3. Данилов. АСУ электрической котельной АПК-2 Зейской ГЭС

[DCA]

Данилов Сергей Андреевич, гр. 241об

Научн. рук. доцент Рыбалев А.Н.

Автоматизированная система управления электрической котельной АПК-2 Зейской ГЭС

ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
В данной работе рассматривается электрокотельная расположенная в Амурской области, городе Зея, филиале ОАО «РусГидро» «Зейская ГЭС» в административно производственном корпусе №2. Электрокотельная отапливает кабельные туннели ОРУ-500 кВ и ОРУ-220 кВ.
     Объектами существующей АСУ ТП являются:
     - котлы электродные водогрейные КЭВ 100/0,4, в количестве 3 шт.;
     - насосы Иртыш ЦМЛ 50/140-3/2, в количестве 2 шт.;
     - многооборотный электропривод реверсивной задвижки ГЗ-А.70, в количестве 1 шт.
    Принцип работы ЭК АПК-2
     Электрокотельная АПК-2 работает по температурному графику 95/70, который изображен  на рисунке 1.

Рисунок 1 - Температурный график 95/70

 По оси х отложена температура на улице, по оси У изображена температура теплоносителя. Красным и синим цветом, показана зависимость прямой и обратной воды от температуры наружного воздуха, соответственно.
На рисунке 2 изображена принципиальная схема ЭК АПК-2.
    Рассмотрим оборудование и принцип его работы. Работа электродных водогрейных котлов основана на прямом нагреве воды электрическим током, который протекает через движущийся в котле поток воды, представляющий активное сопротивление.
    Электронасосы предназначены для подачи воды в трубопроводы системы отопления. Электронасос состоит из насоса и двигателя, смонтированных совместно через проставку.

Рисунок 2 - Принципиальная схема ЭК АПК-2

  На электрокотлах установлены клапаны предохранительные рычажные и служит для защиты от превышения давления в них более чем на 10% от разрешенного. Кроме выше перечисленного в электрокотельной установлено следующее оборудование:
     - расширительный бак с поплавковым клапаном, позволяющий регулировать количество воды, необходимое для подпитки;
     - грязевик, предназначенный для сбора шлака и грязи;
     - ёмкость для подщелачивания воды;
     - запорная арматура.
     Приборы контроля:
     - термометры манометрические конденсационные показывающие, сигнализирующие ТКП-160Сг-М2-УХЛ2, предназначенные для контроля температуры воды на выходе из эл. котла;
     - электроконтактные манометры ЭКМ1-У, предназначенные для контроля давления воды в напорном трубопроводе и на выходе из эл. котла;
     - манометры и ртутные термометры общего назначения.
     В соответствии с технологическим процессом, и с расположением силового оборудования, были разработаны:
    1) структурная схема;
    2) функциональная схема автоматизации;
    3) принципиальная электрическая схема;
    4) схема внешних проводок;
    5) план расположения оборудования и внешних электрических проводок;
    6) компоновочные схемы щитов автоматического управления и силового оборудования;
    7) управляющая программа для ПЛК;
    9) (восемь дает 8))SCADA-система.
SCADA-система
На рисунке 3 представлен главный экран.
Здесь предоставляются такие возможности как:
1) Слежение за ТП в реальном времени:
- работающий электрокотел подсвечивается красным цветом, не работающий серым;
- работающий насос подсвечивается синим цветом, не работающий серым;
- реверсивная задвижка в состоянии ожидания подсвечивается серым цветом, при открытии задвижки загорается зеленая стрелка направленная вправо, а при закрытии задвижки загорается зеленая стрелка направленная влево. В открытом состоянии задвижка загорается синим цветом.

