В настоящее время находящиеся в эксплуатации системы контроля и управления на ТЭЦ «Самараэнерго» морально и физически устарели. Что касается технического уровня, с точки зрения современных подходов к вопросам управления технологическими процессами, можно смело утверждать о несоответствии эксплуатируемых средств автоматизации современным требованиям.

Особенно такое несоответствие возникает при реконструкции и внедрении современного технологического оборудования обеспечивающее интенсификацию технологических процессов.

Обеспечение современных требований управления, диктуемых эксплутационными характеристиками оборудования, невозможно без внедрения полномасштабных интегрированных АСУ ТП.

Рассмотрим основные технические решения принятые при построении АСУ ТП участка подпитки тепловой сети ТЭЦ ВАЗа. В качестве объекта управления выступают реконструируемые блоки ПТС производительностью до 1000 т/час.

Объектом автоматизации является следующее оборудование химического цеха ТЭЦ ВАЗа:

Три блока фильтров, реализующий технологический процесс химического умягчения воды.

Узел приготовления и подачи регенерационного раствора.

Узел нейтрализации.

Узел откачки промывочных вод.

Узел приготовления и дозирования раствора силиката натрия для коррекционной обработки воды.

фильтр преобразователь датчик сигнал

1.2 Структура объекта управления

Одной из основных задач, возникающих при эксплуатации участка подпитки тепловых сетей, является обеспечение равенства между произведенном количеством умягченной воды и потребленной системой подпитки.

В установившемся состоянии материальный баланс в рассматриваемой системе имеет следующий вид:

Gпв = Gп +Gсн

Где Gпв - количество питьевой воды, подаваемой на блоки подпитки тепловой сети;

Gп - количество умягченной воды, потребляемой подпиткой; Gсн - количество воды, расходуемой на собственные нужды.

При наличии материального баланса система подпитки будет работать в постоянном стационарном режиме. Стационарный режим характеризуется постоянством во времени давления, уровней, расходов, качества и других показателей работы оборудования участком подпитки.

Переменные или переходные режимы возникают при различных нарушениях стационарного режима. Изменения режима могут произойти в результате различных внешних или внутренних возмущающих воздействий.

К основному внешнему возмущению можно отнести изменение расхода умягченной воды на подпитку.

К наиболее характерным внутренним возмущениям относятся такие, как изменение производительности фильтров (блока), отключение фильтров в резерв или на регенерацию, отключение в резерв или включение блока фильтров и др.

При изменении режима меняются все или некоторые показатели работы всей системы подпитки. При этом на оборудование системы подпитки необходимо подать такие регулирующие воздействия, чтобы в возможно короткий срок и с наименьшим число переключений восстановить материальный баланс.

При решении этой основной задачи управления возникают внутренние частные задачи, такие как:

стабилизация уровней в баках ХОВ;

выбор числа работающих фильтров каждого блока;

управление режимом подмеса каждого блока;

стабилизация концентрации регенерационного раствора;

оптимизация режима регенерации;

выбор числа работающих блоков;

управление вводом коррекционного раствора;

управление режимом нейтрализации.

Система подпитки как объект управления является сложной в том отношении, что отдельные контуры регулирования оказывают взаимное влияние друг на друга внутри объекта. Изменение любого из регулирующих воздействий приводит к изменению многих параметров, т.е. имеют место перекрестные связи.

1.3 Алгоритм регулирования нагрузки блока фильтров

Регулирование нагрузки на блок фильтров БПТС осуществляется регулятором расхода питьевой воды на блок по уровню в баках ХОВ.

Расход воды из баков ХОВ устанавливается оператором.

При изменении расхода воды из баков ХОВ уровень в баках будет меняться. Система, меняя положение регулирующего клапана на трубопроводе ПВ питьевой воды на блок, должна поддерживать уровень в баках ХОВ в заданных пределах (Нном =10 ± 1 м., обеспечивая материальный баланс между расходом питьевой и химически очищенной воды. Минимальный расход питьевой воды на блок ограничен минимальной производительностью декарбонизатора (Gmin = 500 т/час). Номинальное значение уровня в баках ХОВ может быть изменено операторам при помощи задающего сигнала регулятору производительности.

Изменившаяся нагрузка распределяется по работающим фильтрам блока.

Количество работающих фильтров выбирается автоматически с учетом минимальной и максимальной нагрузок, установленных для каждого фильтра (Qmin =100 т/час, Qmax = 300 т/час).

При этом, если при изменении нагрузки на блок:

нагрузка какого либо фильтра станет меньше Qmin, то отключается наиболее "свежий" фильтр с переводом его в положение "резерв";

нагрузка какого либо фильтра станет больше Qmax, то включается резервный наиболее "сработанный" фильтр с предварительной отмывкой фильтра со входа.

Включение из резерва и отключение в резерв по допускаемой нагрузке производится при отклонении допускаемой нагрузки хотя бы на одном из работающих фильтров, так как из-за разного гидравлического сопротивления фильтров возможна различная нагрузка на работающих фильтрах.

