Автоматизация компрессорных установок
 Скачать 57.24 Kb.
|
   Автоматизация компрессорных установокВведение Автоматизацией производства называют применение технических средств (от простейших измерительных приборов и регуляторов до современных электронных вычислительных машин) и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах выработки, преобразования и передачи энергии (материалов, информации). В настоящее время в связи с использованием новых технологии, повышающих эффективность современного производства, усилением и усложнением связей между отдельными звеньями технологического процесса, а также ростом объемов производства, все более необходимым стало широкое применение автоматизированных систем управления объектами различного назначения и классов. Автоматизация компрессорных установок является главным фактором для обеспечения надежной и правильной эксплуатации оборудования. Автоматизация компрессорных установок повышает их КПД, повышает надежность работы, улучшает условия труда обслуживающего персонала, Следует иметь в виду, что автоматизация и контроль работы оборудования повышают надежность и экономичность компрессорных установок только при условии правильного и безотказного действия всех автоматизирующих устройств и измерительных приборов. Основной задачей обслуживающего персонала компрессорных установок является соблюдение режима технологического процесса производства, при котором получается максимальный выход сжатого воздуха при наименьшем расходе электроэнергии. Для осуществления поставленной задачи возникает необходимость более полной автоматизации компрессорных установок. С помощью средств автоматизации:
Создание автоматических систем управления требу ет значительных и все возрастающих трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Затраты на создание и эксплуа тацию АСУ непосредственно отражаются на себестоимости продукции и прибыли. Но необходимо отметить, что расходы, связанные с применением новых средств автоматизации в компрессорных агрегатах быстро окупаются. Описание функциональной схемы автоматизации 3.1 Автоматическое регулирование Система автоматизации включает следующие системы регулирования: (Лист Д.ЭН.100700.45.ДП.06.ДЛ.)
3.1.1 Система регулирования давления воздуха в нагнетательном трубопроводе Воздушные турбокомпрессоры предназначены для подачи сжатого воздуха в блоки разделения. По условиям работы блока разделения давление перед блоком должно поддерживаться постоянным, независимо от температуры и давления воздуха перед компрессором. Для этого в схеме автоматизации предусмотрено автоматическое регулирование давления воздуха в нагнетательном трубопроводе. Сигнал с измерительного преобразователя типа Сапфир-22-ДИ-2150(поз.6а), установленного на нагнетательном трубопроводе, подается на регистрирующее устройство, Диск-250-1171 (поз.6б), и регулирующее устройство Метран-950(поз.6в). В регуляторе сигнал сравнивается с установленным на задатчике, после чего регулятор вырабатывает сигнал, который поступает на усилитель сигнала (пускатель бесконтактный реверсивный) типа ПБР-3(поз.6г2), и далее на исполнительный механизм (поз.6д2), который в соответствии с выходным сигналом приоткрывает или призакрывает дроссельную заслонку. Степень закрытия дроссельной заслонки устанавливается опытным путем по достижению границы устойчивой работы компрессора. Когда дроссельная заслонка доходит до своего предельного положения, специальный следящий прибор переключает электронный регулятор(поз6а) на привод антипомпажного (байпасного) клапана(поз6д1), который имеет только два положения: «открыто» и «закрыто». 3.1.2 Система регулирования температуры воздуха после воздухоохладителей Расход энергии на сжатие воздуха зависит от эффективности охлаждения газа в промежуточных воздухоохладителях. Регулирование расхода охлаждающей воды производится в зависимости от температуры воздуха на выходе из воздухоохладителей. Регулирование призвано обеспечить стабильную работу компрессора, предотвратить аварийные ситуации. Температура воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя определяется с помощью термопреобразователей сопротивления типа ТСМ-0879(поз.3а). Сигнал с термопреобразователей поступает на регулятор типа ТРН-138(поз.3в). В нем сигнал сравнивается с сигналом задания, поступающим с функционального блока (поз. 3г), после чего регулятор вырабатывает сигнал, который поступает на усилитель типа ПБР-3(поз.3д), и далее на исполнительный механизм МЭО-100/63-0,63-87(поз.3е), который в соответствии с выходным сигналом приоткроет или призакроет регулирующую задвижку. В случае повышения температуры формируется положительный сигнал, и расход воды на охлаждение увеличивается. Сигналы с термопреобразователей ТСМ (поз.2а1-2а4, 3а1-3а3, 4а15-4а17) и манометров ДМ2005сг (поз. SP3, SP8, SP9) поступают в функциональный блок (поз. 3г), где по алгоритму вычисляется температура воздуха на выходе из ПВО, соответствующая минимуму суммарной потребляемой энергии, затрачиваемой на сжатие воздуха. Управлять расходом охлаждающей воды можно и с помощью ручного регулятора, установленного на щите контроля (поз. SB6). 3.1.3 Система регулирования тока возбуждения синхронного двигателя Синхронный двигатель за счет регулирования тока возбуждения обладает значительно большими возможностями по оптимизации, как своего режима работы, так и режимов работы компрессора и питающей сети. По отношению к самому двигателю регулированием тока возбуждения обеспечивается:
