Система автоматического управления технологическим процессом для котла

Система автоматического управления технологическим процессом котла (САУ-ТПК) серии Kipmatic-Expert для котла Е-25/39-440ГМ удовлетворяет основным нормативным документам:

В САУ-ТПК реализованы унифицированные технические, программные и информационные решения, предоставляющие возможность в дальнейшем расширение системы.

Программные решения САУ-ТПК обеспечивают защиту от несанкционированного доступа, ошибочных действий оператора, разграничение уровней доступа к прикладному программному обеспечению.

САУ-ТПК предусматривает контроль выполнения автоматических и автоматизированных функций, диагностирование технических средств, контроль истинности получаемой информации.

Структура САУ-ТПК организована как многоуровневая распределенная система, учитывающая технологическую структурированность объекта автоматизации:

• опрос и сбор первичных преобразователей;
• передача пакетов данных в пределах ТПК;
• система вычисления;
• информационная система;
• система человеко-машинного интерфейса;
• система алгоритмического управления объектом автоматизации;
• система сервисных функций.

САУ-ТПК строится на основе центрального программируемого логического контроллера (ПЛК) и обеспечивает единое управление всем поставляемым оборудованием.

Управление оборудованием осуществляется с сенсорной панели оператора на щите управления котлом.

В САУ-ТПК предусмотрены: контроль достоверности информации, контроль выполнения автоматизированных и автоматических функций, непрерывное диагностирование технических и программных средств.

В САУ-ТПК предусмотрена защита от ошибочных действий персонала по управлению оборудованием и несанкционированного изменения программного и алгоритмического обеспечения системы.

Структура уровней САУ-ТПК

Нижний (полевой) уровень обеспечивает сбор и выдачу информации о значении технологических параметров, состоянии технологического оборудования, прием сигналов и передачу данных на средний уровень. Нижний уровень состоит из дискретных и аналоговых датчиков, преобразователей технологических параметров со стандартными выходными сигналами и исполнительных механизмов.

Средний уровень обеспечивает сбор и первичную обработку информации от средств автоматизации нижнего уровня, выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы, передачу информации на верхний уровень. Средний уровень представляет собой программируемый логический контроллер с модулями ввода-вывода.

Верхний уровень обеспечивает отображение цветных мнемосхем, динамически изменяющихся в зависимости от состояния контролируемого объекта, управление технологическим оборудованием, исполнительными механизмами и устройствами светозвуковой сигнализации. Верхний уровень представляет собой сенсорную панель оператора, расположенную на щите управления котлом и используется для отображения информации о ходе технологического процесса, для задания режимов работы, ручного управления оборудованием, ведения архивов работы оборудования, построения графиков, формирования аварийной и предупредительной сигнализации.

САУ-ТПК обеспечивают все необходимые функции управления и контроля для безопасной эксплуатации котла, включая:

• соблюдение регламента эксплуатации и взаимодействия технологического оборудования и агрегатов;
• непрерывный сбор и обработку данных от датчиков и первичных преобразователей;
• автоматическое соблюдение всех необходимых блокировок;
• автоматическое управление основными технологическими процессами при работе котлоагрегата;
• предоставление оперативному персоналу данных о текущем состоянии, трендах и истории технологического процесса;
• автоматическую регистрацию основных режимных параметров технологического процесса;
• автоматический контроль, анализ и диагностику состояния технологического оборудования;
• автоматическую регистрацию событий и аварийных ситуаций.

САУ-ТПК выполняется на обновленном программируемом логическом контроллере ОВЕН ПЛК110, предназначенного для автоматизации систем среднего уровня и распределенных систем управления.

САУ-ТПК на базе ОВЕН ПЛК110 обеспечивает дискретное и аналоговое управление исполнительными механизмами и приводами котла, автоматическое поддержание регулируемых параметров в заданных значениях.

Программирование ОВЕН ПЛК110 осуществляется через инструментальные средства пакета программного обеспечения CODESYS v.2 через порты USB Device, Ethernet, RS-232 Debug.

Состав САУ-ТПК включает программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК110, модули ввода аналоговых и дискретных сигналов МВ110 и модулей вывода аналоговых, и дискретных сигналов МУ110, и дополнительного вспомогательного оборудования.

Конструктивно САУ-ТПК выполняется шкафного исполнения со степенью защиты не ниже IP54. На лицевой стороне шкафа устанавливается панель оператора.

На панели оператора отображается информация о ходе технологического процесса, задания режимов работы, дистанционного управления оборудованием, ведения архивов, построения графиков, формирования аварийных и предупредительных сообщений.

