38. Общая схема. Автоматизация процесса получения серы по способу Клауса.

39. Автоматизация теплообменников.

Для уменьшения вредного влияния запаздывания на работу АСР датчик температуры (термопара, манометрический термометр и др.) должен быть установлен как можно ближе к теплообменнику, желатель­но в непосредственной близости от выходного патрубка. Регулирующий орган АСР температуры может быть установлен на линии подачи греющего агента в T-1 (рис.3.37), или на байпасной линии теплообменника, (рис.3.38) по нагреваемому продукту [3].

Согласно рекомендациям, наложенным в [3], в качестве регулирующего обычно выбирают то воздействие, по отношении к которому регулируемая величина имеет наибольший коэффициент передачи К и наименьшее отношение τ/ Т.

В нашем случае имеем (см. исходные данные по динамике каналов X_Р2 →Δ θ_F и ΔX_Р2* →Δ θ_F , табл. 3,4);

1. для варианта, изображенного на рис.3.37

К_об =0,40 , τ/Т =0,74 ;

2. для варианта, изображенного на рис. 3.38

К_об =0,58 , τ/Т=0,44

Следовательно, в качестве регулирующего воздействия более целесообразно выбрать воздействие байпасированием нагреваемого продукта. В данном случае динамические характеристики АСР улучшаются за счет частичного исключения теплообменника из цепи регулирования. Однако при этом следует учитывать, что установка байпас­ной линии усложняет монтаж АСР, делает систему более дорогостоящей.

Рис. 3.37. АСР температура теплообменника с клапаном на линии подачи теплоносителя

Рис. 3.38. АСР температура теплообменника с клапаном на байпасной линии

40. Автоматизация цтп ( центральных тепловых пунктов).

тепловой пункт (ЦТП) - тепловой пункт, обслуживающий два и более зданий. ЦТП обеспечивает жителей горячей и холодной водой круглогодично и теплом в отопительный сезон.

Закрытая водяная система теплоснабжения.

Закрытая водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.

Закрытые системы теплоснабжения присоединяются к тепловым сетям через водонагреватели, и вся сетевая вода из системы возвращается к источнику теплоснабжения. В открытых системах производится непосредственный отбор горячей воды из тепловой сети. По количеству теплопроводов различают одно- и многотрубные системы теплоснабжения. По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одно- и многоступенчатые системы теплоснабжения.

Одноступенчатые системы. В одноступенчатых системах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям. В узлах присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, называемых абонентскими вводами, устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы для обслуживания местных отопительных и водоразборных приборов.

Если абонентский ввод сооружается для какого-либо индивидуального здания или объекта, то его называют индивидуальным тепловым пунктом. В многоступенчатых системах между источником тепловой энергии и потребителями размещают центральные тепловые пункты, в которых параметры теплоносителя могут изменяться в зависимости от требований местных потребителей. Для увеличения радиуса действия системы теплоснабжения и уменьшения количества транспортируемого теплоносителя и соответственно затрат электроэнергии на его перекачку, а также диаметров теплопроводов для целей теплоснабжения используют высокотемпературную воду. Циркуляцию теплоносителя по теплоизолированным теплопроводам диаметром до 1400 мм, которые прокладывают под землей в непроходных и полупроходных каналах, в проходных коллекторах и без каналов, а также над землей на опорах, обеспечивает насосная станция источника тепловой энергии. Поскольку в системах отопления жилых и общественных зданий температура теплоносителя не должна превышать обычно 105С⁰, к высокотемпературной воде из тепловых сетей с помощью насоса или водоструйного элеватора подмешивается охлажденная вода из обратного теплопровода местной системы отопления. Такая схема подключения к тепловым сетям называется зависимой.

Открытая водяная система теплоснабжения.

Открытая водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, частично или полностью отбирается из системы потребителями теплоты.

Открытые системы теплоснабжения имеют следующие недостатки:

Основной особенностью открытых систем теплоснабжения является разбор сетевой воды из тепловой сети для горячего водоснабжения. Это позволяет использовать для горячего водоснабжения в больших количествах отходящие теплые воды с темпе­ратурой 15—30 °С, имеющиеся на электро­станциях (охлаждающая вода конденсато­ров турбин, охлаждающая вода топочных панелей) и на многих промышленных предприятиях. В закрытых системах теплоснаб­жения возможность использования этой во­ды весьма ограниченна, так как расход на подпитку, для которой эта вода может быть применена, обычно не превышает 0,5—1 % расхода циркулирующей воды.