Рисунок 3 - Главный экран

- расширительный бак в подсвечивается серым, при закрытой реверсивной задвижки.  При открытой реверсивной задвижки расширительный бак подсвечиваются синим цветом. Так же на расширительном баке присутствуют два треугольника, которые отображают сигналы с датчика уровня. Если есть сигнал, треугольник горит зеленым цветом, если нет, серым;
- Кроме того отображаются измеряемые физические величины, такие как, температура в трубопроводе прямой и обратной воды, давление, нагнетенное циркулирующими насосами.
2) Отображение о не нормальном режиме работы ЭК:
- в случае любого не нормального протекания ТП, загорается оранжевым светом окно «предупреждения»;
- во втором столбце таблицы в случаи введенного оборудования в ремонт, загорается соответствующая лампа, оранжевым цветом;
- в третьем столбце таблицы в случаи не введенного оборудования в автоматический режим, загорается соответствующая лампа, оранжевым цветом;
- в четвертом столбце таблицы в случаи отсутствия подаваемого напряжения, на катушки коммутационной аппаратуры, загорается соответствующая, оранжевая лампа;
- в пятом столбце, сработавшее реле максимального тока, загорается соответствующая, лампа оранжевого цвета;
- если в течения десяти секунд давление держится ниже уставки, загорается оранжевая лампа «Низ. дав.»;
- если в течении десяти секунд давление  держится выше уставки, загорается оранжевая лампа «Выс. дав.»;
- если после подачи сигнала на открытие реверсивной задвижки, в течении двадцати секунд не поступил сигнал с концевого выключателя, загорается оранжевая лампа «Не откр.»;
- если при подаче сигнала на включение электрокотла, в течении пяти минут температура будет меньше на пять и более градусов Цельсия, чем температура задания, то загорится оранжевая лампа «Низ. темпер.» и включится следующий в очереди котел. Этот сигнал свидетельствует о неисправности соответствующей коммутационной аппаратуры или самого электрокотла;
- если при открытой задвижки, в течение тридцати минут не поступает сигнал о достижении нижнего уровня, подается сигнал «Низкий уровень» и задвижка закрывается.
3) Отображение аварийного режима:
- в случае возникновения аварии, загорается лампа «Аварийный режим», красного цвета, после чего электрокотельная отключается автоматически;
- если нет сигнала с реле минимального напряжения, установленных в цепях питания катушек контакторов, запускающих электрокотлы, загорается красная лампа «Нет напр.»;
- если нет сигнала с реле минимального напряжения, установленных в цепях питания катушек магнитных пускателей, запускающих насосы, загорается красная лампа «Нет напр.»;
- при поступлении сигналов о срабатывании реле максимального тока, загорается красная лампа «Прев. тока»;
- в случае превышения температуры воды в прямом трубопроводе больше 97 ºС, загорается красная лампа «Выс. темп»;
- если в течения двадцати секунд давление держится ниже уставки, загорается красная лампа «Низ. дав.»;
- если в течении двадцати секунд давление  держится выше уставки, загорается красная лампа «Выс. дав.»;
- если, после подачи управляющего сигнала на закрытие реверсивной задвижки, в течении двадцати секунд, не поступил сигнал с концевого выключателя, загорается красная лампа «Не закрылась».
4) Кнопки для перехода в другие окна.
На рисунке 4 показано окно управления, в которое можно перейти с помощью кнопки «управление», расположенной в главном окне рисунок.
Здесь дана инструкция по управлению электрокотельной.
На представленном рисунке 4 присутствуют тринадцать органов управления:
- ЭК1 - ввод/вывод электрического котла №1;
- ЭК2 - ввод/вывод электрического котла №2;
- ЭК3 - ввод/вывод электрического котла №3;
- Н1 - ввод/вывод насоса циркуляционного №1;
- Н2 - ввод/вывод насоса циркуляционного №2;
- РЗ - ввод/вывод реверсивной задвижки;
- ЭК - ввод/вывод электрической котельной.

Рисунок 4 - Окно управления

Ввод оборудования в ремонт:
- ЭК1 - ввод/вывод электрического котла №1;
- ЭК2 - ввод/вывод электрического котла №2;
- ЭК3 - ввод/вывод электрического котла №3;
- Н1 - ввод/вывод насоса циркуляционного №1;
- Н2 - ввод/вывод насоса циркуляционного №2;
- РЗ - ввод/вывод реверсивной задвижки;
Для каждого оборудования, предусмотрены сигнализационные окна зеленого цвета:
- «Включено»;
- «Выключено»;
- «Автоматический режим»;
- «В работе»;
- «В ремонте».
На рисунке 5 показано окно параметров, в которое можно перейти с помощью кнопки «Параметры», расположенной в главном окне рисунок.
В данном окне представлены стрелочные приборы и таблицы, в которых отображены параметры, их значения и уставки.

Рисунок 5 - Окно физических величин и уставок

Значения уставоки:
- температуры воды в прямом трубопроводе от 36 ºС до 95 ºС;
- температуры воды в обратном трубопроводе - меняется в зависимости от температуры наружного воздуха, первое значение является границей включения электрокотла, второе значение границей выключения электрокотла;
- давление в обратном трубопроводе, 2,2-6,6 кгс/см2.

[knoppix]

Ну раз были разработаны, то почему не показаны управляющая программа для ПЛК (схема ее работы), и внешний вид SCADA-системы?

[thunderamur]

9) (восемь дает 8))SCADA-система.

Уже не дает. 

[ran]

Уже не дает.

Спасибо.

Автору:

Форматировать текст и картинки совсем не сложно!

[knoppix]

А зачем вы это все сделали? В данный момент котельная вообще не автоматизированно? Или в текущей системе есть какие-то критические недостатки? Должно же быть какое-то обоснование вашей работы.

[DCA]

А зачем вы это все сделали? В данный момент котельная вообще не автоматизированно? Или в текущей системе есть какие-то критические недостатки? Должно же быть какое-то обоснование вашей работы.

Автоматизирована всего лишь часть (котлы и насосы), отсутствует контроль и поддержание необходимого уровня воды в расширительном баке (как рассказали мне на практике, для этого у них есть специальный человек, который раз в сутки приходит с ведром воды, и доливает ее).
Так же отсутствует индикация физических величин на щите управления, т.е. в случаи необходимости управлять котельной в ручную (с щита управления), человеку придется бегать в соседнее помещение и смотреть на датчики установленные на трубопроводе, т.к. щиты управления стоят в соседнем помещении. 
Еще был недостаток в электрической схеме, в положении переключателей "отключено", физически не разрывалась цепь питания катушек контакторов и магнитных пускателей.

[knoppix]

Вот у вас в докладе сейчас система мониторинга. А ТАУ покажете?

для этого у них есть специальный человек, который раз в сутки приходит с ведром воды, и доливает ее

А что будет с этим специальным человеком если ваша система будет внедрена?