Система не должна допускать колебательного режима при автоматическом выборе количества работающих фильтров. Если возникает ситуация, когда при отключении какого либо фильтра по минимальной нагрузке (Qmin = 100 т/час) на другом фильтре происходит превышение заданной производительности (Qmax -300 т/час), система запрещает обратное отключение данного фильтра.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА БЛОК ФИЛЬТРОВ

Функциональные схемы содержат основные технические решения автоматизации технологических процессов. Прочтение этих схем дает представление о степени автоматизации, связях между технологическим процессом и различными по функциональному назначению систем автоматизации.

Структурные схемы поясняют принципы построения систем управления технологическими процессами и отражают связь между уровнями управления. Пункты установки устройств получения информации, ее сбора, переработки и хранения на всех уровнях управления обозначаются на схемах прямоугольниками. Направление информационных потоков между пунктами и управляющих воздействий на схемах показывают стрелками, соединяющими прямоугольники. Структурные схемы просты в прочтении, выполняются только для сложных систем управления и дополнительных пояснений не требуют.

Принципиальные схемы выполняются по отдельным узлам автоматизации. Они содержат все элементы, из которых создан узел, и полное описание связей между ними.

К контроллеру подводятся сигналы: по уровню H, расходу G воды. Сигналы воспринимаются измерительными устройствами ИУ1, ИУ2. ИУ1, измеряющее отклонение уровня в баке, ИУ2, измеряющее расход питательной воды, соединено с сужающим устройством СУ (диафрагмой).

В случае отклонения уровня воды от заданного значения на выходе контроллера формируется сигнал, управляющий с помощью реверсивного пускателя силовыми цепями исполнительного механизма, связанного с регулирующим клапаном РПД. Регулирующий клапан изменяет расход воды на БХОВ в сторону сохранения материального баланса и поддержания заданного уровня.

3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА БЛОК ФИЛЬТРОВ

Wпи (Р) - передаточная функция ПИ - регулятора;

Wоб1 (Р) - передаточная функция участка трубопровода;

Woб2 (Р) - передаточная функция участка трубопровода;

Gпв - расход воды на блок;

Зад. - заданное значение уровня в баках ХОВ;

Н - текущее измеренное значение уровня в баках ХОВ

Особенностью представленной системы является наличие объекта без самовыравнивания Wоб2(Р), причем инерционность объекта внешнего контура намного больше, чем внутреннего.

Из рассмотрения структурной схемы регулятора питания видно, что в системе имеется два контура по отклонению регулируемой величины: внешний (основной) - по уровню Н; и внутренний (вспомогательный) - по расходу питьевой воды Gпв.

Пропорционально-интегральный регулятор, охваченный обратной связью по промежуточной регулируемой величине Gпв, стабилизирует расход воды по заданию регулятора внешнего контура.

Обозначим передаточную функцию внутреннего контура через Wв(р) и найдем ее значение:

Для внешнего контура, являющегося инерционным, Wв(р) является условно быстродействующим регулятором. Поэтому для "медленного времени", при котором протекают процессы во внешнем контуре () Wв(р), можно записать в виде:

С учетом, схема многоконтурной АСР нагрузки по каналу регулирующего воздействия сводится к одноконтурной с приведенным регулятором Wр*(р) и объектом регулирования Wоб2 (р), где Wр*(р) - пропорциональный регулятор с параметром настройки Кр*=1/Кпв. Значение коэффициента передачи обратной связи Кпв определяет динамическую настройку пропорционального регулятора.

Применение П-закона регулирования позволяет уменьшить время регулирования, повысить устойчивость системы и тем самым уменьшить колебательность, которая присуща системам, имеющим в своем составе астатические объекты. С другой стороны, использование

П-регулятора приводит к статической ошибке поддержания основной регулируемой величины.

4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УРОВНЯ БУЙКОВЫЙ САПФИР 22ДУ ЕХ ТУ 25 2472.009 87

4.1 Назначение

Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, в том числе, со взрывоопасными условиями производства и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - уровня жидкости или уровня границы раздела жидких фаз как нейтральных, так и агрессивных сред -- в стандартный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. Преобразователи предназначены для контроля сред, не содержащих компонентов, конденсат паров которых замерзает при температуре окружающего воздуха, возможной в процессе эксплуатации.

Преобразователь состоит из измерительного блока (рисунок 1) и электронного преобразователя (рисунок 2). При изменении измеряемого уровня происходит изменение гидростатической выталкивающей силы, воздействующей на чувствительный элемент буек. Это изменение через рычаг передается на тензопреобразователь, размещенный в измерительном блоке, где линейно преобразуется в изменение электрического сопротивления тензорезисторов. Электронный преобразователь преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Гидравлический демпфер, внутренняя полость которого заполнена вязкой жидкостью, сглаживает колебания. Электронный блок (рисунок 2) позволяет получить:

- линейно возрастающие характеристики выходного сигнала;

- переключаемые различные токовые выходные сигналы;

- контрольный сигнал _ "ТЕСТ", на специальных контактах клеммной колодки.

4.2 Основные технические характеристики