Проектирование технических комлексов

Аналитический обзор действовавшей системы

Существовавшая система действовала по следующей циклограмме:

техническая вода на вводе В3, проходя через насосную станцию повышения давления, подавалась на ввод теплообменников технологического оборудования по трубопроводам системы В3 (подающая система);

проходя через теплообменники оборудования нагретая вода под остаточным давлением сбрасывалась в трубопроводы системы В5 (обратная система). В зависимости от типа оборудования сброс осуществлялся либо непосредственно в напорный обратный трубопровод В5 (для оборудования без разрыва струи), либо в ненапорный обратный трубопровод В5с (для оборудования с разрывом струи) под атмосферным давлением. Ненапорный трубопровод расположен ниже нулевой отметки и имеет уклон i=0.02, в сторону стока;

из системы В5 нагретая техническая вода сбрасывалась в бак объемом 15м3, находящемся в подвальном помещении в осях колонн С5/У8 на отметке 4,75м ниже нулевой;

следящая система электроавтоматики при заполнении бака давала команду на включение окачивающей насосной станции расположенной непосредственно в подвале. Насосная станция производила откачку нагретой технической воды из бака по трубопроводу системы В4 через узел сброса нормативно чистых стоков, расположенный в осях колонн АД1/АЕ2.

Преимущества действовавшей системы:

техническая простота;

небольшое потребление электроэнергии насосными станциями, работающими в повторно-кратковременном режиме.

Недостатки действовавшей системы:

необоснованно высокое потребление технической воды и водоотведение нормативно чистых стоков;

использование в системе технической воды непосредственно с ввода, содержащей большое количество активного кислорода.

* Растворимость кислорода в воде обратно зависима от температуры. По этой причине после прохождения через теплообменники оборудования в охлаждающей среде возникал переизбыток активного кислорода, несвязанного водой. Несвязанный кислород агрессивно воздействовал на трубопроводы и арматуру, приводя к преждевременному износу и разрушению систем. Срок эксплуатации трубопровода системы В5 до полного износа составлял менее 4 лет.

сильная зависимость работоспособности системы от давления на вводе технической воды В3;

низкая защищенность системы при выходе из строя аппаратов. Тяжелые последствия, связанные с отказом электроавтоматики (полное затопление насосных станций, электрооборудования трубосварочных станов ТВЧ4 и ТВЧ5). Отказ системы приводил к остановке большей части технологических цепочек в производстве более чем на 24 часа с условием проведения непрерывных аварийно - восстановительных работ;

система не могла учитывать высокую степень инерции тепловых систем и различных тепловых потоков на технологическом оборудовании, зависящих только от текущего режима работы.

Аналитический обзор внедрённой системы

Внедрённая система действует по следующей циклограмме.

Рабочий режим:

непосредственный ввод В3 на технологическое оборудование закрыт. Повышающая насосная станция выключена;

ввод трубопровода пополнения В6 из системы В3 открыт. Клапан пополнения находится в автоматическом режиме;

насосная станция М1 и М2 включена и находится в автоматическом режиме. Подающая система трубопроводов заполняется насосной станцией из бака 15м3 и находится под давлением;

проходя через теплообменники оборудования нагретая вода под остаточным давлением сбрасывается в трубопроводы системы В5 (обратная система). В зависимости от типа оборудования сброс осуществляется либо непосредственно в напорный обратный трубопровод В5 (для оборудования безразрыва струи), либо в ненапорный обратный трубопровод В5с (для оборудования с разрывом струи) под атмосферным давлением. Ненапорный трубопровод расположен ниже нулевой отметки и имеет уклон i=0.02, в сторону стока;

из системы В5 нагретая техническая вода сбрасывается обратно в бак, находящемся в подвальном помещении в осях колонн С5/У8 на отметке 4,75м ниже нулевой;

узел электроавтоматики непрерывно отслеживает температуру в системе. При превышении заданного уровня (настраивается) открывает клапан пополнения Y1 в системе В6. Происходит разбавление охлаждающей воды холодной водой из системы В3. При восстановлении температуры охлаждающей среды клапан пополнения автоматически закрывается;

при пополнении бака происходит повышение уровня в системе. Узел электроавтоматики непрерывно отслеживает уровень в баке, используя датчики уровня рабочего режима. При превышении заданного уровня (настраивается) открывает дросселирующий клапан сброса Y2 нормативно чистых стоков. Сброс происходит только в пределах поддержания рабочего уровня в баке. при достижении установленного нижнего уровня сброс отключается автоматически. Конструктивно заложен больший расход через клапан сброса по сравнению с расходом через клапан пополнения. Расход клапана сброса настроен таким образом, чтобы снижение давления в подающей системе было в пределах 10…15% от действующего и не влияло на эффективность теплоотвода на оборудовании.

Аварийный режим (при отказе аппаратов) будет рассмотрен в разделе технического проектирования объекта.

Недостатки внедрённой системы:

техническая сложность, необходимость специальной подготовки обслуживающего персонала;

повышенное потребление электроэнергии насосными станциями, работающими в продолжительном режиме.

Преимущества внедренной системы:

значительное снижение потребления технической воды и водоотведения нормативно чистых стоков;

использование в системе воды, прошедшей предварительный прогрев до температуры близкой к рабочей в открытом баке (удалена значительная часть кислорода);

небольшая зависимость работоспособности системы от давления на вводе технической воды В3. Возможность запуска и работы в течении 1..2 часов в автономном режиме (без пополнения);

специальные конструктивные меры, заложенные при проектировании, направленные на защиту системы при отказе любого из магистральных узлов (будут подробно рассмотрены в разделе технического проектирования объекта);

система учитывает высокую степень инерции тепловых систем и различных тепловых потоков на технологическом оборудовании, зависящих только от текущего режима работы, принимая решение о потреблении дополнительного количества энергоносителей в автоматическом режиме на основе фактического состояния.

Уточнённое техническое задание

Спроектировать автоматизированный комплекс снабжения технической водой для целей охлаждения технологического оборудования цеха труб ПАК ОАО «ГАЗ» со следующими характеристиками:

давление на вводах систем охлаждения оборудования 2,5…3,5 кгс/см2 (0,25…0,35 мПа);

обеспечить работоспособность и эффективность комплекса при давлении на узле ввода технической воды в пределах 0,8…2,5 кгс/см2 (0,08…0,25 мПа);

обеспечить возможность запуска комплекса и работы в аварийном режиме при нулевом давлении на узле ввода технической воды;

обеспечить возможность обслуживания и ремонта узлов комплекса без его остановки, поскольку система является магистральной;

конструктивно обеспечить восстановление работы комплекса при выходе из строя магистральных аппаратов и узлов в автоматическом режиме с уведомлением оперативно-ремонтного персонала о работе комплекса в аварийном режиме. Допускаемое время восстановления не более 10с (установлено практическим путем).