САУ-ТПК обеспечивает выполнение следующих функций:

1. Контроль состояния технологического оборудования и отдельных ИМ осуществляется с помощью показывающих приборов и датчиков технологических параметров и состояния ИМ котла.
2. Формирование сигналов аварийной и предупредительной сигнализации, признаков состояния оборудования, управляющих воздействий на ИМ котла.
3. Управление котлом в автоматическом режиме через управление исполнительными механизмами котла, оборудованными электроприводом. При управлении ИМ наибольший приоритет имеют функции защит; функции дистанционного управления имеют приоритет над функциями автоматического управления и регулирования, т.е. при переходе на режим дистанционного управления отдельным ИМ, команды автоматического управления не выполняются. При фиксировании неисправности ИМ формируется предупредительная сигнализация и блокировка управления ИМ. Блокировка управления снимается по команде оперативного персонала после устранения неисправности.
4. Управление котлом в автоматическом режиме заключается в выполнении требуемой последовательности технологических операций под управлением автоматики для поддержания заданных теплотехнических параметров, выполнения команд оператора и защиты оборудования. Технологический алгоритм определяет последовательность действий при управлении котлом в зависимости от состояния оборудования. Состояние котла определяется состоянием оборудования, характеризуемого сигналами датчиков теплотехнических параметров котла и положения исполнительных механизмов. Предлагаемый алгоритм управления включает следующие теплотехнические состояния котла:

• отключен;
• проверка готовности и установка ИМ в исходное положение;
• исходное;
• подготовка к розжигу;
• розжиг;
• прогрев;
• рабочий режим;
• останов.

Смена состояний осуществляется по командам оператора или автоматически по результатам выполнения технологических операций. В автоматическом режиме при нарушении порядка выполнения технологических операций, заданных алгоритмом, и отклонении параметров за допустимые пределы предусматриваются следующие варианты реакции системы на нештатные ситуации:

• включение предупредительной сигнализации;
• блокировка команд управления отдельным исполнительным механизмом;
• блокировка выполнения дальнейших технологических операций, приостановка выполнения алгоритма;
• смена состояния (при срабатывании защит - останов котла, переход в состояние останов).

5. Во всех случаях включается предупредительная звуковая сигнализация, которая сопровождается выдачей сообщения оператору. Причина сигнализации фиксируется и запоминается в хронологическом порядке.
6. Защиты котла автоматически включаются (вводятся) на определенных стадиях управления при пуске котла и выключаются (выводятся) при останове на стадии отключения горелки после погасания факела горелки.
7. Срабатывание защит происходит при наличии хотя бы одного из сигналов предельного отклонения параметра при включенной защите. Сигнал на срабатывание защиты при наличии трех датчиков одного параметра формируется по схеме «два из трех». Срабатывание защиты вызывает останов котла действием защит. Команды, обеспечивающие выполнение перечисленных действий, имеют приоритет над любыми другими командами, формируемых системой управления.
8. Звуковая аварийная сигнализация отключается при квитировании, световая только при возвращении значения параметра к норме. Под квитированием понимается ответный сигнал оперативного персонала, который фиксирует реакцию на аварийную сигнализацию.

Аварийный останов котла происходит при срабатывании следующих защит:

• давление пара в барабане котла выше предельного;
• уровень в барабане котла ниже предельного;
• уровень в барабане котла выше предельного;
• температура перегретого пара;
• давление воздуха перед горелкой ниже предельного;
• давление газа перед горелкой ниже предельного;
• давление газа перед горелкой выше предельного;
• давление мазута перед горелкой ниже предельного;
• отсутствие разрежения в топке (появление избыточного давления);
• погасание факела горелки;
• погасание пламени запальника при розжиге горелки;
• при аварийном отключении дымососа котла;
• при аварийном отключении дутьевого вентилятора;
• при неисправности автоматики безопасности котла или исчезновении напряжения в цепях защиты.

9. Автоматический розжиг котла с опрессовкой газовой арматуры, автоматическим управлением газовой арматурой котла
10. Автоматический розжиг котла при работе на жидком топливе;
11. Автоматическое регулирование уровня воды в барабане, разрежения в топке котла, соотношения «топливо-воздух», нагрузки котла, непрерывной продувки котла;
12. Дистанционное управление направляющими аппаратами вентилятора и дымососа с помощью МЭО.
13. Контроль и регистрация технологических паромеров котла.

Перечень контролируемых параметров:

1. Концентрация кислорода в дымовых газах
2. Наличие факела горелки
3. Наличие пламени запальника
4. Расход перегретого пара
5. Расход питательной воды
6. Расход котловой воды на непрерывную продувку
7. Уровень воды в барабане
8. Давление питательной воды перед регулирующим клапаном
9. Давление воды после регулирующего клапана узла питания
10. Давление пара в барабане котла
11. Давление газа между клапанами отсечными (КОГ1 и КОГ2)
12. Давление газа перед горелкой
13. Давление газа к котлу
14. Давление воздуха перед горелкой
15. Давление (разрежение) в топке
16. Давление перегретого пара на выходе котла
17. Давление дымовых газов перед экономайзером
18. Давление дымовых газов после экономайзера
19. Температура дымовых газов перед экономайзером
20. Температура дымовых газов за котлом
21. Температура воды за узлом питания
22. Температура воды после экономайзера
23. Температура перегретого пара
24. Температура металла стенки барабан
25. Температура воздуха на горелку

14. Отображение на дисплее панели оператора технологического процесса котла в виде мнемосхемы с отображением параметров текущих параметров работы котла:

• значений параметров контуров регулирования;
• положения исполнительных механизмов;
• значений технологических параметров противоаварийных защит;
• трендов технологических параметров за требуемый промежуток времени.