ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АСУ ТП ТУРБОАГРЕГАТА БЛАГОВЕЩЕНСКОЙ ТЭЦ
Доклад подготовила: Максимчук А.Е., студентка 241 об.
Научный руководитель: Теличенко Д.А., канд. тех. наук, доцент
Введение и постановка задачи
Автоматизация, была и есть одной из главных проблем промышленного производства во всех периодах развития общества. Спустя время, автоматизация становится более известным и широким понятием, и каждое производство «понимает» необходимость внедрения автоматизированных систем управления технологическим процессом - АСУ ТП, тем самым облегчив или избавив человека от рутинного труда [1].
Задачи ликвидации дефицита и удовлетворение растущего спроса на тепловую энергию в г. Благовещенске привели к решению о необходимости строительства второй очереди Благовещенской ТЭЦ (БТЭЦ). При этом стал актуальным вопрос о возможности полного перехода системы управления первой очереди (старого оборудования) на новую концепцию - полномасштабное АСУ ТП, реализованное на новом котле и турбине, введенных в эксплуатацию в 2015 году. В связи с этим в настоящей работе, было принято решение по использованию разработок принятых на второй очереди БТЭЦ для уже имеющихся турбоагрегатов, в частности №2. Предлагается провести замену всех первичных и вторичных измерительных преобразователей, а так же исполнительных механизмов и контроллерного уровня с переходом на ПТК «Овация», АО «Эмерсон». Работа является актуальной, именно по причине того, что гораздо целесообразней иметь на производстве одну АСУ ТП, что избавит от необходимости хранения разного оборудования в запасе для замены поврежденного, обеспечит единство измерений и удобство обслуживания. Так же это приведет к тому, что не будет необходимости наличия специалистов разной квалификации с разными навыками по управлению процессом производства тепла и электроэнергии.Проведенные исследования
В работе были рассмотрены основные существующие подходы к разработке, построению и реализации АСУ ТП, их достоинства и недостатки. Подробно изучен объект автоматизации, а именно турбоагрегат № 2 БТЭЦ. Прежде, чем был осуществлен выбор концепции, и разработана аппаратная часть, были рассмотрены все контура регулирования: регулятор давления пара на уплотнение; регулятор уровня основного конденсата в конденсаторе; регуляторы уровня в ПНД (подогревателях низкого давления) № 1, 2, 3, 4; регуляторы уровня в ПВД (подогревателях высокого давления) № 5, 6, 7; регулятор уровня в ПСГ (подогревателях сетевой воды - горизонтальных) № 1, 2. Регулирование частоты и мощности в данной работе не рассматривается, т.к. данные системы выходят за принятую для первой очереди концепцию управления и для устаревших турбин реализованы по-особенному. В итоге выбран централизованный подход построения системы управления с аналоговой передачей данных 4…20 мА. Несмотря на достаточно большой и положительный опыт разработки и внедрения на российских энергетических объектах территориально распределенных микропроцессорных АСУ ТП, серьезным препятствием для их успешного использования является отсутствие необходимой нормативно-технической документации и организационных процедур. [2]
После выбора концепции разработана структурная схема систем регулирования в общем виде, на рисунке 1. 
Рисунок 1 - Структурная схема систем регулирования
Важным пунктом при создании автоматизированной системы управления, является выбор всех технических средств, относящихся к системе, точнее ко всем ее элементам, и используемые для выполнения поставленных задач. Для создания работоспособной системы необходимо следующее оборудование: контроллер, датчики давления, блоки питания и управления электроприводом, задающие устройства, исполнительные механизмы, кабели для соединения и питания, модули ввода-вывода. Осуществим обоснованный выбор всех необходимых элементов.
Начнем с одного из самых важных элементов - контроллера. Контроллер «Овация» - это цифровая вычислительная машина, применяется в различных отраслях промышленности для автоматизированного управления технологическими процессами. Выбрали контроллер OCR 1100 ПТК «Овация», АО «Эмерсон». Контроллеры обмениваются данными с модулями ввода/вывода (I/O-модулями), которые связаны с устройствами нижнего уровня, и будут выбраны далее, после подсчета нужного количество портов. Данное устройство с легкостью решает проблемы морального старения технологий, и способно быстро реагировать на развитие технологий.