Для синхронных электродвигателей между током статора Is, током возбуждения Iв и активной мощностью Р существует зависимость, показанная на рисунке3.1. Рисунок 3.1- Зависимость между током статора Is, током возбуждения Iв и активной мощностью Р. Как видно из зависимости для каждого значения активной мощности существует точка (А) в которой величина тока статора минимальна. В этой же точке значение реактивной мощности равно нулю. Рассмотрим случай изменения (увеличения) мощности. При увеличении мощности произойдет переход из точки А в точку В. Из зависимости видно, что в точке В значение Is не является оптимальным, следовательно появляется некоторая величина реактивной мощности (Q). Для того, чтобы попасть в точку С необходимо увеличить ток возбуждения на величину «а». Таким образом, изменяя ток возбуждения можно поддерживать значение Q=0 и оптимальное значение Is, что исключит перерасход электроэнергии. Предлагается для осуществления данной задачи внедрить контролер со встроенными регуляторами мощности фирмы «Siemens». Для систем автоматического регулирования возбуждения синхронных электроприводов разработана система регулирования, функциональная схема которой приведена на рисунке 3.2. Рисунок 3.2 - Функциональная схема системы регулирования возбуждения синхронного двигателя. ТП – тиристорный преобразователь; ДТВ – датчик тока возбуждения; ОВ- обмотка возбуждения; СИФУ – система импульсно-фазового управления; РТВ – регулятор тока возбуждения; ДТ – датчик тока; ДН – датчик напряжения; РМ – регулятор мощности. Сигналы с датчика тока (ДТ) и датчика напряжения (ДН) поступают в программируемый логический контролер «Siemens». Выходной величиной контролера и входной для регулятора мощности (РМ) является значение величины реактивной мощности Q. В регуляторе значение сравнивается с установленным на задатчике (Q=0). В случаи отклонения от задания вырабатывается сигнал, поступающий на регулятор тока возбуждения (РТВ), который является для данного регулятора заданием. Фактическим значением является сигнал с датчика тока возбуждения (ДТВ). Если есть рассогласование регулятор через систему импульсно-фазового управления (СИФУ) воздействует на тиристорный преобразователь, изменяющий ток в обмотке возбуждения. 3.2 Системы контроля Технологический контроль- система средств измерения технологических параметров, отражающих состояние элементов оборудования, включенного в технологическую схему процесса. Контроль параметров работы агрегата осуществляется:
Перечень применяемой для контроля аппаратуры приведен в спецификации (Таблица 3.1). Таблица 3.1 - Спецификация приборов.
При опасном изменении условий работы, грозящем аварией в компрессорной станции, должны срабатывать устройства автоматической защиты, останавливающие компрессор или иным способом предотвращающие аварию. Приборы автоматической защиты должны одновременно с остановкой компрессора включать сигнализацию. Автоматическая защита агрегата осуществляется:
Сигнализация является важным элементом систем автоматического регулирования. Она предназначена для оповещения персонала о достижении технологическим параметром критического уровня, установленного при настройке системы сигнализации. Система сигнализации состоит из нескольких элементов:
Световые и звуковые сигналы предупреждающей и аварийной сигнализации включаются:
3.4 Расчет параметров настройки регулятора температуры воздуха после воздухоохладителей Автоматический регулятор – устройство, которое вырабатывает регулирующее воздействие в соответствии с требуемым законом регулирования. Выбираем регулятор пропорционально – интегральный, работающий по ПИ-закону регулирования с 20%-м перерегулированием. У=Кр1(Е+1/Ти ∫Еdτ) Объект статический, т.е. при нанесении возмущения на входе, выходная величина изменяется от начального установившегося значения до нового установившегося значения. Динамическая характеристика объекта регулирования (кривая разгона) представлена на рисунке 3.3. Исходными данными для расчёта являются:
Рисунок 3.3 - Динамическая характеристика объекта регулирования. Коэффициент передачи регулятора при пропорциональной части:  (% хода исполнительного механизма / ºс)Время изодрома: Ти = 0,7·Т = 0,7·35 = 24,5 (с) |