и проверка класса точности измерительных приборов. Результаты оформляются протоколом стендовых проверок.

Следующий этап — индивидуальное опробование. Цель этого этапа — установление правильности выполняемого монтажа без задействования автоматизированного оборудования. Например, при отключенном датчике или регуляторе подают искусственно созданные возмущающие воздействия (импульсы тока, давления) и определяют правильность реакции системы: срабатывания сигнализаторов, исполнительных устройств и т. п. Таким образом, проверка подвергается весь тракт передачи информации: датчик — соединительная линия — вторичное устройство. Так проверяются все цепи.

Комплексное опробование выполняется после окончания всех монтажных работ и полной готовности автоматизируемого технологического оборудования. Основная цель комплексного опробования — настройка всех элементов систем автоматизации на рабочие режимы. Технологические карты таких режимов выдает заказчик. Окончание пусконаладочных работ фиксируется специальным актом, подписываемым сдатчиком и приемщиком работ (заказчиком).

4.2 Техника безопасности при монтаже систем контроля и автоматики

автоматизация заземление наладочный При производстве монтажных работ (МР) требования и нормы, изложенные в стандартах по технике безопасности (ТБ), строительных нормах и правилах СНиП Ш-4−80 и «Инструктивных указаниях по ТБ при монтаже и наладке приборов и средств автоматизации». Перед началом монтажа и наладки систем автоматизации все вновь зачисленные в штат работников должны пройти обучение и инструктаж по безопасности производства работ в соответствии с требованиями соответствующего стандарта. Повторный инструктаж необходимо проводить для всех рабочих не реже одного раза в год, а также после каждого нарушения. Инструктаж по безопасным методом труда должен проводиться непосредственно на рабочем месте инструктируемого.

До начала МР в проекте производства работ разрабатываются мероприятия по безопасным методам труда. Для работы весь персонал снабжается индивидуальными средствами защиты; при отдельных операциях необходимы дополнительные средства: диэлектрические перчатки, боты, коврики и т. п. Они должны быть в исправном состоянии, подвергается испытаниями и иметь клейма. Перед началом МНР на объекте необходимо проверить наличие и исправность заземления приборов, средств автоматизации и устройств электропитания.

При производстве электромонтажных работ не допускается выполнение других работ на этом участке и нахождение посторонних установках, должны быть приняты все меры, препятствующих его самопроизвольному включению. В большинстве случаев для этого достаточно снять предохранители цепей управления монтируемого аппарата на время монтажа, на соседних устройствах вывесить предупреждающие плакаты и установить защитные блокировки.

В местах установки приборов и средств автоматизации, труднодоступных для монтажа и эксплуатационного обслуживания, до начала монтажа должно быть закончено сооружение лестниц, колодцев и площадок в соответствии с рабочими чертежами строительной части проекта.

Провода и средства автоматизации крепят на несущих конструкциях стандартными крепёжными деталями без сорванных резьб, шлицев и гаек, с затяжкой резьбовых соединений. При вибрациях в местах установки приборов резьбовые соединения должны иметь приспособления, исключающие самопроизвольное их отвинчивание (пружинные гайки, контргайки, шплинты и т. п.).

При опробовании необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

— пробное включение электрических приборов и регуляторов (постановка под напряжение) можно производить только после тщательной проверки правильности сборки схемы согласно проекту, надежности контактов на всех приборах, аппаратах и других элементах схемы. А также после установки предупредительных плакатов;

— отсутствие людей вблизи токоведущих частей.

Опробование приборов производят только после отключения импульсных линий от технологических аппаратов и трубопроводов.

Краткие выводы и предложения

В курсовом проекте по теме «Монтаж и наладка системы автоматизации горячего водоснабжения» были разработаны: общий вид щита теплового пункта, схема внешних проводок. Определены провода и кабели для подключения датчиков к щиту; рассмотрены основные организационные мероприятия для проведения монтажных и наладочных работ, требования к технике безопасности при монтаже систем контроля и автоматики, произведен расчет защитного заземления.

Разработанные в проекте документы являются рабочими, по ним производится изготовление щита автоматизации на заводе-изготовителе, а также прокладка и подключение проводок на объекте монтажа. Кроме того, на основании перечней, помещенных на этих документах, разрабатываются заказные спецификации кабелей и проводов, основных монтажных материалов и изделий. Материалы настоящего проекта в комплекте с материалами курсового проекта по предмету «Автоматизация технологических процессов» служат исходными для расчета сметы на приобретение и монтаж системы автоматизации.

1. Клюев А. С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. Москва. Энергоатомиздат. 1991.

2. Минаев П. А. Монтаж систем контроля и автоматики. Москва. Стройиздат. 1991.

3. Мацков В. А., Пасковатый О. И. Монтаж систем автоматизации насосных и компрессорных станций. Москва. Надра. 1987.

4. Методические указания к расчету защитного заземления. Одесса. ОТГНП. 2000.