Разработка автоматической системы управления водогрейным котлом КВГМ-100 (стр. 6 из 22)

· Система автоматического регулирования и контроля общего воздуха.

Измерение расхода газа и воздуха производится преобразователем САПФИР-22ДД (65/2; 65/3). Сигнал 0 – 5 мА с преобразователя поступает на блок извлечения корня БИК-1 предназначенной для линеаризации статической характеристики преобразователя САПФИР-22ДД. Сигнал 0 –5 мА с блока извлечения корня БИК-1 поступает на вторичный прибор А 542 и на регулятор РС 29.0.12 (65/1).

В регуляторе РС 29 происходит суммирование двух поступающих сигналов, а затем сравнение их с заданным заданием. Если регулируемый параметр отклоняется от заданного значения, то на выходе электронного блока регулятора появляется сигнал рассогласования. При этом на выходе регулятора вырабатывается импульсный сигнал (24 В), который подается на усилитель У29.3. Усилитель У29.3 управляет исполнительным механизмом МЭО (65/14; 65/15), который с помощью регулирующего органа изменяет подачу воздуха. В данной системе ведется коррекция по заложенному в регулятор графику соотношения "газ – воздух".

· Система автоматического регулирования и контроля разрежения в топке котла.

Давление в топке котла измеряется при помощи преобразователя САПФИР-22М-2310 (66/2). Сигнал с преобразователя поступает на вторичный прибор А 542 и на регулятор РС 29.0.12 (66/1). В случае отклонения регулируемого параметра регулятора РС 29, который с помощью усилителя У 29.3 запитывает электродвигатель исполнительного механизма МЭО (66/5), изменяющего положения направляющих аппаратов дымососа.

· Система контроля давления.

Давление газа, воздуха, а также воды измеряется манометрами ОБМ.

· Система автоматического контроля температуры.

Измерение температуры производится с помощью термоэлектрических термометров ТХА-0179. Сигнал с термоэлектрических термометров поступает на вторичный регистрирующий и показывающий прибор А 542 (52/6).

За работу системы автоматического регулирования процесса выработки теплофикационной воды отвечают устаревшие приборы.

Котельная оборудована локальными регуляторами серии РС 29 различных модификаций: для регулирования давления РС 29.0, для регулирования разряжения РС 29.1, для регулирования температуры РС 29.2. Эти регуляторы расположены в щите, который находится в операторной комнате.

Данные регуляторы следят за следующими технологическими параметрами:

расход воды через котел, давление воздуха перед горелкой, разрежение в топке, температура воды перед ХВО, температура воды перед деаэратором, температура воды после деаэратора, уровень воды в деаэраторе, давление во всасывающем коллекторе сетевых насосов, уровень воды в баке аккумуляторе подпитки.

В котельной применяются измерительные преобразователи САПФИР-22 предназначенные для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – давления избыточного, абсолютного, разрежения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

В котельной также установлены исполнительные электрические однооборотные механизмы постоянной скорости МЭО-25/25 – 0,25, предназначенные для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств.

На щит в операторной комнате также выведены параметры воды, природного газа, мазута, дымовых газов, которые регистрируются на приборах А 542, оборудованных самописцами. Приборы аналоговые показывающие одноканальные и двухканальные А 542 предназначены для измерения силы и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин, преобразованных в электрические сигналы.

1.2.4 Проблемы в системе управления и контроля за технологическими процессами

Существующий уровень автоматизации промышленной котельной рождает большое количество проблем в системе управления и контроля за технологическими процессами.

Токовые преобразователи, подключенные к датчикам давления и температуры, выдают унифицированные сигналы 0 – 5 мА. В случае отсутствия контакта в реле, тока в измерительной цепи нет, и на вход регулятора ничего не поступает. Регулятор воспринимает это, как отсутствие давления в котле и стремится как можно быстрее уменьшить ошибку, т.е. подается сигнал на максимальное открытие клапана подачи газа в котел. Это может привести к разрыву котла и крупной аварии, влекущей за собой человеческие жертвы. При нагревании такого большого сосуда необходимо строго соблюдать динамику роста температуры, для равномерного прогрева его стенок.