Использование отходящей от ТЭС теп­лой воды в открытых системах дает эконо­мию топлива и снижает стоимость горячего водоснабжения.

В открытых системах упрощается обо­рудование абонентских вводов и абонент­ских установок горячего водоснабжения, так как отпадает необходимость примене­ния на вводе водо-водяных подогревателей. При отсутствии у абонента внутренней разводки горячего водоснабжения в некоторых случаях используются для этой цели по­дающие трубопроводы отопительной уста­новки. Однако такая схема горячего водо­снабжения не может быть рекомендована, так как отбираемая для горячего водоснаб­жения вода не имеет в этом случае постоян­ной температуры. В отдельные периоды температура ее значительно ниже 60 °С.

Местные установки горячего водоснаб­жения в открытых системах теплоснабжения не подвергаются зашламлению и коррозии, так как подпиточная вода до подачи в сеть проходит предварительную обработку — химиочистку и деаэрацию.

В открытых системах для этой цели при­ходится сооружать мощные водоподготовительные установки.

Для системы горячего водоснабжения, теплоснабжения допускается иметь температуру воды не ниже 50°С и не выше 60°С. В этих условиях после проведения ремонтных работ или устранения аварийных ситуаций в системах необходимо поддерживать температуру на уровне 75°С в течение 48 часов.

Теплоснабжение и горячее водоснабжение имеет следующие основные этапы.

1. Теплоэлектроцентраль - предприятие, производящее электрическую и тепловую энергию.

2. Центральный тепловой пункт - тепловой пункт, обслуживающий два и более зданий.

3. Жилой дом - является основным потребителем тепловой энергии, а также горячего и холодного водоснабжения.

Также в процесс входят насосная станция, станция очистки, котельная установка которые могут являться либо отдельными предприятиями либо структурными подразделениями ТЭЦ или ЦТП.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЦТП

Объектом автоматизации является ЦТП с зависимой системой отопления Оренбургских теплосетей. Например ЦТП №12 с зависимой системой водоснабжения имеет в своем составе:

контур холодного водоснабжения ЦТП с двумя хозяйственными насосами (1 насос типа К 40/55, мощность двигателя – 30 кВт; 2 насос типа К 90/55, мощность двигателя – 30 кВт);

Контур отопительной системы Ду 200мм;

Контур горячего водоснабжения (ГВС) Ду 200мм

ЦТП №5 имеет тот же состав , только мощности двигателей другие- мощность двигателя 1 –го насоса– 11 кВт; 2-го насоса – 15 кВт);

Расчетные параметры оборудования насосной после ввода в работу:

автоматическое включение рабочего насоса ХВС при понижении давления ГВС на выходе бойлера ниже 4,0 кгс/см²;

автоматическое выключение насосов ХВС при повышении давления в нагнетательном коллекторе выше 9,0 кгс/см²;

автоматическое выключение насосов ХВС при давлении во входном коллекторе насосов, обеспечивающем нормальное давление (3,6 - 4,0 кгс/см²) ГВС с работой байпасной линии;

автоматическое включение резервного насоса при понижении давления в нагнетательном коллекторе ниже 3,6 кгс/см²;

автоматическое выключение насосов при давлении во входном коллекторе насосов менее 0,5 кг/см² и автоматическое включение рабочих насосов при достижении давления во входном коллекторе 1,0 кгс/см²;

автоматическое отключение насоса при аварийном понижении давления ГВС на выходе бойлера до 1,0 кгс/см² ;

автоматическое выключение и запрет включения насосов при исчезновении одной из фаз напряжения или ухудшение параметров сети.

Система управления ГВС и отопления должна обеспечивать:

регулирование температуры ГВС ( 60° ± 5°);

регулирование давления ГВС на выходе бойлера (3,9 - 6,0 кгс/см² );

регулирование перепада давления,на квартал в системе отопления (1,5 - 2.2 кгс/см²) с ограничением верхнего предела давления в прямом трубопроводе не выше 6,5 кгс/см²

Все ЦТП являются однотипными и содержат Входные сигналы и Выходные сигналы: дискретные сигналы (СК); аналоговые технологические параметры (4-20 мА);

НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Система предназначена для автоматизированного контроля и автоматического регулирования и управления оборудованием ЦТП

Управление технологическим процессом осуществляется логическим контроллером ( ПЛК) , а управление насосным оборудованием хозяйственных насосов всех ЦТП - частотным преобразователем(Micromaster 430), автоматизированный контроль должен осуществляться из помещения диспетчерской службы ОТС. АСУ ТП строится как многоуровневая интегрированная человеко-машинная система, работающая в реальном времени и включает в себя оперативный технологический и обслуживающий персонал и комплекс программно-технических средств.