Ознакомившись с датчиками различных производителей, изучив технические характеристики, ценовую политику и доступность, выделили два преобразователя, выбор остановили на датчике ЭЛЕМЕР100-ДД-1410М. Этот прибор имеет диапазоны дифференциального давления от 0,04 кПа до 16 МПа. Это обеспечивает высокую ремонтопригодность. Это один из лучших российских интеллектуальных датчиков давления с широкими функциональными возможностями. [3] Этот преобразователь обеспечивает непрерывное преобразование измеряемого давления в унифицированный токовый выходной сигнал 4…20 мА. [4].
Выбираем блок питания. БП применяемый в настоящее время на БТЭЦ, вполне подойдет нашей реализации. ОВЕН БП14-Д4, многоканальный блок питания БП14 предназначен для питания стабилизированным напряжением 24 В или 36 В датчиков с унифицированным выходным токовым сигналом.
Следующий элемент, подлежащий замене, в нашей разрабатываемой системе является, устройство задающее - ЗУ 05. Ссылаясь на рассуждения, представленные выше, предложено заменить данное устройство на ЗУ 50, с выходным токовых сигналом 4…20 мА. Данное устройство применяется в схемах автоматического регулирования в качестве выносного токового задатчика как вспомогательного блока к регулирующим приборам.
После изучения всех действующих электрических схем, подсчитав необходимое количество аналоговых входов, дискретных входов и выходов для реализации системы, делаем вывод о необходимости 32 аналоговых входов, 11 дискретных входов и 22 дискретных выхода.Выбираем модуль аналогового ввода Устройство аналогового ввода -14 разрядное - обеспечивает связь с восемью индивидуально изолированными аналоговыми вводами, с частотой опроса при минимальной скорости 10 раз/сек. [5] Существует две группы индивидуальных модулей для модулей 14-разрядного аналогового ввода: одни обрабатывают входные токовые сигналы, вторые обрабатывают входные сигналы напряжения. В нашей реализации применяются токовые сигналы, следовательно, подходящим модулем является модель 1C31227G1, которая обрабатывает входные токовые сигналы с диапазоном от 4 до 20мА, как и необходимо. Будем использовать 4 модуля для 32 входов.Выбираем модуль дискретного вводаВ модуле дискретного ввода содержится 16 каналов, каждый из которых имеет чувствительную к уровню напряжения схему, которая используется для определения состояний «включено/выключено» на входе. [6] Будем использовать модуль 1C31116G01, который обеспечивает несимметричный ввод сигналов. Модуль 16-ти канальный, следовательно, для нашей реализации достаточно будет одного.Выбираем модуль дискретного выводаМодуль дискретного вывода - представляет собой средство коммутирования с напряжением до 60 В (постоянного), при токах до 500 мА. [6] Модуль дискретного вывода включает в себя 16 каналов. Подходящим является персональный модуль 1C31125G01. Необходимое количество - два.
Пользуюсь представленными выше данными, построим структурную схему регулятора, на рисунке 2, и принципиальные электрические схемы контуров регулирования. На рисунке 3 представлена - электрическая схема регулятора давления пара. Электрические схемы других контуров выглядят аналогично.
Рисунок 2 - Структурная схема регулятора
Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема регулятора давления пара на уплотнения.
Перечень аппаратуры к рисунку 3.
Заключение.
В данной работе, был осуществлен переход на контроллерный уровень ПТК «Овация», произведена замена первичных и вторичных преобразователей, пользуясь разработками принятых на второй очереди БТЭЦ. Спроектирована структурная и принципиальная электрическая схема выбранной централизованной архитектуры построения АСУ ТП. Использование именно такой архитектуры обеспечит простоту в построении и управлении, не будет дорогостоящим для внедрения и позволит реализовать современные и эффективные подходы к регулированиюБиблиографический список.
1 Плетнев, Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике / Г.П. Плетнев. - Москва: изд-во МЭМ, 2007
2 Невзгодин В.С., Биленко В.А. Важная составляющая процесса формирования единой государственной технической политики в области создания и эксплуатации АСУ ТП ТЭС, журнал Энергетик, 2011, Выпуск 12.
3 ООО НПП «ЭЛЕМЕР» 1992-2016, Официальный сайт. http://www.elemer.ru/production/pressure/elemer_100.php Дата обращения 03.04.2016.
4 Руководство по эксплуатации Датчик давления ЭЛЕМЕР 100.
5 Справочное руководство по системе ввода вывода ПТК АСУ ТП «Овация».
6 Руководство по системе ввода-вывода ПТК Ovation.
