Разработка требований к АСР
Т
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 12 |
| КП САиУ-7-648.3 |
· Автоматический и ручной режим управления
· Усправление дистанционно и по месту
· Использование универсального токового сигнала 4-20мА
· Точность регулирования уровня воды +- 0.3м.
· Световая и звуковая сигнализация
· Наработка на отказ 35000ч.
· Срок эксплуатации не менее 15 лет.
Требования к техническому обеспечению АСР:
1. Комплекс технических средств АСР должен быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций АСР;
2. В комплексе технических средств АСР должны в основном использоваться технические средства серийного производства. При необходимости допускается применение технических средств единичного производства;
3. Технические средства АСР, используемые при взаимодействии АСР с другими системами, должны быть совместимы по интерфейсам с соответствующими техническими средствами этих систем и используемых систем связи;
4. В АСР должны быть использованы технические средства со сроком службы не менее десяти лет. Применение технических средств с меньшим сроком службы допускается только в обоснованных случаях и по согласованию с заказчиком АСР;
5. Размещение технических средств, используемых персоналом АСР при выполнении автоматизированных функций, должно соответствовать требованиям эргономики: для производственного оборудования по ГОСТ 12.049-80, для средств представления зрительной информации по ГОСТ 21829-76, в том числе для табло коллективного пользования из цифровых знакосинтезирующих электролюминесцентных индикаторов по ГОСТ 21837-76;
6. Любое из технических средств АСР должно допускать замену его средством аналогичного функционального назначения без каких-либо конструктивных изменений или регулировки в остальных технических средствах АСР (кроме случаев, специально оговоренных в технической документации на АСР);
Разработка структурной схемы АСР
На рис. 3 изображена структурная схема АСР питания котла типа Е-50
Рис. 3. Структурная схема АСР питания котла типа Е-50
ОУ - объект управления;
РУ - регулирующее устройство (контроллер);
ИМ - исполнительный механизм;
ОС - операторская станция;
Д - датчик давления;
Преобразователь
Lт - текущий уровень воды
Lзад.- заданное значение уровня воды
m, см2 - степень перекрытия проходного сечения.
ПИ-закон регулирования применяется, когда к точности регулирования предъявляются высокие требования. ПИ-закон нужен для того, чтобы убрать статическую ошибку регулирования.
Структурная схема разработана на основе технологической схемы (рис. 1[1]).
Объектом управления является барабан котла, в котором регулируется физическая величина L (уровень воды). На объект действуют внешние возмущения fiприводящие к изменению регулируемой переменной L. Регулирование объектом осуществляется путём изменения управляющего сигнала. Регулируемая переменная L измеряется датчиком обратной связи – Д и преобразуется в нормированный выходной сигнал, который в сравнивающем устройстве сравнивается с нормированным сигналом задания, формируемым ОС, или системой управления вышестоящего уровня. Это исполнительное устройство (исполнительный двигатель или исполнительный механизм) с регулирующим устройством (клапан, задвижка, заслонка, вентиль и др.); усилитель мощности; модуляторы; демодуляторы; динамические преобразователи (интеграторы, дифференциаторы), формирующие требуемый закон регулирования; нелинейные преобразователи; корректирующие устройства и др. В промышленных системах регулирования различными объектами разными будут регулируемая величина, датчик обратной связи и регулирующее устройство. Все остальные блоки регулятора имеют
унифицированные внешние связи и работают с унифицированными сигналами, что позволяет с их помощью реализовывать регуляторы в самых различных промышленных системах регулировани
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 14 |
| КП САиУ-7-648.3 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 14 |
| КП САиУ-7-648.3 |
Для того чтобы разработать техническую структуру АСР, нам необходимо самостоятельно выбрать технические средства автоматизации (ТСА).