АСУ ЦТП выполняет Управление насосным оборудованием и регулирующими клапанами в автоматическом и местном режимах.

В функциональной структуре программно-технического комплекса (ПТК) с точки зрения пользователей выделяются следующие функциональные подсистемы:

а) Сбора и первичной обработки информации.

б) Представления информации диспетчерскому персоналу;

в) Автоматического регулирования ;

г) Автоматического управления насосным оборудованием;

д) Технологических защит и технологических блокировок;

е) Архивирования - хранение данных за определенный период времени;

Программно-технический комплекс (ПТК) состоит из 2-х иерархических уровней.

В 1-й (нижний) уровень входят: датчики измеряемых параметров, запорная и регулирующая арматура совместно с исполнительными механизмами и устройствами, микропроцессорные устройства (контроллеры) и преобразователи частоты тока (частотные преобразователи) реализующие все функции регулирования, автоматического управления и защиты.

Во 2-й (верхний) уровень системы входит централизованный контроль состояния объекта, сигнализации отклонения параметров от нормы, формирование технологических и аварийных сообщений, формирование отчетных документов о производственной деятельности, технологическая локально - вычислительная сеть (ТЛВС).

Cредства самодиагностики определяют конкретный адрес неисправного устройства. Диагностические сообщения поступают в станцию диспетчера и квитируются оперативным персоналом. Диагностические сообщения выдаются на специальном видеокадре (сводке тревог), для чего предусмотрена фильтрация сообщений по типам. В контроллерах, обеспечивающих автоматический сбор и первичную обработку информации, формируется диагностическая информация об отказах и нарушениях в работе их отдельных модулей.

Рис.1

. За управление непосредственно отвечает контроллер Siemens S 313C, который характеризуется набором встроенных входов/выходов, расширяемой с помощью дополнительных модулей в/в.

Центральный процессор CPU 313C предназначен для построения относительно простых систем управления с высокими требованиями к скорости обработки информации и малым временам реакции. Наличие встроенных входов и выходов для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов позволяет использовать CPU 313C в качестве автономного блока управления.

Интегрированные технологические функции существенно расширяют спектр возможных областей применения:

 Функции скоростного счета.

 Функции измерения частоты.

 Функции ПИД регулирования.

Основным средством связи для информационного обмена между контроллерами и станциями верхнего уровня является локальная вычислительная сеть с интерфейсом Ethernet 10/100 Вase T, отвечающая требованиям международного стандарта IEEE 802.3 (Ethernet).

Сеть Industrial Ethernet используется для обмена данными между программируемыми контроллерами, а также программируемыми контроллерами и интеллектуальными партнерами по связи (компьютерами, процессорами и т.д.). Для организации обмена данными использованы следующие коммуникационные функции:

- встроенные коммуникационные функции систем автоматизации SIMATIC, позволяющие производить обмен данными с устройствами человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI (текстовыми дисплеями, панелями оператора и т.д.), а также программаторами SIMATIC PG (STEP 7, STEP 5).

- функции связи, поддерживаемые в сетях MPI, PROFIBUS и Industrial Ethernet.

Стандартные функции связи

Обеспечивают поддержку стандартных функций обмена данными. Это OPC (OLE for Process Control) -стандартный открытый интерфейс, обеспечивающий возможность обмена данными между OPC-совместимыми приложениями Windows с одной стороны и S7 -совместимыми функциями связи с другой.

Информационные технологии (IT)

Обеспечивают поддержку функций электронной почты и web-функций связи и позволяют использовать для передачи данных стандартные броузеры. Передача данных осуществляется в основном через Ethernet, но может осуществляться и через телефонные линии связи или Internet. Системы автоматизации SIMATIC поддерживают TCP/IP протокол, позволяющий использовать для передачи данных IT-технологии. Дополнительно, для электронной почты используется протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи почты), для доступа к web-броузерам – протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol – Протокол передачи гипертекста).