У рабочего персонала возникают трудности и при эксплуатации, и ремонте регистрирующей и показывающей аппаратуры. Многие приборы, установленные здесь, требуют серьезной конструктивной доработки. Совершенно не продумана система визуализации хода процесса. Оператор видит не истинные графики изменения рабочих параметров, а лишь их отображение самопишущими приборами (это очень неудобно). При возникновении необходимости у оператора просмотреть ход процесса одной из прошлых смен, ему понадобится потратить много времени, чтобы отмотать диаграммную бумагу назад. Требуется так же много времени, чтобы сопоставить диаграмму из самописца с эталонным графиком изменения параметра (в случае, если это необходимо). Постоянная нехватка специальной бумаги, перьев, капилляров, чернил – затрудняет эксплуатацию. Большие неудобства создает наличие различных типов самопишущих приборов, требующих строго определенных расходуемых материалов.

1.3 Постановка задачи на разработку системы автоматического управления

Проект, по которому строилась производственная котельная, был разработан в 70-х годах. А за последнее время уровень развития электроники и микроэлектроники многократно возрос. Существующий уровень автоматизации перестал удовлетворять возрастающим требования нашего времени. Низкая надежность и точность аппаратуры приводят к большим экономическим затратам и ухудшению условий труда. Полнее о проблемах, возникающих в системе управления и контроля за технологическим оборудованием, описано в пункте 1.3.1.

Основная цель разработки новой системы – повышение экономической эффективности производства.

Основные функции создаваемой системы заключаются в следующем:

· Управление работой технологического объекта;

· Предоставление возможности оперативного контроля;

· Ведение информационной базы об объекте управления;

· Мониторинг процесса.

Основываясь на практике внедрения автоматических систем управления на других предприятиях подобного профиля, предлагается установить на промышленную котельную одну из систем, предназначенную для решения задач автоматического управления технологическим процессом в реальном масштабе времени, имеющую распределенную структуру и взаимодействующую с объектом управления через микропроцессорный контроллер. Информация о контролируемых и регулируемых параметрах будет поступать на контроллер (смотри рисунок 7). Он будет её обрабатывать и выдавать управляющие воздействия, согласно заложенной в него программы. Далее информация об объекте управления передается на ведущую систему, которая управляет работой самого контроллера. Введение такой иерархии позволяет четко распределить функции между системами. Ведущая система будет установлена на ПЭВМ, прочно вошедшую во все сферы человеческой деятельности и доказавшую свое право на существование.

Основные функции контроллера будут заключаться в следующем:

· Получение контролируемых параметров от объекта управления;

· Передача данных параметров на ПЭВМ;

· Управление ходом технологического процесса путем выработки управляющих сигналов и передачи их соответствующим устройствам, согласно заложенному алгоритму работы.

Замена контроллером, существующего сейчас оборудования, позволит точно соблюдать технологические условия производства продукта, что приведет к повышению его качества. Ведь точность механического задания алгоритма работы невозможно сравнить с программой, записанной в виде машинных кодов. Значительно уменьшится время, затрачиваемое рабочим персоналом, на обслуживание оборудования. Понизятся материальные затраты, связанные с поверкой и ремонтом приборов. Размер рабочих площадей, на которых установлено данное оборудование во много раз сократится, что позволит использовать их в других целях.

Ведущая операционная система реализует следующие функции:

· Управление работой контроллеров, подключенных к ней;

· Создание и ведение базы данных контролируемых параметров объекта управления;

· Визуализация протекания процесса;

· Обеспечение интерфейса "человек – машина";

· Генерирование и хранение рапортов;

· Подготовка и вывод на печать видеокадров и технологической информации.

Виртуальная схема разрабатываемой системы приведена на рисунке 8.

Описанные выше функции были реализованы и на старом оборудовании, с применением показывающих приборов и самописцев. Однако, такая реализация является не удовлетворительной. Малая надежность, конструктивное несовершенство, большое количество расходуемых материалов и неудобность доступа к ранее записанной информации поставили вопрос о замене их на более совершенную технику. Огромное количество самописцев и показывающих приборов будет заменено на одну локальную техническую станцию, содержащую в себе ПЭВМ, программное обеспечение и средства отображения информации. Оборудование одной такой станции обойдется в 4 – 5 раз дешевле, чем установка на объекте последних модификаций работающих сейчас приборов. Вся информация будет стекаться сюда, что значительно облегчит работу оператора и повысит качество оперативного контроля.