Обоснование и выбор ТСА
Выбор технических средств осуществлялся по многим критериям:
• соответствие ГОСТу;
• качество;
• надёжность;
• температурные диапазоны работы;
• регулировочный диапазоны работы;
• унифицированный выход сигналов;
• соответствие рабочим средам;
• технологическая совместимость ТС и т.д.
Принцип работы АСР следующий. Сигналы по расходу пара и питательной воды вводятся в регулятор с противоположными знаками. В установившемся состоянии эти сигналы равны, противоположны по знаку и, следовательно, компенсируют друг друга.
Сигнал по уровню воды в парогенераторе компенсируется сигналом задания. При изменении расхода пара мгновенно изменяется соответствующий сигнал на входе в регулятор и последний пропорционально изменяет расход питательной воды, не дожидаясь изменения уровня.
В регуляторе используется ПИ-закон регулирования, однако вследствие ввода в регулятор практически безинерционной отрицательной обратной связи по расходу питательной воды в нем реализуется П-закон регулирования (аналогия жесткой обратной связи по положению регулирующего органа). Статическая неравномерность П-регулятора устраняется корректирующим сигналом по расходу пара.
Увеличение потребления пара потребителям при неизменной подаче топлива приведёт к уменьшению давления в барабане котла, что вызовет увеличение объёма пароводяной эмульсии, так называемое «набухание».
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 15 |
| КП САиУ-7-648.3 |
Технические характеристики:
• диапазон пределов измерений гидростатического
давления (уровня) 0,63 – 2060 кПа;
• температура окружающей среды -40…80°С;
• поворот корпуса / поворот ЖКИ 180°/360° (с шагом 90°);
• корозионностойкость — измерение давления агрессивных сред
• конструкция Coplanar позволяет присоединять интегральные вентильные блоки, выносные мембраны (разделители), первичные преобразователи расхода;
• высокая перегрузочная способность и стойкость к пневмо- и гидроударам, исключающая выход сенсора из строя;
• стабильность «нуля»;
• выходные сигналы:
- аналоговый токовый (0-5 мА);
- HART-протокола (4-20 мА);
• межповерочный интервал / гарантийный срок эксплуатации 3 года и т.д.
Диафрагма камерная (2 шт).
ДКС06-200-А/Б-1 ГОСТ8.563.1…8.563.3, производство ЗАО «Метран».
Интеллектуальный вихревой расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200-2шт..
Технические характеристики:
• измеряемая среда:
- жидкость;
- газ (в том числе кислород);
- пар;
• динамический диапазон:
- до 50:1 для газа и пара;
- до 40:1 для жидкостей;
• присоединение к трубопроводу
- фланцевое (от 25 до 300 мм);
-
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 16 |
| КП САиУ-7-648.3 |
- сэндвич (от 15 до 200 мм);
• давление измеряемой среды до 6,3 МПа;
• температура измеряемой среды от -40°С до +460°С;
• выходные сигналы:
- аналоговый токовый 4-20 мА;
- частотный до 10000 Гц;
- цифровой RS-485 Modbus RTU;
• температура окружающей среды от -40°С до +70°С;
• межповерочный интервал / гарантийный срок эксплуатации 4 года и т.д..
Регулятор АСР должен работать с унифицированным токовым входным сигналом и обеспечивать реализацию ПИ закона регулирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости. Для этого используется программируемый логический контроллер (ПЛК) «Ремиконт» Р-130.
«Ремиконт» Р-130 предназначен для общепромышленных условий эксплуатации и имеет технические данные, приведенные в таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики «Ремиконт» Р-130
| Количество алгоблоков | |
| Количество аналоговых входов для ввода унифицированных токовых сигналов стандартных диапазонов | |
| Количество импульсных выходов для управления электрическим исполнительным механизмом постоянной скорости | |
| Время рабочего цикла | (0,2 ÷ 2)с |
| Количество алгоритмов в библиотеке | |
| Погрешность обработки информации | ± 0,1% |
| Количество независимых контуров регулирования | |
| Вид задания | Внешнее, ручное, программное |
| Питание от сети переменного тока | (220 ± 10) В |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 17 |
| КП САиУ-7-648.3 |
Технические характеристики ФБ39.Х14.100:
• рабочие жидкие и газообразные среды, по отношению к которым применяемые материалы коррозионностойки;
• температура рабочей среды от -40°С до +160°С; • присоединение к трубопроводу:
- фланцевое; - муфтовое;
- под приварку;
• полный срок службы не менее 10 лет.