Системные интерфейсы

Существуют разнообразные коммуникационные процессоры для подключения конечных узлов, таких как различные системы автоматизации и персональные компьютеры к сети Ethernet. Для разгрузки контроллеров коммуникационные функции возложены на специализированные CP модули.

Подключение SIMATIC S7-300 к Industrial Ethernet , это -10/100 Мбит/с, дуплексный/ полудуплексный режим связи, автоматическая настройка, комбинированный режим работы с поддержкой транспортных протоколов TCP и UDP.

Есть также Дистанционное программирование, конфигурирование и диагностика через сеть; SNMP-диагностика; Межсетевой обмен данными на основе функций связи с поддержкой процедур S7-Routing и т.д.

Связь со SCADA сервером осуществляется опосредовано, через сетевую периферию и аппаратуру уплотнения ("Морион" HDSL 4/8) по выделенной линии. При такой структуре оператор имеет возможность не только оперативно отслеживать, но и активно воздействовать на техпроцесс.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПТК

В качестве контроллеров ЦТП использован SIMATIC S7-300С. Подсемейство центральных процессоров SIMATIC S7-300C (Compact) отличаются высоким быстродействием, большими объемами памяти, наличием встроенных входов и выходов, а также встроенных функций, большим количеством встроенных коммуникационных интерфейсов, хорошим соотношением производительность/ стоимость.

Контроллеры SIMATIC S7-300 COMPACT, CPU 313C: RAM 32 КБАЙТ, ЗАГРУЖАЕМАЯ ПАМЯТЬ В ВИДЕ ММС, MPI, 24DI, 16DO, 4AI, 2AO, 1AI/ PT100, 3 Х 30КГЦ, ПИТАНЕ =24В, ВСТРОЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ.

Центральный процессор CPU 313C характеризуется следующими показателями:

 Микропроцессор: 100 - 200нс на выполнение логической инструкции с битами.

 Запоминающее устройство: скоростное оперативное запоминающее устройство объемом 32Кбайт (примерно 10 K инструкций) для выполнения программы; микро карта памяти емкостью до 4Мбайт, используемая в качестве загружаемой памяти и позволяющая сохранять все данные проекта, включая символьные переменные и комментарии к программе.

 Встроенный MPI интерфейс: позволяет устанавливать одновременно до 8 соединений с программируемыми контроллерами S7-300/400, программаторами, компьютерами и панелями оператора. Одно соединение зарезервировано для связи с программатором или панелью оператора. MPI может быть использован для построения простейшей сети с подключением до 16 центральных процессоров и поддержкой механизма передачи глобальных данных.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПТК.

Прикладное программное обеспечение разрабатывается с помощью или WinCC или пакета SCADA- системы iFix Этот пакет признан одной из лучших SCADA, полностью на русском языке.

Пакет поддерживает уровень вложенности объектов, достаточный для представления сложных автоматизируемых систем. При решении задач комплексной автоматизации возникает необходимость во взаимодействии SCADA - пакета с несколькими разнородными технологическими подсистемами. SCADA-система iFix обеспечивает возможность одновременного подключения к ОРС-серверам таких подсистем.

В SCADA-системе iFix обеспечивается требуемый уровень доступа для отдельного пользователя и надлежащий уровень защиты. iFix обладает большой устойчивостью к ошибкам в компонентах ActiveX, имеет простую реализацию программного доступа к своим графическим объектам, предоставляет возможности для SQL- программирования и взаимодействия с базами данных, имеет развитую систему управления доступом и протоколирования изменений.

Прикладное ПО реализует функции и задачи АСУТП:

Информационные функции

сбор и первичная обработка аналоговых и дискретных сигналов;

архивация и отображение информации оператору и технологическая сигнализация;

протоколирование информации (составление отчетов);

регистрация событий и анализ действия защит.

Управляющие функции

дистанционное управление и автоматическое регулирование;

автоматическое логическое управление и технологические блокировки;

технологические защиты;

Для программирования и конфигурирования контроллеров SIMATIC S7-300 используется STEP 7.

STEP 7 Professional поддерживает все стандартные (IEC) языки программирования контроллеров.

Для написания программ контроллеров STEP 7 позволяет использовать следующие стандартные языки:

● Список инструкций (Statement List - STL).

● Диаграммы лестничной логики (Ladder Diagram - LAD).

● Язык функциональных блоков (Function Block Control - FBD).