Технические характеристики электропривода AUMA SG07.1-11:
• мощность двигателя 0,160 кВт;
• номинальный ток 0,6 А;
• температура окружающей среды −25 °C до + 70 °C.
Блок ручного управления
Устройство-блок для ручного управления предназначено для использования в рамках систем автоматизации производственных процессов, в разных отраслях промышленности в качестве устройства для управления импульсными исполнительными устройствами. Устройство обладает гальванической изоляцией питания и входных и выходных цепей.
Технические характеристики приведены в таблице 3.
| Входной импульсный сигнал | 0-5 мА, 0(4)-20 мА, 0-10 В |
| Основная приведенная погрешность измерения | ≤0,2 % |
| Количество разрядов цифрового индикатора | |
| Температура окружающей среды | -40 °С - +70 °С |
| Напряжение питания | ~(220±22) В, (50±1) Гц, 24(±4) В |
| Потребляемая мощность | не более 6 Вт |
| Корпус (ВxШxГ) | щитовой 96x96x189 мм |
| Масса блока | не более 0.5 кг |
4.2 Разработка и описание технической структуры АСР
В соответствии с выбранными ТСА составлена техническая структура АСР, приведенная в Приложении 2.
Задание величины регулируемого параметра АСР будет производиться с операторной станции (ОС).
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 18 |
| КП САиУ-7-648.3 |
Назначение ОС – связать оператора с объектом и со средствами АСР, поэтому ОС оснащаются развитыми средствами вывода информации, которые одновременно позволяют воспринимать управляющее воздействие, исходящее от оператора. Главное средство представления информации оператору это экран дисплея. Информация на экране дисплея представлена в форме видеограмм, отображающих состояние технологического процесса.
В состав операторской станции входит:
Персональный компьютер промышленного исполнения на базе Windows 98;
Программная оболочка для визуализации работы системы (InTouch 9.5);
Программа организации человеко-машинного интерфейса под оболочку InTouch.
ПБР-2М
Назначение: ПБР-2М: Управление механизмами МЭО, имеющими электромагнитный тормоз и однофазный конденсаторный двигатель; ПБР-3А: Управление механизмами МЭО с 3-х фазными асинхронными (синхронными) электродвигателями АОЛ, 4А, АИР (ДСТР). Защита электродвигателя от перегрузки.
ПБР-2М: Входной сигнал 24 В постоянного пульсирующего тока или замыкание ключей
Входное сопротивление не менее 750 Ом.
Максимальный коммутируемый ток 4А
Степень защиты IР20
Потребляемая мощность Не более 7 Вт
Габариты 240 х 196 х 90 мм
Масса, не более 4 кг
Расход питательной воды и расход пара измеряются методом переменного перепада. Перепад давления пропорциональный расходу питательной воды, создаваемый на камерной диафрагме ДКС06-200-А/Б-1, и перепад давления пропорциональный расходу пара, создаваемый на диафрагме ДКС06-200-А/Б-1 измеряются и преобразуются преобразователем Метран-150CD в унифицированный токовый сигналы 0-5 мА, и с выходов измерительного преобразователя Метран-150CD сигналы подаются через вторичный прибор на входы ПЛК «Ремиконт» Р-130, он же воздействует на положение питательного шарового крана ФБ39.Х14.100 с электроприводом AUMA SG07.1-11.
В Приложении 1 приведена спецификация используемых ТСА.